Reinforced concrete is a cornerstone of modern infrastructure, where efficient structural designs are essential from both economical and ecological perspectives. This work focuses on the optimization of strut-and-tie models for the verification of deep beams and discontinuity regions in reinforced concrete structures, where standard design solutions are not readily available. Discontinuity regions, characterized by irregular geometries and non-linear strain distributions, present significant design challenges that often require tailored engineering approaches. While Eurocode 2 provides guidelines for the design of strut-and-tie models, it leaves considerable flexibility to engineers, making manual design approaches both time-consuming and error-prone in complex cases. This work explores the potential of topology optimization to generate optimal material layouts in such regions and investigates automated methods for extracting discrete strut-and-tie representations from topology optimization results. The methodology includes three key steps: 1. performing topology optimization to determine optimal material layouts for a given design problem, 2. extracting strut-and-tie models using techniques such as skeletonization, clustering, and deep learning, and 3. refining the extracted models through shape optimization to ensure structural soundness and practical applicability. Building on this methodology, this study investigates the feasibility of integrating topology optimization with computational interpretation techniques to automate the design of strut-and-tie models in complex discontinuity regions. By addressing a critical gap in structural engineering workflows, it provides a foundation for efficient and innovative approaches to reinforced concrete design, with the potential to ease the design process for engineers, promote efficiency, and reduce material usage in reinforced concrete structures.     «

Reinforced concrete is a cornerstone of modern infrastructure, where efficient structural designs are essential from both economical and ecological perspectives. This work focuses on the optimization of strut-and-tie models for the verification of deep beams and discontinuity regions in reinforced concrete structures, where standard design solutions are not readily available. Discontinuity regions, characterized by irregular geometries and non-linear strain distributions, present significant...     »

Stahlbeton ist eine zentrale Säule moderner Infrastruktur, deren effiziente Bemessung sowohl aus ökonomischer als auch ökologischer Sicht essenziell ist. Diese Arbeit widmet sich der Optimierung von Fachwerkmodellen für die Bemessung von Wandscheiben und Diskontinuitätsbereichen in Stahlbetontragwerken, für die keine standardisierten Bemessungsverfahren vorliegen. Diskontinuitätsbereiche, gekennzeichnet durch unregelmäßige Geometrien und nichtlineare Dehnungsverteilungen, stellen erhebliche Herausforderungen in der Bemessung dar, die oft maßgeschneiderte Ansätze erfordern. Zwar bietet Eurocode 2 Richtlinien zur Entwicklung von Fachwerkmodellen, doch lassen diese den Ingenieuren beträchtlichen Gestaltungsfreiraum, wodurch manuelle Entwurfsansätze bei komplexen Fällen zeitintensiv und potenziell fehleranfällig sind. Diese Arbeit untersucht das Potenzial der Topologieoptimierung, um optimale Materialverteilungen in solchen Bereichen zu generieren, und untersucht automatisierte Methoden zur Ableitung diskreter Fachwerkmodelle aus den kontinuierlichen Ergebnissen der Optimierung. Die Methodik umfasst drei zentrale Schritte: 1. die Durchführung einer Topologieoptimierung zur Bestimmung optimaler Materialverteilungen unter gegebenen Randbedingungen, 2. die Extraktion von Fachwerkmodellen mithilfe von Skelettierung, Clustering und Deep Learning, sowie 3. die Verfeinerung der Modelle durch Formoptimierung, um strukturelle Sicherheit und praktische Anwendbarkeit zu gewährleisten. Mit dieser Methodik wird die Verwendung von Topologieoptimierung und computergestützten Interpretationsmethoden untersucht, um den Entwurf von Fachwerkmodellen in komplexen Diskontinuitätsbereichen zu automatisieren. Durch die Erforschung dieser kritischen Lücke in der Bemessung von Diskontinuitätsbereichen und die Vorstellung potenzieller Methoden zu ihrer Schließung wird eine Grundlage für effiziente und innovative Ansätze im Stahlbetonbau geschaffen, mit dem Potenzial, die Bemessung zu erleichtern, Effizienz zu steigern und den Materialverbrauch im Stahlbetonbau zu reduzieren.     «

Stahlbeton ist eine zentrale Säule moderner Infrastruktur, deren effiziente Bemessung sowohl aus ökonomischer als auch ökologischer Sicht essenziell ist. Diese Arbeit widmet sich der Optimierung von Fachwerkmodellen für die Bemessung von Wandscheiben und Diskontinuitätsbereichen in Stahlbetontragwerken, für die keine standardisierten Bemessungsverfahren vorliegen. Diskontinuitätsbereiche, gekennzeichnet durch unregelmäßige Geometrien und nichtlineare Dehnungsverteilungen, stellen erhebliche H...     »