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Forschung

Die Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften überzeugt mit ihrer wissenschaftlichen Expertise und ihrer Methodenvielfalt im Bereich des klassischen Bauingenieurwesens. Eine zentrale Rolle spielen dabei neue Technologien wie computergestützte Simulationsmodelle und Lösungen für schnelles und ressourcenschonendes Bauen - Themen, die die Zukunft des Bauwesens nachhaltig prägen werden.


Verbundforschungsprojekte




Aktuelle Forschungsprojekte


  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Entwicklung effektiver Konzepte der Vorauserkundung im Tunnelbau mittels akustischer Verfahren
  • Bearbeitung frischer Betonoberflächen – Entwicklung adäquater Prüfverfahren zur frühzeitigen Bewertung des Frischbetons für eine zielsichere Herstellung (AiF, November 2020 bis April 2023)
     
  • Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip
    Teilprojekt 3: Bewertung von Laborprüfverfahren zum Karbonatisierungs-, Chlorid-, Frost-/ Frost-Tausalz- und Säurewiderstand (AiF, Januar 2021 bis Juni 2023)
     
  • Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip
    Teilprojekt 5: Annahmeprüfungen auf der Baustelle / Abnahmeprüfungen am Bauwerk (BMWi & AiF, Mai 2021 bis April 2023)
     
  • Schwerpunktprogramm 2020 „Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleitungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab“
    Teilvorhaben: Wirkung von Mikrofasern auf Degradation in Hochleistungsbeton unter zyklischer Beanspruchung (DFG, Mai 2020 bis Mai 2023)
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Ringspaltmörtel – Entwicklungen unter Berücksichtigung der verschiedenen Interaktionen mit dem Gebirge und Tübbingausbau
  • Anamneseaufbau und Gedächtnisschwund von Boden bei Kopplung von monotoner und zyklischer Belastung (DFG, Förderung seit 2018)
  • Beurteilung der Verflüssigungsneigung grobkörniger Böden anhand eines Identifikationsversuchs (DFG-Verbundprojekt mit der TU Dresden, Förderung seit 2020) 
  •            Einfluss der Korneigenschaften auf den Verflüssigungswiderstand und die dynamischen Kenngrößen von Sanden mit nichtplastischen Feinkornanteilen (DFG, Förderung seit 2021)
  • Einfluss des Spannungszustandes auf das dynamische Verhalten von Sand mit Feinkornanteil bei Teilsättigung (DFG, Förderung seit 2015, 2. Phase seit 2021)
  • Entwicklung und Implementierung eines hydro-mechanischen Modells für teilgesättigte Sande (DFG, Förderung seit 2015)
     
  • Experimentelle und numerische Untersuchungen zum gekoppelten thermo-hydro-mechanischen Verhalten von Ton unter besonderer Betrachtung zyklischer Prozesse (DFG/GACR-Verbundprojekt mit der Charles Universität Prag, Förderung seit 2021)
  • Experimentelle und numerische Untersuchungen zu Offshore-Windenergieanlagen in weichem marinen Taiwanesischen Ton unter kombinierter hochzyklischer und seismischer Belastung (DFG/MOST-Verbundprojekt mit der National Chung Hsing University und der National Taiwan University, Taiwan, Förderung seit 2021)
  • Experimentelle Validierung des Konzepts der effektiven Spannung für teilgesättigte Böden - Saugspannung, Scherfestigkeit und Zugfestigkeit (DFG-Verbundprojekt mit der Hochschule Kaiserslautern, 2016 bis 2021)
  • Ganzheitlicher Ansatz für das Design von Einzelpfählen und Pfahlgruppen unter zyklischer Belastung (DFG-Verbundprojekt mit der TU Hamburg, Förderung seit 2019)
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt A5: Hydraulisch-mechanische Prozesse beim maschinellen Tunnelvortrieb im weichen Tonstein
    Teilprojekt A6: Lokal instationäre Suspensionsstützung bei Flüssigkeitsschilden
  • Stabilität und Dauerhaftigkeit von Polymeren und Ton-Polymer Kompositen in geotechnischen Anwendungen (DFG, Förderung seit 2015, 2. Phase seit 2020)
  • Validierung eines hochzyklischen Akkumulationsmodells für Suction-Caisson-Gründungen (DFG, Förderung seit 2021)
  • Verbesserung eines Akkumulationsmodells für hochzyklische Belastungen (DFG, 2010 bis 2021)
  • Viskoses ISA Modell für bindige Böden bei zyklischer und monotoner Belastung (DFG, Förderung seit 2016)
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Simulationsmodelle für Prozesse am Schneidrad und in der Abbaukammer
  • AMSFree (CEDR, Dezember 2019 bis November 2021)
     
  • BIM2TWIN – Geräteoptimierung (European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme, Februar 2021 bis April 2024)
     
  • BIM4AMS (FFG, Januar 2020 bis Juni 2022)
     
  • BIMcontracts. Automatisiertes Zahlungs- und Vertragsmanagement im Bauwesen mittels Distributed-Ledger-Technologie und BIM-5D (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, August 2019 bis Juli 2022)
     
  • BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Januar 2021 bis Dezember 2023)
     
  • BIMSWARM. Software Reference Architecture for OpenBIM Services (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Smart Service Welt II, 2018 bis 2021)
     
  • Bridge Inspect - Bauwerksprüfung von Brücken mit Mixed Reality und Künstlicher Intelligenz (Bundesanstalt für Straßenwesen, Förderung seit 2021)
     
  • FOR 2363: Bewertung von Gebäudeentwurfsvarianten in frühen Entwurfsphasen auf Basis adaptiver Detaillierungsstrategien (DFG, Förderung seit 2016)
    Koordination
    Teilprojekt:
    Formale Konzepte zur Verwaltung von Entwurfsvarianten auf Basis digitaler Gebäudemodelle
     
  • KoLiBRI – Kooperieren Lernen im Bauingenieursstudium anhand digitaler 3D-Repräsentation von komplexen Informationen (Bundesministerium für Bildung und Forschung, November 2019 bis Oktober 2022)
     
  • Digitalisierung der Musterbauordnung (MBO): Aufbereitung für BIM-basierte Prüfwerkzeuge (Deutsches Institut für Bautechnik, Oktober 2020 bis September 2022)
     
  • Schwerpunktprogramm 2187 „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft“ (DFG, Förderung seit 2019)
    Teilprojekt: Der digitale Zwilling für die schnelle und präzise Fertigung von Betonmodulen
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Adaption numerischer Simulationsmodelle für den maschinellen Tunnelvortrieb mittels Systemidentifikation
    Teilprojekt: Prozesssimulation von maschinellen Tunnelvortrieben: Simulationsbasierte Verfügsbarkeitanalysen
    Teilprojekt: Bewertung von Wechselwirkungsmodellen im mechanisierten Tunnelbau
     
  • TwinGen - Technologien zur Generierung digitaler Zwillinge als Grundlage für Betrieb und Instandhaltung baulicher Infrastruktur (Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, 2020 bis 2022)
  • Okeanos (Bezirksregierung Düsseldorf, Januar 2020 bis Oktober 2021)
  • Adaptive Präzisionsstrukturen von Heliostaten aus Hochleistungsbeton für punktfokussierende Solarkraftwerke (DFG, 2017 bis 2021)
     
  • Forschungsgruppe 2825 „Concrete Damage Assessment by Coda Waves“ (DFG, Förderung seit 2019)
    Teilprojekt: Korrelationen zwischen Ergebnissen thermo-mechanischer Experimente an Stahlbetonstrukturen und verteilten Coda Signalen
     
  • Genauigkeitsgrenzen von Lebensdauerprognosen - Experimentelle und numerische Untersuchungen einer Spannbetonhochstraße unter Ermüdungsbeanspruchung (DFG, Förderung seit 2012)

  • Schwerpunktprogramm 2187 „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft“ (DFG, Förderung seit 2019)
    Koordination
    Teilprojekt:
    Toleranzfreie Serienfertigung von Hochleistungsbetonbauteilen durch transient-interaktive Kopplung von Entwurf und Produktion
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Optimierte Hybride Tübbingsysteme für einen dauerhaften und robusten Tunnelbau
    Teilprojekt: Modellgestützte Risikoanalyse für heterogene Bestandsbauwerke
  • Charakterisierung und Modellierung des nichtlinearen Materialverhaltens von beschichteten Geweben für Membranstrukturen im Bauwesen (DFG, Oktober 2020 bis Oktober 2023)
     
  • Graduiertenkolleg 2250 „Impaktsicherheit von Baukonstruktionen durch mineralisch gebundene Komposite“ (DFG, Mai 2017 bis Oktober 2021)
    Promotionsprojekt: Mehrskalen-Simulation der anisotropen Dämpfungseigenschaften in impaktbelastetem, verstärktem Beton
     
  • Konvexifizierte Variationsformulierungen bei großen Deformationen basierend auf homogenisierten, geschädigten Mikrostrukturen (DFG, Mai 2020 bis Mai 2023)
     
  • Schwerpunktprogramm 1748    „Zuverlässige Simulationstechniken in der Festkörpermechanik - Entwicklung nichtkonventioneller Diskretisierungsverfahren, mechanische und mathematische Analyse“
    Projekt: Robuste und effiziente Finite Elemente Diskretisierungen für Formulierungen mit Gradienten höherer Ordnung (DFG, Förderung seit 2017)
     
