Forschungskolloquium: Verteilte Redundanz in der Elastostatik für den Entwurf adaptiver Tragwerke

Im Rahmen des Forschungskolloquiums für Abschlussarbeitende, Doktoranden und Habilitanden laden wir Sie herzlich ein am Dienstag, den 02.12.2025 um 16:30 Uhr in Raum 3516 (Mönchebergstr. 7). Wir freuen uns Ihnen den Vortrag von Herr Dr.-Ing. Jan Gade mit dem Titel „Verteilte Redundanz in der Elastostatik für den Entwurf adaptiver Tragwerke“ ankündigen zu können. Wir freuen uns auf Ihr Kommen!

Zusammenfassung 

In diesem Vortrag geht es um das Konzept der verteilten Redundanz in der linearen Elastostatik von Tragwerken. Dieses Konzept adressiert die überzähligen Eigenspannungszustände in einem statisch unbestimmten Tragwerk, welche durch inneren Zwang zur Sicherstellung der geometrischen Kompatibilität aktiviert werden. Die Redundanzverteilung in einem Fachwerk- oder Rahmensystem kann für Untersuchungen in Bezug auf Ausfallsicherheit herangezogen werden. Eine kontinuumsmechanische Theorie der verteilten Redundanz für statisch bestimmte Tragwerkstheorien wird thematisiert. Hierin erscheint die Redundanzbeziehung in Form eines Integralausdrucks mit einer speziellen Einflussfunktion als Integralkern. Aus dieser Einflussfunktion kann die sogenannte Redundanzdichtefunktion hergeleitet werden. Weiterhin wird das Konzept der verteilten Redundanz im Rahmen von Finite-Elemente-Modellen vorgestellt. Die Redundanzmatrix erscheint hierbei in einer hybrid-gemischten Verschiebungs-Spannungs-Formulierung basierend auf dem Hellinger-Reissner-Variationsprinzip auf natürliche Weise.

Des Weiteren spiegelt das Konzept die elastische Tragwerksantwort auf vorgeschriebene inelastische Verzerrungsgrößen wie infolge Temperaturänderungen oder Aktuierung wider. Dies erlaubt die Anwendung des Konzepts in der Berechnung und im Entwurf adaptiver Tragwerke. Ein tieferes Verständnis der Redundanzverteilung und des Raums der Eigenspannungszustände auf Basis der Redundanzmatrix kann zur Umverteilung von Kräften und Adaption von Verschiebungen in adaptiven Fachwerken genutzt werden. Im Vortrag werden Methoden für den Entwurf adaptiver Fachwerke thematisiert. Insbesondere wird eine neue Formulierung zur Verschiebungskontrolle bei minimaler Aktuierungsarbeit präsentiert. Deren Anwendung in einem beispielhaften adaptiven Fachwerkbrückensystem zeigt ein signifikantes Potential zur Reduktion der Aktuierungsarbeit auf.