|
Autor
|
Lisa Vatterodt
|
|
Hochschule
|
Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes |
Im ersten Schritt wird die statische Analyse der Plattentragwerke mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Dabei kommen die Grundlagen der Mindlin-Plattentheorie sowie die Bestimmung der Hauptspannungen und der zugehörigen Hauptspannungsrichtungen zum Einsatz. Die so gewonnenen Werte dienen als Basis für die Simulation des Kraftflusses in der Platte. Im Zentrum der Arbeit steht die Implementierung des Physarum-polycephalum-Algorithmus mit Hilfe eines partikelbasierten Netzwerkmodells, das die natürlichen Musterbildungs- und Adaptionsmechanismen des Schleimpilzes nachbildet. Hierbei werden Partikel eingesetzt, die sich unter Berücksichtigung von Chemoattraktantenkonzentrationen bewegen und mittels einfacher sensorischer Regeln selbstorganisierte Netzwerke bilden. Als Reize fungieren in der Simulation sowohl die Lagerpunkte der Platte als auch die Trajektorien der Hauptmomente aus der FEM-Berechnung.
Die Simulation erfolgt iterativ, wobei das Netzwerk durch Verstärkung der Hauptpfade optimiert wird, bis ein stabiler Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die Ergebnisse zeigen, dass das partikelbasierte Modell in der Lage ist, die Kraftflusslinien der Platte adaptiv abzubilden und dabei eine Netzstruktur zu generieren, die sich signifikant von den herkömmlichen, orthogonalen Bewehrungsrastern unterscheidet. Dadurch kann eine gezielte Bewehrungsverlegung entlang der tatsächlichen Spannungsverläufe realisiert werden, was zu einer besseren Materialausnutzung, geringeren Stahlmengen und einer erhöhten Tragfähigkeit führt. Darüber hinaus wird die hohe Flexibilität des Ansatzes hervorgehoben, der auch komplexe Plattentragwerke mit variierenden Randbedingungen und Lastfällen robust abbilden kann. Dies eröffnet Perspektiven für eine ressourcenschonende und nachhaltige Bauweise im konstruktiven Ingenieurbau.