@inproceedings{RaueTimmlerSchueler1997, author = {Raue, Erich and Timmler, Hans-Georg and Sch{\"u}ler, H.}, title = {Anwendung der mathematischen Optimierung bei der physikalisch und geometrisch nichtlinearen Analyse und Bemessung seismisch beanspruchter Tragwerke}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.442}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-4421}, year = {1997}, abstract = {Moderne Bemessungskonzepte f{\"u}r seismisch beanspruchte Hochbauten, wie die Methode der Kapazit{\"a}ts-bemessung, planen inelastisches Verhalten einzelner Bereiche der Konstruktion beim Entwurf bewußt ein, um so einen Teil der durch das Beben eingetragenen Energie als inelastische Form{\"a}nderungsarbeit zu absorbieren. Wird bei Akzeptanz inelastischen Verhaltens eine bestimmte Belastungsintensit{\"a}t, die als adaptive Grenzlast oder Einspiellast bezeichnet wird, {\"u}berschritten, kann es infolge zyklischer Einwirkungen zu einer unbe-grenzten Akkumulation inelastischer Deformationen kommen. Die adaptive Grenzlast stellt damit f{\"u}r zyklische Einwirkungen eine geeignete Kenngr{\"o}ße zur Bewertung der Tragwerksqualit{\"a}t dar, bei der neben der Sicherung des Gleichgewichts ein bestimmtes Sch{\"a}digungsniveau nicht {\"u}berschritten wird. Im vorliegenden Beitrag werden die Grundz{\"u}ge eines Bemessungs- und Nachweiskonzeptes f{\"u}r seismisch beanspruchte Stahlbetontragwerke, das unter Einbeziehung der Grundprinzipe der Kapazit{\"a}tsbemessung von einem einheitlichen Kriterium zur Beschreibung des Grenzzustandes der Tragf{\"a}higkeit auf der Basis der adaptive Grenzlast ausgeht, vorgestellt. Dabei ist die Absch{\"a}tzung der Verformungen notwendiger Bestandteil des Nachweis- bzw. Bemessungskonzeptes. Bei Druckgliedern ist die Ber{\"u}cksichtigung des Einflusses der Verformungen notwendiger Bestandteil des Bemessungskonzeptes. Entsprechende Erweiterungen der Berechnungsmodelle zur Ber{\"u}cksichtigung des Einflusses geometrisch nichtlinearer Effekte im Sinne einer Theorie II. Ordnung werden vorgestellt.}, subject = {Bauwerk}, language = {de} } @inproceedings{RaueTimmlerSchroeter, author = {Raue, Erich and Timmler, Hans-Georg and Schr{\"o}ter, Hendrik}, title = {NON-LINEAR ANALYSIS OF SHELLS OF REVOLUTION USING MATHEMATICAL OPTIMISATION}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and K{\"o}nke, Carsten}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2881}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28818}, pages = {12}, abstract = {In the paper presented, reinforced concrete shells of revolution are analyzed in both meridional and circumferential directions. Taking into account the physical non-linearity of the material, the internal forces and the deflections of the shell as well as the strain distribution at the cross-sections are calculated. The behavior of concrete under compression is described by linear and non-linear stress-strain relations. The description of the behavior of concrete under tension must account for tension stiffening effects. A tri-linear function is used to formulate the material law of reinforcement. The problem cannot be solved analytically due to the physical non-linearity. Thus a numerical solution is formulated by means of the LAGRANGE Principle of the minimum of the total potential energy. The kinematically admissible field of deformation is defined by the displacements u in the meridional and w in the radial direction. These displacements must satisfy the equations of compatibility and the kinematical boundary conditions of the shell. The strains are linearly distributed across the wall thickness. The strain energy depends on the specific of the material behavior. Using integral formulations of the material law [1], the strain energy of each part of the cross-section is defined as a function of the strains at the boundaries of the cross-sections. The shell is discretised in the meridional direction. Various methods of numerical differentiation and numerical integration are applied in order to determine the deformations and the strain energy. The unknown displacements u and w are calculated by a non-restricted extremum problem based on the minimum of the total potential energy. From mathematical point of view, the objective function is a convex function, thus the minimum can be determined without difficulty. The advantage of this formulation is that unlike non-linear methods with path-following algorithms the calculation does not have to account for changing stiffness and load increments. All iterations necessary to find the solution are integrated into the "Solver". The model presented provides many ways of investigating the influence of various material parameters on the stresses and deformations of the entire shell structure.}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} } @inproceedings{RaueTimmlerAdami2003, author = {Raue, Erich and Timmler, Hans-Georg and Adami, Kay}, title = {Physikalisch nichtlineare Analyse von Aussteifungssystemen unter Einbeziehung von Lastfolgeeffekten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.349}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-3498}, year = {2003}, abstract = {Die physikalisch nichtlineare Analyse von Stahlbetontragwerken unter Ber{\"u}cksichtigung des Einspielverhaltens (adaptives Tragverhalten) mit Methoden der mathematischen Optimierung ist seit Jahren Gegenstand intensiver Forschungsarbeiten am Lehrstuhl Massivbau I der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar. Die dabei entwickelten Modelle und Algorithmen werden im folgenden Beitrag exemplarisch auf die Untersuchung von Aussteifungssystemen in Großtafelbauweise angewendet. Da bei diesen Geb{\"a}uden die aussteifende Konstruktion aus zusammengesetzten großformatigen Betonfertigteilen besteht, wird das Gesamttragverhalten maßgebend durch das Fugentragverhalten bestimmt. Die physikalische Nichtlinearit{\"a}t wird durch das Aufreißen der unbewehrten Horizontalfugen und den verschieblichen Verbund in den Vertikalfugen charakterisiert und entsprechend im Berechnungsmodell ber{\"u}cksichtigt. Beispielrechnungen belegen, dass f{\"u}r die beschriebenen Aussteifungssysteme signifikante Spannungsumlagerungen infolge des nichtlinearen Fugentragverhaltens auftreten. Weiterhin k{\"o}nnen Lastfolgeeffekte rechnerisch nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu seismisch beanspruchten Systemen, die in k{\"u}rzester Zeit wiederholt extrem beansprucht werden, ist die Eintrittswahrscheinlichkeit bemessungsrelevanter Windlasten gering.