Minisymposium
MS16: Tragwerksanalyse mit unscharfen Parametern, Sensitivität und Sicherheit
- Steffen Freitag (Institut für Baustatik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe)
- Marc Fina (Institut für Baustatik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe)
MS16: Tragwerksanalyse mit unscharfen Parametern, Sensitivität und Sicherheit
Donnerstag, 28. Mai 2026; 11:00 - 13:00 Uhr in HSZ/0401
11:00
Effiziente Quantifizierung polymorpher Unschärfe mittels adaptiven Nachtrainierens von Metamodellen an a-posteriori Stichproben
Felix Harazin (TU Dresden), F. Niklas Schietzold (TU Dresden), Wolfgang Graf (TU Dresden), Michael Kaliske (TU Dresden)

Kurzfassung:
Gezeigt werden neue Entwicklungen, die eine realitätsnahe Analyse polymorpher Unschärfe in der numerischen Homogenisierung von Beton ermöglichen. Für die Anwendung auf reale Probleme durch FE-Simulationen werden Methoden definiert, die Trainingsdaten für effiziente, korrelationsberücksichtigende Metamodelle a-posteriori adaptiv generieren. Basierend darauf können effiziente Sicherheitsbeurteilungen von Betontragwerken verlässlich durchgeführt werden.
Effiziente Quantifizierung polymorpher Unschärfe mittels adaptiven Nachtrainierens von Metamodellen an a-posteriori Stichproben
Felix Harazin (TU Dresden), F. Niklas Schietzold (TU Dresden), Wolfgang Graf (TU Dresden), Michael Kaliske (TU Dresden)

Kurzfassung:
Gezeigt werden neue Entwicklungen, die eine realitätsnahe Analyse polymorpher Unschärfe in der numerischen Homogenisierung von Beton ermöglichen. Für die Anwendung auf reale Probleme durch FE-Simulationen werden Methoden definiert, die Trainingsdaten für effiziente, korrelationsberücksichtigende Metamodelle a-posteriori adaptiv generieren. Basierend darauf können effiziente Sicherheitsbeurteilungen von Betontragwerken verlässlich durchgeführt werden.
11:20
Probabilistik und Zuverlässigkeit bei außergerwöhnlichen Einwirkungen
Claus Kunz (Sense of Safety)

Kurzfassung:
Außergewöhnliche Einwirkungen, wie z.B. Anprall und Explosionen, sind Lasten mit sehr kurzen Einwirkungszeiten und geringer Eintritts-Wahrscheinlichkeit. Sowohl mechanisch-dynamische als auch probabilistische Modelle liefern zusammen mit Zuverlässigkeits-Kriterien geeignete Bemessungsgrößen für Bemessung und Nachrechnung. Aufgezeigt werden entsprechende Modelle aus der neuen EN 1991-1-7, Accidental Actions, und deren Hintergründe.
Probabilistik und Zuverlässigkeit bei außergerwöhnlichen Einwirkungen
Claus Kunz (Sense of Safety)

Kurzfassung:
Außergewöhnliche Einwirkungen, wie z.B. Anprall und Explosionen, sind Lasten mit sehr kurzen Einwirkungszeiten und geringer Eintritts-Wahrscheinlichkeit. Sowohl mechanisch-dynamische als auch probabilistische Modelle liefern zusammen mit Zuverlässigkeits-Kriterien geeignete Bemessungsgrößen für Bemessung und Nachrechnung. Aufgezeigt werden entsprechende Modelle aus der neuen EN 1991-1-7, Accidental Actions, und deren Hintergründe.
11:40
Die Bestimmung der Versagenswahrscheinlichkeit unter adäquater Berücksichtigung unscharfer Einflussfaktoren
Martin Drieschner (BTU Cottbus-Senftenberg)

Kurzfassung:
Unschärfen in Daten und Modellen sind in Ingenieuranwendungen vielfältig und allgegenwärtig. Im Rahmen der Normung werden diese über das semiprobabilistische Teilsicherheitskonzept für die Tragwerksauslegung berücksichtigt. Die Erweiterung zu fuzzy-probabilistischen Berechnungen, in welchen verschiedene Unschärfequellen durch geeignete Modelle differenziert berücksichtigt werden, wird gezeigt. Der Praxisbezug wird durchgehend hergestellt.
Die Bestimmung der Versagenswahrscheinlichkeit unter adäquater Berücksichtigung unscharfer Einflussfaktoren
Martin Drieschner (BTU Cottbus-Senftenberg)

Kurzfassung:
Unschärfen in Daten und Modellen sind in Ingenieuranwendungen vielfältig und allgegenwärtig. Im Rahmen der Normung werden diese über das semiprobabilistische Teilsicherheitskonzept für die Tragwerksauslegung berücksichtigt. Die Erweiterung zu fuzzy-probabilistischen Berechnungen, in welchen verschiedene Unschärfequellen durch geeignete Modelle differenziert berücksichtigt werden, wird gezeigt. Der Praxisbezug wird durchgehend hergestellt.
12:00
Beulanalysen von Suction-Bucket-Fundamenten für Offshore-Windenergieanlagen mit nicht-homogenen Zufallsfeldern
Marc Fina (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Manuela Böhm (Ramboll Deutschland GmbH), Steffen Freitag (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Peter Schaumann (Leibniz Universität Hannover), Elyas Ghafoori (Leibniz Universität Hannover)

