Intelligente Ersatzmodelle in der Tragwerksplanung

Die Konzeption des Tragwerks weist neben Aspekten der Funktion und Gestaltung eine besondere Bedeutsamkeit im Entwurfsprozess von Gebäuden auf. Dabei werden insbesondere die Kriterien Zeit und Kosten durch die Beschaffenheit der Tragstruktur beeinflusst. In der Vor- und Entwurfsplanung werden jedoch wesentliche konstruktive Festlegungen – wie Stützenraster, Bauteilgeometrien, Gebäudeaussteifung etc. – auf Basis einer signifikant geringen Anzahl bekannter Parameter und Randbedingungen getroffen. Somit sind Projektbearbeitung und Baumaßnahme von sehr wenigen tragwerksplanerischen Grundlagen – wie Überschlagsformeln oder Ingenieurerfahrung – abhängig. Obwohl die frühzeitige Festlegung der wesentlichen Strukturparameter für die Bauwerksplanung essentiell ist, sind bislang keine Systeme zur ganzheitlichen Unterstützung des frühen Entwurfsprozesses existent. Insbesondere erfordert der hochkomplexe Entscheidungsprozess einen umfangreichen Erfahrungsschatz, der unter Einsatz herkömmlicher Methoden nicht ohne weiteres abbildbar oder automatisierbar ist. In der Praxis führt diese hohe Komplexität beim Gebäudeentwurf und bei Entwurfsänderungen zu einem zeit- und kostenintensiven iterativen Prozess.

Zur Harmonisierung des Entwurfsprozesses sowie zur Steigerung der Effizienz werden in diesem Projekt intelligente Ersatzmodelle entwickelt, die auf der Basis von tragwerksplanerischem und konstruktivem Ingenieurwissen eine frühestmögliche Entscheidungsunterstützung für den Vorentwurf und das Änderungsmanagement in der Gebäudeplanung ermöglichen. Dabei führt die Formalisierung von geeignetem Wissen bezüglich des Tragwerksentwurfs sowie typischer Änderungsprozesse unter Einsatz von Fuzzy-Methoden zu detaillierungsgradabhängigen unscharfen Wissensbanken und zugehörigen Inferenzsystemen. Mit den resultierenden Modellen werden Instrumente entwickelt, die neben der Unterstützung bei komplexen Planungsentscheidungen wirtschaftlich optimierte Tragsysteme sowie deren Vordimensionierung zu einem sehr frühen Zeitpunkt zur Verfügung stellen. Dadurch wird sowohl beim Vorentwurf als auch bei Entwurfsänderungen der herkömmliche zyklische Revisionsprozess weitgehend vermieden, die Effizienz des Entwurfsprozesses enorm gesteigert und die praktische Anwendbarkeit der Tragstruktur gesichert.

Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Forschergruppe 2363 gefördert.

Das Forschungsthema wird den folgenden Profilschwerpunkten der Fakultät für Ingenieurwissenschaften zugeordnet:

Smart Engineering

Resource Engineering