Eine neue Methodologie zur Übertragung effizienter Lastabtragsmechanismen aus der Natur auf Strukturen aus Carbonbeton

Ziel dieses TP ist es, mit Hilfe eines sogenannten modularen Strukturgenerators, möglichst viele in die Praxis umsetzbare Varianten von bioinspirierten Strukturen aus Carbonbeton zu liefern.

Zunächst geht es in diesem TP darum, wesentliche baubionische Elemente – zum Beispiel Stiele als Stützelemente sowie Blattlamina als schalenartige Deckenelemente – zu identifizieren. Ziel ist es, im Rahmen einer neuartigen Substrukturtechnik die vielfältigen Varianten für das Zusammenwirken der neuen baubionischen Elemente in einer Art Modulbaukasten zu ermöglichen. Um dabei effiziente und robuste Simulationen durchführen zu können, werden einerseits spezielle finite Elemente mit reduzierter Integration und andererseits die Methode der Modellreduktion für die einzelnen Module angewendet. Im Fokus steht die Berücksichtigung der materiellen Anisotropie aufgrund veränderlicher Faserorientierung sowie der Übergangsbedingungen, mittels derer die einzelnen Module miteinander verbunden werden.

Schließlich wird ein Screening-Algorithmus entwickelt, der automatisiert verschiedene Strukturen bestehend aus im Baukasten vorhandenen Modulen erstellt. Die derart generierten Strukturen werden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in bautechnischen Problemstellungen vergleichend evaluiert.

Im Rahmen von A01 wird das Seed-Fund-Projekt "Virtuelle Experimente an Bestandteilen der Pflanzen" (1. Runde 2022) durchgeführt.