Lordick/Schlaich

Inhaltsverzeichnis

1. 1. 1. Projektinformationen
      2. Kurzvorstellung
      3. Internationale Sommerschule LGLS
      4. Publikationen

Projektinformationen

Methoden und Werkzeuge für Entwurf und Herstellung schalenartiger und dünnwandiger Betonbauteile mit Regelflächengeometrie. Kurz: Dünnwandige Betonbauteile mit Regelflächengeometrie

Antragsteller 1 | Applicant 1: Prof. Dr.-Ing. Daniel Lordick
Technische Universität Dresden, Institut für Geometrie, 01062 Dresden
+49 351 463 34193 | daniel.lordick@tu-dresden.de | https://tu-dresden.de/mn/math/geometrie/lordick
Berichts-/Förderzeitraum | Reporting/funding period: 01.02.2015–31.12.2019

Antragsteller 2 | Applicant 2: Prof. Dr. sc. techn. Mike Schlaich
TU Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin
+49 30 314 72130 | ek-massivbau@tu-berlin.de | https://www.ek-massivbau.tu-berlin.de
Berichts-/Förderzeitraum | Reporting/funding period: 01.07.2015–31.12.2018

Projektnummer | Project number: 198226551
Team | Team: Juan Pablo Osman-Letelier (TU Berlin), Michael Pott (TU Dresden, 02/2015–06/2016), Kevin Noack (TU Dresden, 04/2017–09/2017), Martin Friedrich Eichenauer (TU Dresden, 10/2017–03/2019), Robert Päßler (TU Dresden, 10/2017–03/2019), Arndt Goldack (TU Berlin)

Kurzvorstellung

Aufbauend auf den Resultaten der ersten Förderphase steht in dieser Phase die Schaffung einer Grundlage für eine flexible und kraftadaptive Anwendung von unkonventionellen leichten Betonbauteilen mit Regelflächengeometrie im Vordergrund.

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Die bereits in Förderphase 1 des SPP - Projekt Loridck/Weiß - erarbeiteten mathematischen Methoden und Algorithmen, welche durch eine starke Abstraktion eine elegante Modellierung von Regelflächen erlauben, sollen mit ingenieurtechnischen Formfindungs- und Optimierungsmethoden erweitert werden. Dies umfasst auch die konkrete Weiterentwicklung von Software zur besseren Handhabung von Regelflächen innerhalb einer CAD-Umgebung.

Das enge Zusammenwirken der Fachbereiche Mathematik und Bauingenieurwesen erlaubt somit eine Evaluierung des liniengeometrischen Modells als Entwurfswerkzeug unter Berücksichtigung der Anforderungen des Bauwesens. Durch Herstellung exemplarischer Bauteile sollen bereits gewonnene Resultate auch in der Praxis überprüft und verifizert werden. Diese Integration von geometrischen, theoretischen und experimentellen Untersuchungen soll die Leistungsfähigkeit von Regelflächen im Betonbau hervorheben und den Zugang zu regelflächenbasierten Ansätzen erleichtern.

2016 wurde ein Software-Modul für die Programme Grasshopper und Rhinoceros 3D entwickelt, welches als Schnittstelle zwischen der liniengeometrischen parametrisierten Geometriedefinition und der FE-Analyse mit kommerziellen Softwarepaketen (wie z. B. SOFiSTiK) dient. Das Software-Modul ist ein wesentliches Werkzeug, um dünnwandige Betonbauteile mit Regelflächengeometrie in ihrer Form zu optimieren.

Einen schematischer Ablauf des Optimierungsprozesses zeigt die rechte Abbildung. Ein geometrisches Modell und die Variationsparameter werden zunächst in Grasshopper definiert und wie gewünscht parametrisiert. Dieses parametrische Modell wird dann in ein Analysemodell für die Tragwerksberechnung überführt. Für die Berechnung des Tragwerkes kann ein kommerziell verfügbares Softwarepaket verwendet werden. In einem weiteren Modell (Optimierungsmodell) wird innerhalb festgelegter Randbedingungen diejenige Geometrie ermittelt, die die vorgegebenen Optimierungsziele am besten erfüllt. In einem iterativen Prozess werden dann die Parameter der Geometrie kontinuierlich aktualisiert. Dieser Ablauf wird solange wiederholt, bis die Form entsprechend optimiert ist.

