Bemessung und Kostenoptimierung von Stahlbetontragwerken

Es wird ein Konzept für die optimale Bemessung allgemeiner Stahlbetonkonstruktionen vorgestellt, in das die Normenkonzepte der DIN 1045 und des EC 2 integriert sind. Das Verfahren basiert auf der Kopplung eines Finite-Elemente-Programm-systems mit Optimierungsverfahren der nichtlinearen mathematischen Programmierung. Das Optimierungskriterium ist die Minimierung der Gesamtkosten des Tragwerks unter Berücksichtigung der spezifischen Kosten für Beton, Bewehrungsstahl und Schalung. In einer ersten Stufe der Optimierung werden die Querschnittabmessungen auf Tragwerksebene variiert, in einer zweiten Stufe wird die Bewehrung auf Querschnittebene elementweise ermittelt. Die Effektivität des Optimierungsverfahrens wird durch die Parallelisierung der zeitintensiven Gradientenberechnungen entscheidend verbessert. Die Umsetzung der Parallelisierung erfolgt mit der parallelen Programmbibliothek MPI. Berechnungsbeispiele aus der Praxis demonstrieren die Einsatzfähigkeit und Effizienz des vorgestellten Konzepts.