Numerisches Verfahren zur Optimierung von ebenen Stahlfachwerkträgern: Fid-Bau Portal

Numerisches Verfahren zur Optimierung von ebenen Stahlfachwerkträgern

Steiner, Wolfgang / Eilbracht, Gert

Das vorgestellte numerische Verfahren zur Gewichtsoptimierung von ebenen Stahlfachwerkträgern resultiert in einem Höhen-Gewichts-Diagramm, welches das Gewicht des querschnittsoptimierten Fachwerks zur jeweiligen Fachwerkhöhe in den einzelnen Iterationsschritten darstellt. Als freie Parameter werden die Querschnittsabmessungen sowie die Fachwerkhöhe iterativ bis zum Erreichen der gewichtsminimalen Fachwerkstruktur angepaßt. Dabei wird für die im Fachwerk enthaltenen Zugstäbe eine max. Spannungsausnutzung (direkte Anpassung) und für Druckstäbe eine max. Schlankheit (iterative Anpassung) gefordert. Das Höhen-Gewichts-Diagramm stellt somit schnell und kosteneffizient mehrere gewichtsoptimierte wählbare Geometrielösungen zur Verfügung. Diese Information über den Zusammenhang von Geometrie und Materialverbrauch fließt als weitere Zielfunktion in den Entwurfsprozeß eines auch nunmehr gewichtsminimiert ausgelegten Stahlfachwerkträgers ein. Bei einem Berechnungsbeispiel mit einer Fachwerkhöhe von 4,00 m liegt die Gewichtseinsparung gegenüber der querschnittsoptimierten Ausgangsstruktur bei etwa 16 % und gegenüber der Handrechnung bei 31 %. Die Dachneigung ändert sich dabei nur minimal von 15 Grad auf 18 Grad.