Design und Evaluation einer integrierten Softwareplattform zur Optimierung von Stahlbeton-Tragwerken

unter Einsatz evolutionärer Algorithmen

Design und Evaluation einer integrierten Softwareplattform zur Optimierung von Stahlbeton-Tragwerken

unter Einsatz evolutionärer Algorithmen

1994 – 2002 Studium des Bauingenieurwesens an der Technischen Universität Darmstadt.

2002 – 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt.

2004 – 2007 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der Universität Duisburg-Essen.

seit 2007 Freiberuflicher Berater in der Informationstechnik.

Fakultät

Ingenieurwissenschaften

Abteilung

Bauwissenschaften, Institut für Massivbau

Referent

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

Korreferent

Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Georg Thierauf, Institut für Baustatik, Universität Duisburg-Essen

Tag der mündlichen Prüfung:

06.05.2011

Benotung

summa cum laude

Motivation Motivation

Dr.-Ing. Torben Jörg Pullmann

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held

• Der Planungsprozess von Bauwerken ist sehr Komplex

• Bei Bauwerken beseht in der Regel keine Verifikation durch Prototypen

• Fehler beim Entwurf sind später kaum wirtschaftlich korrigierbar

• Entscheidung der Wirtschaftlichkeit erfolgt im Wesentlichen in den frühen Planungsphasen

• Auswirkungen von Entscheidungen sind in frühen Phasen nicht gut abschätzbar

• Entwürfe sind NP-vollständige Optimierungsprobleme

Optimierungskonzept Optimierungskonzept

Optimierungsprozess Optimierungsprozess

Software-Prototypen Software-Prototypen

Zielsetzung Zielsetzung

• Entwicklung eines softwarebasierten Konzeptes zur Optimierung von komplexen Stahlbeton-Tragwerken

• Anwendbar in frühen Planungsphasen -> konzeptioneller Entwurf

• Berücksichtigung von Randbedingungen unterschiedlicher Gewerke

• Große Flexibilität der Anpassung:

• Optimierungsvariablen, Randbedingungen

• Modellbildung , Bewertungsfunktion

• Prototypische Implementierung des Konzeptes

• Verifikation durch experimentelle Versuchsreihen

• Optimierungskomponente basierend auf dem Prinzip der Genetischen Programmierung

• Flexibilität durch Einsatz eines Wissensbasierten Ansatzes

• Interpretation der Genotypen

• Bewertung der Fitness

• Anbindung eines FEM-Systems zur Schnittgrößenermittlung

• Grafische Visualisierung drei-dimensionaler Modelle der Individuen

• Lückenlose Transparenz des wissensbasierten Bewertungs-vorganges durch Einsatz einer Erklärungskomponente

Fitness-Berechnung eines Individuums Fitness-Berechnung eines Individuums

Wissensbasierte Erzeugung Phänotyp

Wissensbasierte Erzeugung Phänotyp

Externe Finite Elemente

Berechnung

Externe Finite Elemente

Berechnung

Wissensbasierte Bemessung

Wissensbasierte Bemessung

Wissensbasierte Ermittlung der Fitness

Wissensbasierte Ermittlung der Fitness

Index der Gesamtkosten: Index des Ertrages: Fitness:

(Anwendungsbeispiel)

Index der Gesamtkosten: Index des Ertrages: Fitness:

(Anwendungsbeispiel)

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Wissens-Akquisitionstool „KBDT“ Wissens-Akquisitionstool „KBDT“ Optimierungsplattform „Evolutionary DaVinci“ Optimierungsplattform „Evolutionary DaVinci“

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Start Start

Ende Ende

Initialpopulation Initialpopulation

Fitness-Berechnung Fitness-Berechnung

Selektion Selektion

Rekombination Rekombination Mutation Mutation

Folgegeneration Folgegeneration

Abbruchkrit. erfüllt?

J

Institut für Massivbau Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held

Forschungsschwerpunkte:

• Trag- und Verformungsverhalten

• Instandsetzen und Verstärken

• Innovative Technologien im Brückenbau

• Beurteilung älterer Bauwerke

• Informationsverarbeitung

Dr.-Ing. Torben Jörg Pullmann