11:00
Form finden und optimieren mit numerischen Methoden
Kai-Uwe Bletzinger (TU München)


Kurzfassung:
Die Formfindung von Tragwerken ist eine Kunst. Der Stand der Technik wird vorgestellt, der am Lehrstuhl für Statik der TUM in den letzten 25 Jahren erreicht wurde und mit neuen und erweiterten Methoden verknüpft ist: Vertex Morphing, Updated Reference Strategy, Revised Force Density Method. Der Beitrag enthält anschauliche Darstellungen der Methoden zusammen mit verschiedenen Beispielen für optimales Schalen-Design, Seilnetze und andere Anwendungen.

11:20
Shape Optimisation under Shakedown Constraints
Paul T. Kühner (University of Luxembourg), Michal Habera (University of Luxembourg), Andreas Zilian (University of Luxembourg)


Kurzfassung:
Ensuring elastic response about a residual stress state is relevant for the design of structures under non-proportional and uncertain loading conditions. Optimising for complementary residual stress states and maximal load factors, results in a generally constrained optimisation problem. We present shape-optimisation approaches for resilient defence CFRP-truss structures subject to impact loads and discuss extensions to continuum formulations.

11:40
Topologieoptimierung von Stahlbetonstrukturen
Daniela Masarczyk (Universität Kassel), Minh Tuan Tran (Vietnamese German University), Detlef Kuhl (Universität Kassel)


Kurzfassung:
Ziel dieser Studie ist der Entwurf von ressourceneffizienten Stahlbetonstrukturen mithilfe der numerischen Topologieoptimierung. Die Materialverteilung in einem vorgegebenen Bauraum sowie die Bewehrungsführung werden simultan optimiert. Besondere Berücksichtigung findet die ausgeprägte Zug-Druck-Festigkeitsanisotropie von Betonwerkstoffen, sodass überwiegend druckbeanspruchte Strukturen mit Bewehrung zugbeanspruchter Bereiche angestrebt werden.

12:00
Knotenbasierte Form- und Materialgradierungsoptimierung für die additive Fertigung im Bauwesen
Philipp Jakobs (TU München), Roland Wüchner (TU München)


Kurzfassung:
Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung komplexer, freigeformter und ressourceneffizienter Strukturen im Bauwesen. Knotenbasierte Ansätze zur Form- und Materialoptimierung nutzen dieses Potenzial, indem sie prozessspezifische Randbedingungen und Zielfunktionen in den Entwurfsprozess integrieren. Strategien zur Materialgradierung und Segmentierung verbessern die Tragfähigkeit und Effizienz der optimierten, digital gefertigten Bauwerke.

12:20
Topologie-Optimierung für Zug-Druck-Anisotropie und additiv sequentieller Fertigung
Dustin Roman Jantos (Leibniz Universität Hannover), Philipp Junker (Leibniz Universität Hannover)


Kurzfassung:
Die Topologie-Optierung birgt großes Potential hinsichtlich Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung. Jedoch ergeben sich zusätzliche Herausforderungen im Bauwesen. Zwei solcher Aspekte werden hier untersucht: Die Zug-und-Druck-Affinität von Stahl-Beton Strukturen, sowie die additive bzw. sequentiell modulare Fertigungsprozess großskaliger Strukturen. Für beide Fälle werden simple und effiziente Topologie-Optimierungsansätze vorgestellt.

12:40
Herausforderungen in der Formfindung von Verbindungen wiederverwendeter Betonelemente
Julius Fründt (Ruhr-Universität Bochum), Roger A. Sauer (Ruhr-Universität Bochum)


Kurzfassung:
Zur Reduktion von CO2 im Bausektor ist die Wiederverwendung von Stahlbetonelementen eine nachhaltige Alternative. Im Fokus steht das Tragverhalten der Gesamtstruktur, welches maßgeblich von den Verbindungen abhängt. Deren charakteristische Merkmale sind Fugengeometrie und Spanngliedanordnung. Diese Arbeit analysiert Verbindungen mit Ingenieurmodellen, leitet eine Erstoptimierung ab und stellt einen Rahmen zur weiterführenden Formoptimierung vor.

15:50
Formfindung und Optimierung komplexer Holztragwerke
Julian Lienhard (Universität Kassel), Benedikt Neubauer (str.ucture)


Kurzfassung:
Formfindung als Optimierungsmethode von Tragwerken zielt neben dem Kraftfluss und Materialeinsatz auch auf Bearbeitungsenergie und Wiederverwendungsmöglichkeiten. Im Holzbau bedeutet dies Reduktion metallischer Verbindungsmittel und Bevorzugung langer, unbearbeiteter Querschnitte. Anhand des Deutschen Pavillons auf der Expo Osaka und der Parkarena Furth im Wald wird gezeigt wie diese Kriterien durch reziproke Tragwerke umgesetzt werden können.

16:10
Eine additive Aufteilung der Schnittgrößenverläufe zur Unterstützung des Entwurfs von Stabtragwerken – Anwendungsbeispiele
Jan Gade (Universität Kassel), Jens Wackerfuß (Universität Kassel)


Kurzfassung:
In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz zum zielgerichteten Entwurf des Lastabtragungsverhaltens in Stabtragwerken thematisiert. Insbesondere wird hierbei eine additive Aufteilung der Schnittgrößenverläufe in steifigkeitsabhängige und -unabhängige Anteile vertieft. Diese Aufteilung eignet sich zur Implementierung in Statiksoftware. Die Relevanz für die Ingenieurpraxis wird anhand von Beispielen aufgezeigt.

16:30
A Unified Variatonal Framework for Design Sensitivity in FEA and IGA
Jan Liedmann (Universität Stuttgart)


Kurzfassung:
This work presents a unified framework for variational design sensitivity in finite element (FEA) and isogeometric analysis (IGA). By decoupling geometry and physics from a modified kinematic viewpoint, it naturally yields continuum-level shape gradients that are consistently discretized using smooth spline spaces. Accuracy and efficiency are demonstrated by comparison with finite difference approximations and selected shape optimization examples.