Kurzfassung:
Suction-Buckets finden zunehmend Anwendung als Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen. Fertigungsbedingte geometrische Imperfektionen haben einen starken Einfluss auf das Beulverhalten dieser dünnwandigen Kreiszylinderschalen. Auf Basis experimenteller Daten werden Unschärfen mittels eines nicht-homogenen Zufallsfeldansatzes quantifiziert. Die Ergebnisse stochastischer Beulanalysen zeigen das Potenzial für wirtschaftlichere Konstruktionen.
Beulanalysen von Suction-Bucket-Fundamenten für Offshore-Windenergieanlagen mit nicht-homogenen Zufallsfeldern
Marc Fina (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Manuela Böhm (Ramboll Deutschland GmbH), Steffen Freitag (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Peter Schaumann (Leibniz Universität Hannover), Elyas Ghafoori (Leibniz Universität Hannover)

Kurzfassung:
Suction-Buckets finden zunehmend Anwendung als Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen. Fertigungsbedingte geometrische Imperfektionen haben einen starken Einfluss auf das Beulverhalten dieser dünnwandigen Kreiszylinderschalen. Auf Basis experimenteller Daten werden Unschärfen mittels eines nicht-homogenen Zufallsfeldansatzes quantifiziert. Die Ergebnisse stochastischer Beulanalysen zeigen das Potenzial für wirtschaftlichere Konstruktionen.
12:20
Sensitivitätsanalyse von Stahlbeton- und Faserbetonträgern mittels Transformer-Ersatzmodell
Stefanie Schoen (Ruhr Universität Bochum), Steffen Freitag (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Vladislav Gudžulić (Ruhr-Universität Bochum), Günther Meschke (Ruhr-Universität Bochum)

Kurzfassung:
Die Tragfähigkeit und Rissentwicklung von Stahlbeton- und Faserbetonträgern wird maßgeblich durch Material- und Konstruktionsunschärfen beeinflusst. Ein neu entwickeltes Transformer-Ersatzmodell ermöglicht schnelle Vorhersagen von Last-Verformungs- und Rissverläufen. Anhand dieses Ersatzmodells werden Sensitivitätsanalysen der unscharfen Parameter durchgeführt und Planer beim Tragwerksentwurf unterstützt.
Sensitivitätsanalyse von Stahlbeton- und Faserbetonträgern mittels Transformer-Ersatzmodell
Stefanie Schoen (Ruhr Universität Bochum), Steffen Freitag (Karlsruher Institut für Technologie (KIT)), Vladislav Gudžulić (Ruhr-Universität Bochum), Günther Meschke (Ruhr-Universität Bochum)

Kurzfassung:
Die Tragfähigkeit und Rissentwicklung von Stahlbeton- und Faserbetonträgern wird maßgeblich durch Material- und Konstruktionsunschärfen beeinflusst. Ein neu entwickeltes Transformer-Ersatzmodell ermöglicht schnelle Vorhersagen von Last-Verformungs- und Rissverläufen. Anhand dieses Ersatzmodells werden Sensitivitätsanalysen der unscharfen Parameter durchgeführt und Planer beim Tragwerksentwurf unterstützt.
12:40
Generative Künstliche Intelligenz beim Parametrischen Entwurf im Massivbau: Vorwärts-, Invers- und Sensitivitätsanalyse mittels konditionierter variationeller Autonencoder Netzwerke
Michael Kraus (ZM-I KI), Dragan Zrnic (ZM-I München), Paulina Sala (ZM-I München), Peter Lenz (ZM-I München), André Müller (ZM-I KI)

Kurzfassung:
Generative KI in Form konditionierter variationaler Autoencoder-Netze unterstützt den parametrischen Entwurf im Massivbau, da sie Vorwärts-, Invers- und Sensitivitätsanalysen für Mehrziel-Optimierung von Tragwerken erlaubt. Anhand der Anwendungsbeispiele wandartige Träger und Geschossdecken wird das Potenzial und Praxisimplikationen datengetriebener Entwurfs- und Optimierungsstrategien ressourceneffizienter tragender Strukturen demonstriert.
Generative Künstliche Intelligenz beim Parametrischen Entwurf im Massivbau: Vorwärts-, Invers- und Sensitivitätsanalyse mittels konditionierter variationeller Autonencoder Netzwerke
Michael Kraus (ZM-I KI), Dragan Zrnic (ZM-I München), Paulina Sala (ZM-I München), Peter Lenz (ZM-I München), André Müller (ZM-I KI)

Kurzfassung:
Generative KI in Form konditionierter variationaler Autoencoder-Netze unterstützt den parametrischen Entwurf im Massivbau, da sie Vorwärts-, Invers- und Sensitivitätsanalysen für Mehrziel-Optimierung von Tragwerken erlaubt. Anhand der Anwendungsbeispiele wandartige Träger und Geschossdecken wird das Potenzial und Praxisimplikationen datengetriebener Entwurfs- und Optimierungsstrategien ressourceneffizienter tragender Strukturen demonstriert.
