Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Zufällen rechnen: Stochastische Strukturoptimierung erfasst Wind, Verkehr und Bauwerksdynamik

06.05.2009
Ingenieure verbessern Lebensdauerprognose am Beispiel "Stabbogenbrücke"

Wie vorhersagen, wenn die Gefahren zufällig auf Bauwerke einwirken - wie etwa Wind, extreme Stürme oder andere Naturereignisse?

Zufällig ist nicht unberechenbar für Bochumer Bauingenieure um Prof. Dr.-Ing. Dietrich Hartmann und Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Höffer. Im SFB 398 entwickelten sie am Beispiel "Stabbogenbrücke" einen neuen Ansatz des parallelen Rechnens mit Software-Agenten und überwinden damit die Grenzen heutiger Rechnerkapazitäten.

Das Verfahren ist Bestandteil realistischer Lebensdauermodelle, die die Grundlage bilden für eine sichere Bauwerksplanung und ein Monitoring der Alterungsprozesse über die ganze Nutzungsdauer hinweg ermöglichen sollen.

Migrierende Software-Agenten

Der nagende Zahn der Zeit kann bei Bauwerken mitunter auch kurzfristig beträchtliche Wirkung zeigen. So führten etwa bei der Stabbogenbrücke Münster-Hiltrup hochfrequente Schwingungen der Hänger quer zur Windrichtung bereits kurz nach ihrer Fertigstellung zu deutlichen Rissen im Abschlussblech einiger Hänger, die den Stabbogen mit den Hauptlängsträgern der Brücke verbinden. Komplexe und zufallsbedingte Ausgangsprobleme - wie in diesem Fall - lassen sich mit der heute verfügbaren Rechenkapazität nicht mit Hilfe eines einheitlichen Analyse- und Entwurfsmodells erfassen. Daher wählten die Ingenieure einen Mehrebenenansatz bei dem Informationen mit Hilfe von Software-Agenten je nach Bedarf zwischen sieben ineinander geschachtelten Modellebenen ausgetauscht werden: Lastebene, Gesamttragwerksebene, Bauteilebene, Schädigungsebene, Zuverlässgkeitsebene, Optimierungsebene, Modellebene.

Evolution im Hänger-Anschluss-Blech

Ein weiteres Ziel war die Optimierung und damit Lebensverlängerung von Bauteilen, am konkreten Beispiel die Form des Anschlussbleches "Hänger-Bogen". Dafür setzten die Ingenieure auf der Optimierungsebene Verfahren ein, die den Prinzipien der biologischen Evolution ähneln (populationsbasierte Evolutionsstrategien). Die Form des Bleches wird mit Hilfe eines Computermodells auf Basis einer für komplizierte Strukturgeometrien besonders effizienten Finite-Elemente-Methode gesteuert, mit dem sich gleichzeitig die im Blech auftretenden Spannungen berechnen lassen. Aufbauend auf dem Optimierungsmodell kann dann die Form des Blechs so angepasst werden, dass maximal auftretende Spannungen möglichst kleine Werte annehmen. Mit der optimierten Geometrie ließen sich die Spannungen am Übergang Hänger-Blech deutlich reduzieren.

RUBIN zum Thema

Zum Thema berichtet das aktuelle Wissenschaftsmagazin RUNIN (Sonderheft zum SFB 398 "Lebensdauerorientiert Entwurfskonzepte") mit Bildern zum Herunterladen unter: http://www.rub.de/rubin

Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Dietrich Hartmann (Ingenieurinformatik), Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Höffer (Aerodynamik und Strömungsmechanik), Fakultät für Bauingenieurwesen der Ruhr-Universität Bochum, Tel.: 0234/32-23047, E-Mail: hartus@inf.bi.rub.de, Tel.: 0234/32-25302, E-Mail: ruediger.hoeffer@rub.de

Redaktion: Barbara Kruse

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit
18.01.2017 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“
17.01.2017 | EML European Media Laboratory GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flashmob der Moleküle

19.01.2017 | Physik Astronomie

Tollwutviren zeigen Verschaltungen im gläsernen Gehirn

19.01.2017 | Medizin Gesundheit

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie