Forschungsgebiet

Nichtlineare Strukturmechanik und adaptive Strukturen

Integrativer Entwurf und Optimierung von adaptiven Tragwerken am Insitut für Baustatik und Baudynamik: Formulierungen und Algorithmen zur Berücksichtigung hochgradig nichtlinearen Strukturverhaltens und zum Bewegungsdesign.

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit spielen eine immer größere Rolle im Bauingenieurwesen. Adaptive Strukturen können helfen Material und damit auch die benötigte Energie zu reduzieren. Unter anderem sind der Ausgleich bemessungsrelevanter Spitzenbeanspruchungen, die Homogenisierung von Spannungszuständen und die Verringerung von auftretenden Verformungen Anwendungsbereiche, in denen adaptive Systeme sehr effiziente Lösungen bieten können. Ein Ziel dieses Forschungsgebiets ist der Entwurf und die Optimierung von adaptiven Tragwerken im Bauwesen. Dabei soll die Adaptivität in einem integrativen Entwurfsprozess direkt mit berücksichtigt werden.

Schematischer Überblick über die Forschungsprojekte des IBB im Bereich der Nichtlinearen Strukturmechanik und adaptiver Strukturen. (c)
Simulationsbeispiele des Forschungsgebiets Nichtlineare Strukturmechanik und adaptive Strukturen

Die Entwicklung von adaptiven Gebäudehüllen, die große Verformungen durchlaufen müssen, erfordert nicht nur den Entwurf von statischen Strukturen sondern von Strukturen und deren Bewegung. Neben einem biomimetischen Ansatz, der Bewegungen von Orchideenblüten und von Schnappmechanismen fleischfressender Pflanzen auf die Architektur überträgt, können Bewegungen mit bestimmten Eigenschaften mithilfe einer variationellen Formulierung entworfen werden.

Der Entwurf von immer leichteren Strukturen führt häufig zu stabilitätsgefährdeten Tragwerken mit hochgradig nichtlinearem Strukturverhalten. Die Berechnung statischer Gleichgewichtspfade und die Beurteilung des nachkritischen Tragverhaltens ist bis heute eine Herausforderung. In einem weiteren Forschungsprojekt in diesem Forschungsgebiet werden adaptiven Kontrollalgorithmen zur Pfadverfolgung und stabile und leistungsfähige Algorithmen zur direkten Ermittlung von Verzweigungs- und Durchschlagspunkten entwickelt.

Forschungsgruppenleiter:

Dieses Bild zeigt von Scheven
Dr.-Ing.

Malte von Scheven

Stellv. Institutsleiter, AOR

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