Optimierung von parametrischen Tragstrukturen

Abstract

In Zusammenarbeit mit Hr. Suppin von Industriebau-Instituts der Technischen Universität Wien wurde in dieser Diplomarbeit mit dem Programm Rhino/Grasshopper auf Grundlage des vorgegebenen Entwurfs ein parametrisches Berechnungsmodell ausgearbeitet und aus statischer Sicht weiterentwickelt. Ziel des Entwurfes war gemeinsame Entwicklung einer parametrischen Struktur mit integrierten Optimierungsalgorithmen. Bei dem Entwurf handelt sich um ein eingeschossiges Bauwerk, welches auf drei Stahlbetonkernen aufgeständert ist und damit eine Veranstaltungsfläche im Erdgeschoß überdacht. Die Konstruktion wurde rund um folgende Randparameter entwickelt: Bodenkontamination und Aussicht auf die Otto-Wagner-Brücke. Parametrische Definition der Konstruktion folgte mittels folgender Elemente: Anzahl der Kerne, Höhe der Konstruktion, Breite, Länge, Raumteilung, Dachform, Dachdichte, Dichte des räumlichen Fachwerks... Der zweite Teil der Diplomarbeit beschäftigt sich mit alltäglichen Beispielen für die parametrische Optimierung von Tragwerken durch den Tragwerksplaner. Verschieden Stabwerkmodelle wurden parametrisch definiert und aus statischer Sicht optimiert. Ziel war es mit diesen Beispielen zu zeigen, dass mit relativ geringem Zeitaufwand für Eingabe und Berechnung statisch sinnvolle Lösungen möglich sind die iterativ nur sehr schwer oder gar nicht ermittelt werden können. Nach Ansicht des Verfassers ist diese Art der Tragwerksplanung geeignet um einen zukünftigen Stand der Technik zu definieren.

In cooperation with Mr. Suppin from the Industry Construction Institute a plan basis in Rhinoceros/Grasshopper was created, which in this work was further developed with focus on structural optimization. The goal was the integrated development of a parametric structure with integrated optimisation algorithms. Technische Universität Wien, Fakultät für Bauingenieurwesen, Institut für Hochbau, Baudynamik und Gebäudetechnik Forschungsbereich Strukturdynamik und Risikobewertung von Tragwerken Karlsplatz 13/208-01, A1040 Wien, www.allmech.tuwien.ac.at, T +43 1 58 801/201 01, F +43 1 58 801/201 99 4 Project consists of one-story construction, that stands on three cores and thereby creates covered space which can be used for event purposes. Construction is developed on following boundary conditions: ground contamination and view on the Otto-Wagnerbridge. Parametric definition of the construction was determined with following elements: number of cores, height of construction, width, length, space division, roof form, roof density, space truss density... The second part of Master thesis is focused on structural optimization examples, which are being solved on the daily basis by structural engineers. Several typical framework models were parametrically defined and structural optimised. By showing these examples the goal was to present that reasonable solutions were found within small amount of time, which were iteratively hard or not possible to find at all. Therefore, in the authors view, this type of structural engineering is able to define future state of the art.