Das Projekt "Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt C03: Numerische Homogenisierung und Mehrskalenmodellierung mit bildgebenden Verfahren zur Analyse des Tragverhaltens von Schalenstrukturen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Fakultät für Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik.In TP wird eine Simulationsmethode zur Analyse des statischen Verhaltens von Schalenstrukturen aus Carbonbeton entwickelt. Der Fokus liegt auf der numerischen Homogenisierung ihrer inneren Struktur. Die Methode erlaubt die Berechnung großer Strukturen, bei detailliertem Einblick ins Innere des Materials. Das Besondere ist, dass für die Ermittlung der für die Schalentheorie erforderlichen Schnittgrößen ein an die Kinematik angepasstes repräsentatives Volumenelement entwickelt wird. Für eine realitätsnahe Abbildung der inneren Struktur werden bildgebende Verfahren eingesetzt. Die daraus resultierende Geometriebeschreibung wird mit einer neuartigen Scaled Boundary Finite Element Method modelliert.
Das Projekt "Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt A01: Eine neue Methodologie zur Übertragung effizienter Lastabtragsmechanismen aus der Natur auf Strukturen aus Carbonbeton" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Institut für Angewandte Mechanik.Ziel des TP A01 (Reese/Simon) ist es, mit Hilfe eines sogenannten modularen Strukturgenerators möglichst viele in der Baupraxis umsetzbare Varianten von bioinspirierten Strukturen aus Carbonbeton zu generieren. Dafür werden die in TP A03 erhobenen Daten verwendet, um einzelne Module von Pflanzen zu definieren, nachzubilden, an bautechnische Anforderungen anzupassen und dann effizient zu berechnen. Basierend auf einer neuartigen Kombination von Substrukturtechnik, Modellreduktion und Kombinatorik wird damit ein Screening-Algorithmus entwickelt, der diese Elemente automatisiert zu biologisch inspirierten Strukturen zusammenstellt.
Das Projekt "Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt C05: Mehrskalenmethode zur Simulation der Resilienz und des Bruchverhaltens heterogener Strukturen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Mechanik und Flächentragwerke.Ziel des Teilprojektes ist, die für Lokalisierungseffekte geeignete Mehrskalenprojektionsmethode für Heterogenitäten und Risse in schalenartigen Strukturen bei finiten Deformationen zu erweitern, um bei der Bewertung der Resilienz dünnwandiger Carbonbetonstrukturen gegenüber verschiedenen Belastungen das für das Versagen wichtige Mesoskalenverhalten detailliert berücksichtigen zu können. Rissinitiierung und -fortschritt werden mittels XFEM in Kombination mit gradientenerweiterter Schädigung simuliert.
Das Projekt "Transregio (TRR) 280: Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen; Transregio (TRR 280): Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction, Teilprojekt A02: Theoretisch-numerische Abbildung biologischer Entwicklungsprozesse als Strukturgenerator für den Entwurf von Tragwerken aus Carbonbeton" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke.In TP A02 (Kaliske) werden neue, bioinspirierte Ansätze für den wachstumsoptimierten Entwurf von technischen Strukturen aus Carbonbeton entwickelt. Biologische Entwicklungsprozesse natürlicher Strukturen (z. B. Wachstum von Pflanzen) führen auf ideale und effizient lastabtragende Systeme bei minimalem Materialeinsatz. Diese biologischen Entwicklungsprozesse und -prinzipien werden identifiziert, theoretisch-numerisch abgebildet (Multiphysik) und nach Diskretisierung auf Strukturebene in einen evolutionären Strukturgenerator überführt, der die langzeitoptimierten Grundprinzipien biologisch gewachsener Strukturen dem technischen Strukturentwurf zugänglich macht.