Ansätze für numerische Methoden zur Inspiration, Analyse und Bewertung neuartiger Carbonbetonstrukturen/Approaches for Numerical Methods for Inspiration, Analysis and Evaluation of Novel Structures for Carbon-Reinforced Concrete

Abstract

Carbonbeton bietet gegenüber der klassischen Stahlbetonbauweise neue Konstruktionsansätze. Um diese auszuschöpfen, werden Entwurfsstrategien entwickelt, welche auf eine materialminimierte Bauweise und auf maschinengestützte Fertigungsmethoden abzielen. Die Inspiration für innovative Strukturen, deren Bewertung sowie der Gewinn eines tiefergehenden Verständnisses für Material-, Bruch- und Verbundverhalten des Werkstoffs können durch Simulationen unterstützt werden. Dieser Beitrag bietet einen Überblick über verschiedene numerische Methoden, die den Prozess von der Ideenfindung, über den Übertrag auf den Werkstoff Carbonbeton und dessen Untersuchung und Bewertung unterstützen sollen. Das umfasst zum einen Methoden, die Inspiration für Geometrie- und Bewehrungsentwürfe aus der Mathematik und der Botanik ableiten sowie Modellreduktionsstrategien, um unterschiedlichste Geometrien effizient zusammenzusetzen und numerisch zu testen. Zum anderen werden verschiedene Mehrskalenmethoden und Material- und Schädigungsmodelle präsentiert, die dazu dienen, das Materialverhalten zuverlässig voraussagen zu können. Weiterhin wird eine Methode zur automatischen Rissdetektion vorgestellt.