Optimierungsgestützter Entwurf von Stahlbetonbauteilen am Beispiel von Tunnelschalen

Es wird ein Optimierungskonzept zur Entwicklung verbesserter Stahlbetonentwürfe am Beispiel der Ringfugenkopplung von Tunnelschalen erarbeitet. Ausgangspunkt ist eine ganzheitliche numerische Analyse des Tragsystems mit parametrisierten Modellen, deren Kern eine iterative Ermittlung der Drehfedersteifigkeit in den Längsfugen der Tunnelschale ist. Mit Sensitivitätsanalysen werden für den Endzustand zentrale Modellierungsparameter identifiziert. Die Analyse zwischenzeitlicher Bauzustände charakterisiert die Ringfugenkopplung als kritischen Beanspruchungsort. Topologie- und Formoptimierung werden für den Entwurf von Kopplungskonzepten genutzt. Geometrievariationen in Kombination mit verschiedenen Bewehrungskonzepten werden für das System Topf-Nocke experimentell getestet und bewertet. Eine verbesserte Alternative für ein duktileres und robusteres Tragverhalten wird letztlich über einbetonierte Stahlscherbolzen mit definiertem Lastabtrag und optimierungsgestütztem Entwurf gefunden