BayFORREST

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND ABFALLFORSCHUNG UND RESTSTOFFVERWERTUNG

Numerische Methoden für eine lebenszyklusorientierte Statik (F253)

Arbeitsfeld:

Soll ein Bauwerk unter allen möglichen Belastungen und stochastischen Eigenschaften (mögliche Umnutzung, Umbau) seinen Zweck optimal erfüllen, muss der Einfluss von Modellunsicherheiten beim Entwurf berücksichtigt werden. Gleiches gilt für die Bewertung von Altbauten, deren aktuelle Eigenschaften (z.B. durch Alterung und Schädigung von Tragelementen) nicht genau bekannt sind. Zu diesem Zweck sollen mit Hilfe der Robust Design Methode Robustheitsanalysen ermöglicht werden. Zur Bewertung der Robustheit verschiedener Entwürfe oder bestehender Tragwerke sind in der Regel sehr viele einzelne Berechnungen mit variierenden Parametereinstellungen erfordlich. Dieser hohe numerische Aufwand macht die Auswertung der Robustheitskriterien in vielen Fällen unmöglich. In diesen Fällen werden zuerst mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung Parameterkombinationen ausgewählt, die einen maximalen Informationsgewinn über alle möglichen Kombinationen der unbekannten oder sich zufällig einstellenden Parameter (Störgrößen) versprechen. Mit diesen Einstellungen werden dann die nötigen Computerberechnungen (z.B. Statikberechnungen) durchgeführt. Auf Basis der so gewonnenen Stützstellen werden Ersatzmodelle gebildet, z.B. so genannte Antwortflächen, die mittels linearer Regression berechnet werden. Mit Hilfe dieser Ersatzmodelle können schnell sehr viele Störparameterkombinationen ausgewertet werden, so dass der Einfluss der Störgrößen auf jedes beliebige Design erfasst werden kann. Ziel des Forschungvorhabens ist es also, unterschiedliche Metamodelle im Zusammenhang mit verschiedenen Robustheitskriterien zu untersuchen und eine Methode zu entwickeln, die die Bewertung von Neu- und Altbauten auf ihre Robustheit und damit ihrer (Rest-)Qualität ermöglicht. Diese Methode soll dann Eingang in kommerzielle Statiksoftware finden. Zu diesem Zweck besteht bereits Kontakt zu einem Industriepartner. Im Rahmen des Forschungsverbundes BayFORREST wird das hier vorgestellte Robust Design Konzept u.a. am Beispiel der Untersuchung von historischen Dachtragwerken erprobt. Aufgrund von Alterungsprozessen ist der Zustand der Holzverbindungen nicht genau bekannt. Die Auswirkungen dieser Unsicherheit auf die statische Tragfähigkeit soll untersucht werden.