}, subject = {Geb{\"a}ude}, language = {de} } @inproceedings{RaueTimmlerAdami2000, author = {Raue, Erich and Timmler, Hans-Georg and Adami, Kay}, title = {Physikalisch nichtlineare Untersuchung der Aussteifungssysteme von zu revitalisierenden Plattenbauten mittels mathematischer Optimierungsalgorithmen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.569}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5690}, year = {2000}, abstract = {Im Zusammenhang mit der Revitalisierung von Plattenbauwerken kommt der Bewertung bzw. Neubewertung der vorhandenen Aussteifungssysteme große Bedeutung zu. Zur Aussteifung werden im allgemeinen raumbreite, raumhohe und meist unbewehrte Betonelemente verwendet, die lediglich konstruktiv miteinander verbunden sind. Im Rahmen der Untersuchung wird ein vorhandenes Berechnungsmodell zur physikalisch nichtlinearen Analyse von Aussteifungssystemen mehrgeschossiger Geb{\"a}ude unter Horizontallast so erweitert, dass unbewehrte Horizontalfugen ber{\"u}cksichtigt werden k{\"o}nnen. Die Analyse der Aussteifungssysteme wird auf der Basis der Methode der mathematischen Optimierung realisiert, wobei die aussteifenden W{\"a}nde als offene d{\"u}nnwandige, schlanke St{\"a}be betrachtet werden, die {\"u}ber dehnstarre Deckenscheibe (Diaphragmen) gekoppelt sind. Im Beitrag wird gezeigt, dass sich bei Ber{\"u}cksichtigung des physikalisch nichtlinearen Tragverhaltens und der damit verbundenen Schnittgr{\"o}ßenumlagerungen Tragreserven erschließen lassen, die auf die Standsicherheit sowohl vorhandener als auch revitalisierter Geb{\"a}ude angerechnet werden k{\"o}nnen.}, subject = {Großtafelbau}, language = {de} } @inproceedings{RaueTimmler, author = {Raue, Erich and Timmler, Hans-Georg}, title = {NUMERISCHE ANALYSE VON VERBUNDQUERSCHNITTEN MIT NICHTLINEAREM MATERIALVERHALTEN UNTER BER{\"u}CKSICHTIGUNG VON VORVERFORMUNGEN}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and K{\"o}nke, Carsten}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3003}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-30039}, pages = {9}, abstract = {The presented method for an physically non-linear analysis of stresses and deformations of composite cross-sections and members based on energy principles and their transformation to non-linear optimisation problems. From the LAGRANGE principle of minimum of total potential energy a kinematic formulation of the mechanical problem can be developed, which has the general advantage that pre-deformations excited by shrinkage, temperature, residual deformations after unloading et al., can be considered directly. Thus the non-linear analysis of composite cross-sections with layers of different mechanical properties and different preloading becomes possible and cracks in concrete, stiffness degradation and other specifics of the material behaviour can be taken into account without cardinal modification of the mathematical model. The impact of local defects on the bearing capacity of an entire element can also be analysed in this principle way. Standard computational systems for mathematical optimisation or general programs for spreadsheet analysis enable an uncomplicated implementation of the developed models and an effective non-linear analysis for composite cross-sections and elements.}, subject = {Architektur }, language = {en} } @inproceedings{KavrakovTimmlerMorgenthal, author = {Kavrakov, Igor and Timmler, Hans-Georg and Morgenthal, Guido}, title = {STRUCTURAL OPTIMIZATION USING THE ENERGY METHOD WITH INTEGRAL MATERIAL BEHAVIOUR}, series = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, booktitle = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and Lahmer, Tom}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2806}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28065}, pages = {6}, abstract = {With the advances of the computer technology, structural optimization has become a prominent field in structural engineering. In this study an unconventional approach of structural optimization is presented which utilize the Energy method with Integral Material behaviour (EIM), based on the Lagrange's principle of minimum potential energy. The equilibrium condition with the EIM, as an alternative method for nonlinear analysis, is secured through minimization of the potential energy as an optimization problem. Imposing this problem as an additional constraint on a higher cost function of a structural property, a bilevel programming problem is formulated. The nested strategy of solution of the bilevel problem is used, treating the energy and the upper objective function as separate optimization problems. Utilizing the convexity of the potential energy, gradient based algorithms are employed for its minimization and the upper cost function is minimized using the gradient free algorithms, due to its unknown properties. Two practical examples are considered in order to prove the efficiency of the method. The first one presents a sizing problem of I steel section within encased composite cross section, utilizing the material nonlinearity. The second one is a discrete shape optimization of a steel truss bridge, which is compared to a previous study based on the Finite Element Method.}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} }