Masterarbeit (abgeschlossen)

Luca Dannemann

Optimierungsstrategien zur Baureihenfolge für modulare Betonbauwerke

Hintergrund
Bauzustände werden im klassischen Betonfertigteilbau geometrisch zum Toleranzausgleich und statisch zur Sicherung temporärer Kraftübertragung betrachtet. Sie sollten statisch so ausgelegt sein, dass sie durch die Bemessung des Endzustands abgedeckt sind, was z. B. auch durch zusätzliche Abstützung erfolgen kann. Bauzustände werden in der Regel intuitiv und manuell festgelegt. Bei der modularen Bauweise mit vielen Einzelmodulen verkompliziert sich die Betrachtung erheblich, da eine Vielzahl an Möglichkeiten von Baureihenfolgen und Hilfsmaßnahmen bestehen. Auch die Ausbildung von Fugen spielen für Bauzustände eine zentrale Rolle und bedingen Anzahl und Art zusätzlicher Stützungen. Toleranzausgleichende Guss- und Verpressfugen sind in Anbetracht des Schnelligkeitsanspruchs einer Modulbauweise hier nicht geeignet. Sinnvoll erscheinen Trockenfugen zur Übertragung von Druckkräften und (begrenzter) Querkraft. Zur zusätzlichen Übertragung von Zugkräften bieten sich klassische Schraubverbindungen an.

Zielstellung
Im Rahmen der Arbeit sollen Optimierungsstrategien entwickelt werden, um effektive Baureihenfolgen sowie notwendige Unterstützungsmaßnahmen für Modultragwerke zu finden. Dazu sind die mechanischen und geometrischen Eigenschaften von Fugen über geeignete Modellansätze (z. B. (nicht-)lineare Federkennlinien) aufzubereiten. Die Untersuchungen erfolgen dann an repräsentativen Strukturmodellen als Finite-Elemente Modelle, die um die Fugenmodelle erweitert werden. Für die Bauzustände sollen zwei konkurrierende Ziele verfolgt werden, und zwar eine geometrieorientierte („von unten nach oben“) sowie eine am Lastabtrag orientierte Assemblierung (dem Kraftfluss im Endzustand folgende). Als Bewertungskriterien dienen beispielsweise minimale Anzahl an Stützungen während der Bauzustände oder möglichst geringe Verformungen.