Optimierung von Hohlkörpern in Stahlbetonplatten für beliebige Schnittgrößenkombinationen

Abstract

AbstractDer Einsatz von Hohlkörpern in Stahlbetonplatten leistet einen wichtigen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen im Bauwesen. Während sich die Biegetragfähigkeit der Stahlbetonplatten durch die Anordnung der Hohlkörper im Allgemeinen nicht verändert, wird die Querkrafttragfähigkeit gegenüber einer Massivplatte reduziert. Durch optimierte Hohlkörperformen, deren Geometrie so gestaltet ist, dass die mögliche Volumenverdrängung maximiert und die Tragfähigkeitsreduktion minimiert wird, können die Vorteile der Hohlkörperbauweise noch besser genutzt werden. Der Beitrag beschreibt ein Verfahren, mit dem sich Hohlkörper für beliebige vorgegebene Beanspruchungskombinationen aus Biegemomenten und Querkräften hinsichtlich ihrer Volumenverdrängung optimieren lassen. Dazu wird ein genetischer Algorithmus in Kombination mit nichtlinearen FE‐Simulationen genutzt. Die Ergebnisse von 39 Optimierungsläufen unterschiedlicher Beanspruchungskombinationen werden vorgestellt und die Einflüsse der Biege‐ und der Querkraftbeanspruchung auf die mögliche Volumenverdrängung herausgearbeitet. Zwischen Querkrafttragfähigkeit und Volumenverdrängung wird ein umgekehrt proportionaler Zusammenhang festgestellt. Der praktische Nutzen wird in Form eines Anwendungsbeispiels für eine Fundamentplatte mit optimierten und beanspruchungsaffin angeordneten Hohlkörpern, durch die das verbaute Betonvolumen minimiert wird, aufgezeigt.