Betondecken gehören zu den materialintensivsten Bauteilen im Hochbau und machen insbesondere bei mehrgeschossigen Gebäuden einen erheblichen Anteil des gesamten Tragwerks aus. Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit im Fachjournal Engineering Structures zeigt nun, dass sich durch digitale Methoden der Strukturoptimierung beträchtliche Einsparungen erzielen lassen. Je nach Anwendungsfall berichten die ausgewerteten Studien von Kostensenkungen von bis zu 55 Prozent, Gewichtsreduzierungen von bis zu 57 Prozent und einer Verringerung der grauen Emissionen um bis zu 33 Prozent.
Für die Untersuchung analysierten die Autoren 63 wissenschaftliche Publikationen aus dem Zeitraum 2000 bis 2024, die insgesamt 151 Optimierungsaufgaben zu unterschiedlichen Deckensystemen umfassen. Im Mittelpunkt standen Flachdecken, Vollplatten und Rippendecken, die zusammen mehr als 85 Prozent der betrachteten Optimierungsfälle ausmachen. Dagegen spielen innovative, nicht standardisierte Deckensysteme in der bisherigen Forschung noch eine vergleichsweise geringe Rolle.
Die Autoren sehen in der strukturellen Optimierung ein wichtiges Werkzeug, um den steigenden Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Traditionelle Bemessungsregeln geraten zunehmend unter Druck, da neben den Baukosten inzwischen auch Kriterien wie der CO₂-Fußabdruck berücksichtigt werden müssen. Hinzu kommen schwankende Material- und Energiepreise sowie neue materialeffiziente Deckenkonzepte, deren optimale Auslegung mit konventionellen Planungsmethoden oft nur schwer zu erreichen ist.
Gleichzeitig offenbart die Studie eine große Lücke zwischen Forschung und Praxis. Trotz des umfangreichen wissenschaftlichen Interesses wurden lediglich rund zehn Prozent der untersuchten Arbeiten an realen Bauprojekten durchgeführt. Kein einziges der in den analysierten Veröffentlichungen vorgestellten optimierten Deckensysteme wurde nachweislich gebaut oder zur Ausführung freigegeben.
Als zentrale Hemmnisse nennen die Forscher die mangelnde Vergleichbarkeit der Studien, fehlende Standardisierungen bei den Optimierungsaufgaben sowie den hohen Aufwand für die Einrichtung entsprechender Planungs- und Analyseprozesse. Darüber hinaus fehle es an belastbaren Vergleichen verschiedener Optimierungsalgorithmen und an praxisnahen Anwendungsfällen.
Für die Zukunft empfehlen die Autoren unter anderem eine stärkere Forschung zu mehrzieligen Optimierungen, die Kosten, Materialverbrauch und Klimawirkungen gleichzeitig berücksichtigen. Zudem seien praxisnahe Demonstrationsprojekte notwendig, um die Potenziale der Strukturoptimierung vom Forschungslabor auf die Baustelle zu übertragen.
Quelle: Dombrowski, M., Merz, P., Zorn, M., Schlaich, M. und Wortmann, T.: „Structural design optimization of concrete slabs: A systematic review“, Engineering Structures, 2026.
