Am 02. Juni 2022 wurden die Baukammerpreise der Baukammer Berlin für herausragende Studienabschlussarbeiten der Bereiche Bauingenieur- und Vermessungswesen verliehen. Wir freuen uns, dass unter den PreisträgerInnen auch Hanna Domnick ist, die zunächst als studentische Mitarbeiterin und seit Ende letzten Jahres als Projektingenieurin Mitglied unseres Teams ist. Hanna erhielt für ihre an der TU Berlin verfassten Masterarbeit zur Optimierung der Spanngliedführung mittels Verfahren der Variationsrechnung den 1. Preis. Wir gratulieren und freuen uns, dass sie ihre berufliche Karriere bei uns begonnen hat.
Auf dem Bild oben sieht man sie zusammen mit ihrem Betreuer Juan Pablo Osman Letelier, dem Vorsitzenden der Jury Prof. Dr.-Ing. Udo Kraft und dem Präsidenten der Berliner Baukammer Dr.-Ing. Ralf Ruhnau (v.l.n.r.).

Hanna, wie bist Du auf das Thema Deiner Masterarbeit gekommen?
Vorspannung ist ein mächtiges Werkzeug, mit dem Schnittgrößen, Verformungen und Spannungen durch die Spanngliedführung beeinflusst werden können, um ein optimales Tragverhalten und besonders effiziente und dauerhafte Tragwerke zu konstruieren. Bei der Wahl der Spanngliedführung in einfachen alltäglichen Tragwerken helfen uns Tabellenwerke oder bekannte Annahmen, wie beispielsweise die Vernachlässigung der Spanngliedneigung. Für komplexere Tragwerke oder außergewöhnliche Geometrien führen diese Annahmen jedoch zu großen Fehlern und die Entwicklung der Spanngliedführung erfordert große ingenieurtechnische Erfahrung und komplexe iterative Verfahren. Darüber hinaus reduzieren nachträgliche Anpassungen eines aus Sicht des Tragverhaltens optimalen Verlaufs an konstruktive Randbedingungen, wie beispielweise Ausrundungen über Zwischenauflagern, die Effektivität der Vorspannung.

Um diese Probleme zu lösen, habe ich in meiner Masterarbeit eine Methode entwickelt, die zum einen einfach anzuwenden ist und zum anderen keine Nachbearbeitung des Ergebnisses erfordert. Darüber hinaus habe ich das Problem so allgemein wie möglich betrachtet, sodass es auch auf komplexere Tragwerke wie Faltwerke oder mehrdimensionale Tragwerke wie beispielsweise Schalen anwendbar ist.

Kurz gesagt, basiert die entwickelte Methode auf dem Ziel, dass die Vorspannung zu einer Erhöhung der Steifigkeit und einer Reduktion der Verformungen führen soll. Extremal betrachtet ist das nichts anderes als eines der allgemeinsten Prinzipien der Physik: das Prinzip der minimalen Wirkung beziehungsweise minimalen Formänderungsenergie. Durch Anwendung von Verfahren der Variationsrechnung wie dem Ritz Verfahren in Kombination mit Lagrange Multiplikatoren habe ich davon ausgehend eine Methode entwickelt, die für eine beliebige Geometrie, eine beliebige Anzahl von geometrischen Randbedingungen und ein beliebiges Moment den tatsächlich besten Spanngliedverlauf findet. Der Spanngliedverlauf wird als Polynom ausgegeben, sodass er unkompliziert zwischen Programmumgebungen übertragen und in nachfolgenden Planungsschritten verwendet werden kann.

Was meinst Du, warum hat die Jury Dir den ersten Preis zugesprochen?
Das Thema zeichnet sich durch seinen innovativen Charakter aus. Die Minimierung der Formänderungsenergie, die in anderen Bereichen bereits erfolgreich zur Optimierung eingesetzt wird, wurde hier zum ersten Mal für eine Spanngliedoptimierung angewendet.

Außerdem gibt es meines Wissens bisher noch keine Methode, die ohne aufwändige Iterationen eine Spanngliedoptimierung unter Berücksichtigung von konstruktiven Randbedingungen durchführen kann und sogar für räumliche Spanngliedverläufe angewendet werden kann.

Bildrechte: Baukammer Berlin, Kirsten Ostmann