Der entwickelte Optimierungsprozess wurde exemplarisch an einem Demonstrator aus Beton angewendet. Hierzu wurde eine Schalenbrücke mit Regelflächengeometrie entworfen und hergestellt.

Internationale Sommerschule LGLS

Im Projekt Lordick/Schlaich wurde zudem die Internationale Sommerschule "Line Geometry for Lightweight Structures (LGLS)" an der TU Dresden organisiert und durchgeführt. Ein Kurzbericht ist im Schlussbericht zum Z-Projekt zu finden.

Publikationen

• Pott, M.; Lordick, D.: Dual Spherical Energy Minimizer With Application To Smoothing Splines. In: Han, B.; Fan, H.; Lin, J.; Luo, X. (Hrsg.): Proc. of the 17th Int. Conf. on Geometry and Graphics, 04.–08.08.2016 in Beijing (China), 2016. Paper #131, 9 S. (published on USB flash drive), book of abstracts: S. 85–87
• Osman-Letelier, J. P.; Goldack, A.; Schlaich, M.; Lordick, D.; Grave., J.: Shape optimization of concrete shells with ruled surface geometry using line geometry. In: Bögle, A.; Grohmann, M. (Eds.): Interfaces: architecture.engineering.science – Proceedings of the IASS Annual Symposium 2017, 25.–28.9.2017 in Hamburg, Hamburg: HCU & IASS, 2017, book of abstracts: p. 128, full paper published digitally: paper no. 9199, 10 S.
• Noack, K.; Eichenauer, M. F.; Lordick, D.: Geometrical Optimization of Interconnected Voids in Concrete Ceilings. In: Stojaković, V. (Hrsg.): Conf. Proc. of moNGeometrija 2018, 07.–09.06.2016 in Novi Sad (Serbien), 2018, S. 104–116
• Noack, K. ; Lordick, D.: Optimized Ruled Surfaces with an Application to Thin-Walled Concrete Shells. In: Cocchiarella, L. (Hrsg.): ICGG 2018 – Proc. of the 18th Int. Conf. on Geometry and Graphics / 40th Anniversary, 03.–07.08.2018 in Mailand (Italien), Springer International Publ., 2018, S. 338–349
• Osman-Letelier, J. P.; Goldack, A.; Schlaich, M.; Serrano, M.; Conceptual design of concrete shell bridges with ruled surface geometry. In: Mueller, C.; Adriaenssens, S. (Hrsg.): Creativity in Structural Design – Proc. of the IASS Annual Symp. 2019, 16.–20.07.2018 am MIT, Boston (USA), 2018, paper no. 356, 8 S.
• Päßler, R.; Lordick, D.: Material Models of Ruled Surfaces as Witnesses to the Development of Mathematical Teaching. IIn: Cocchiarella, L. (Hrsg.): ICGG 2018 – Proc. of the 18th Int. Conf. on Geometry and Graphics / 40th Anniversary, 03.–07.08.2018 in Mailand (Italien), Springer International Publ., 2018, S. 2041–2050
• Lehrecke, J.; Osman-Letelier, J. P.; Schlaich, M.: Tendon Geometry Optimization Using Path Integrals. In: Lázaro, C.; Bletzinger, K.-U.; Oñate, E. (Hrsg.): Form and Force – Proc. of the IASS Annual Symp. 2019 / Structural Membranes 2019, 07.–10.10.2019 in Barcelona (Spanien), 2019, S. 2076–2083
• Osman-Letelier, J. P.; Hückler, A.; Schlaich, M.: Application of Prestressed CFRP Textiles for the Development of Thin-Walled Concrete Structural Elements. In: The Envolving Metropolis – Proc. of the 2019 IABSE Congress, 04.–06.09.2019 in New York City (USA), 2019, S. 102–109 – DOI: 10.2749/newyork.2019.0102
• Osman-Letelier, J. P.; Lehrecke, J.; Schlaich, M.: Structural Optimization of Prestressed Concrete Shells with Ruled Surface Geometry. In: Lázaro, C.; Bletzinger, K.-U.; Oñate, E. (Hrsg.): Form and Force – Proc. of the IASS Annual Symp. 2019 / Structural Membranes 2019, 07.–10.10.2019 in Barcelona (Spanien), 2019, S. 2622–2629
• Schlussbericht: https://doi.org/10.25368/2022.341