Im Rahmen des Forschungskolloquiums für Abschlussarbeitende, Doktoranden und Habilitanden laden wir Sie herzlich ein am Dienstag, den 09.12.2025, um 16.30 Uhr in Raum 3516 (Mönchebergstr. 7). Wir freuen uns, den Vortrag von Dr.-Ing. Marc Fina, Institut für Baustatik, Karslruher Institut für Technologie mit dem Titel 

„Entwurfsoptimierung von Schalentragwerken unter Berücksichtigung polymorpher Unschärfe und struktureller Stabilität“

ankündigen zu können.

Zusammenfassung

Moderne Tragwerke müssen heute nicht nur robust sein, sondern zugleich eine hohe Leistungsfähigkeit und Ressourceneffizienz aufweisen. Schalentragwerke können diese Anforderungen aufgrund ihrer besonders effizienten Lastabtragung erfüllen. Ihre Tragfähigkeit wird jedoch häufig durch das Beulverhalten begrenzt. Zudem haben materielle und geometrische Imperfektionen, wie zum Beispiel Abweichungen in Form und Dicke der Schale, Eigenspannungen sowie Variationen der Randbedingungen und Materialparameter, einen großen Einfluss auf das Tragverhalten. In einer Entwurfsoptimierung auf Basis eines semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts werden mögliche Unschärfen der Imperfektionen durch sehr große Sicherheitsfaktoren berücksichtigt. 
In der Realität sind Daten und Informationen mit aleatorischer und epistemischer Unschärfe behaftet. Im Konzept der polymorphen Unschärfe werden die Basisunschärfemodelle (Zufalls-, Intervall- und Fuzzy-Variablen) kombiniert, um beide Arten von Unschärfe in einer Tragwerksanalyse und Optimierung zu quantifizieren. Das Ziel besteht darin, die Unschärfen anhand der vorhandenen Datenbasis mithilfe geeigneter Unschärfemodelle angemessen zu erfassen. Dadurch sollen zukünftig die hohen Sicherheitsfaktoren reduziert werden. Die numerische Umsetzung einer polymorphen Unschärfemodellierung erfordert einen rechnerisch aufwendigen, verschachtelten Schleifenalgorithmus (siehe Abbildung). Zur Reduzierung des Rechenaufwands sind effiziente Ersatzmodelle, wie beispielsweise künstliche neuronale Netze, unbedingt erforderlich. 
In diesem Vortrag wird das Konzept zur Entwurfsoptimierung von Schalentragwerken unter Berücksichtigung polymorpher Unschärfen und struktureller Stabilität vorgestellt. Das Vorgehen wird im Rahmen einer Mehrzieloptimierung erläutert. Am Beispiel von Plattenstrukturen und Kreiszylinderschalen aus Faserverbundmaterialien wird gezeigt, wie durch die Berücksichtigung von Unschärfe eine Bewertung der Robustheit und Leistungsfähigkeit eines Tragwerks vorgenommen werden kann.