  • Schwerpunktprogramm 1886 „Polymorphe Unschärfemodellierungen für den numerischen Entwurf von Strukturen“ (DFG, Förderung seit 2016)
    Teilprojekt: Modellierung aleatorischer und epistemischer Unschärfen in der Simulation von Mehrphasenstahlstrukturen
    Teilprojekt: Neue Methoden für die zuverlässigkeits-basierte Optimierung von Mehrphasenstahlkom­ponenten unter polymorphen Unschärfen
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Multiskalenmodellierung, Simulation und Optimierung von Schneidwerkezeugen hinsichtlich ihres tribologischen Verhaltens
     
  • Variationelle Modellierung druckabhängiger Plastizität - ein Paradigma für Modellreduktion durch Relaxierung (DFG, August 2020 bis August 2023)
  • Schwerpunktprogramm 2256 „Variationelle Methoden zur Vorhersage komplexer Phänomene in Strukturen und Materialien der Ingenieurwissenschaften“
    Teilprojekt: Variationelle Modellierung druckabhängiger Plastizität - ein Paradigma für Modellreduktion durch Relaxierung (DFG, Förderung seit 2020)
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Multiskalenmodellierung, Simulation und Optimierung von Schneidwerkezeugen hinsichtlich ihres tribologischen Verhaltens
  • Ein ressourcenschonendes Gebäude für neue Wohnformen - Begleitprojekt zur Umsetzung eines Projektes in Köln-Chorweiler (DBU, November 2020 bis November 2023)
     
  • Forschungskolleg NRW „Nachhaltige Energiesysteme im Quartier. Modelle und Strategien zwischen lokalen und globalen Herausforderungen“ (Ministerium für Kultur und Wissenschaft NRW, Januar 2019 - Juni 2022)
    2. Kollegphase des Forschungskollegs „Energieeffizienz im Quartier“
     
  • HolzAuf: Holz in der Aufstockung - Bewertung und Umsetzung von Holz in Aufstockungsmaßnahmen (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 2020 bis 2023)
     
  • Holzbau-GIS: Modell zur nachhaltigen Einsparung von Treibhausgasen durch stoffliche Holznutzung im Bauwesen (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft & Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, Februar 2019 bis Januar 2022)
     
  • ZukunftLaWiBau: Entwicklung zukunftsweisender Konzepte zum landwirtschaftlichen Bauen mit Holz - von der Planung bis zum Rückbau (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 2020 - 2023)
    In Kooperation mit der TU München, dem Landesamt für Landwirtschaft Bayern, der FU Berlin und dem Friedrich-Löffler Institut
  • Analyse und Optimierung des Rückhalts von feinpartikulären und gelösten Stoffen in Anlagen zur technischen Regenwasserfiltration – ReWaFil Phase II (Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur und Verbraucherschutz, März 2020 bis März 2022)
     
  • Entwicklung einer Analysenmethode zur AFS63-Bestimmung in Regenwetterabflüssen – Untersuchung der maßgeblichen Einflussfaktoren – RESA (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen, Januar 2021 bis März 2023)
     
  • Etablierung einer nachhaltigen methanogenen Kohlendioxidreduktion in bioelektrochemischen Systemen und Identifizierung kinetischer und thermodynamischer Restriktionen (DFG, Förderung seit 2020)
     
  • Stabilität und Dauerhaftigkeit von Polymeren und Ton-Polymer Kompositen in geotechnischen Anwendungen (DFG, Förderung seit 2015)

Internationale Forschungskooperationen:

  • Gemeinsam mit dem Institute for Environment and Sanitation Studies der University of Ghana und dem Department of Planning der Kwame Nkrumah University of Science and Technology in Ghana wird wissenschaftlich untersucht, wie verunreinigtes Oberflächenwasser mit einfachen, lokal verfügbaren Materialien, wie z.B. Biokohle, so aufbereitet werden kann, dass eine anschließende Wiederverwendung als landwirtschaftliches Bewässerungswasser möglich ist.
     
  • Die Aufbereitung und Wiederverwendung von stark phenolhaltigem Abwasser aus der Olivenmühlenindustrie ist seit vielen Jahren Thema der Zusammenarbeit mit der Faculty of Science Semlalia der University of Cadi Ayyad in Marokko.
     
  • Die verfahrenstechnische Weiterentwicklung der kommunalen Abwasserreinigung unter Nutzung von aerober granulierter Biomasse ist Teil der Kooperation mit dem Department of Civil Engineering der Federal University of Pernambuco in Brasilien.
     
  • Ein Ziel der Kooperation mit dem Southern Institute of Water Resources Research in Vietnam ist die Entwicklung von modellbasierten Werkzeugen, mit denen sich die Einleitung unterschiedlicher Abwasserquellen lokalisieren und deren Einfluss auf die Oberflächengewässerqualität in den Provinzen süd-westlich des Hau-Rivers bewerten lassen.
  • Einfluss praxisnaher Lagerungsbedingungen und baustatischer Systeme auf das Stabilitätsverhalten von Stahlkonstruktionen – StabilityPlus (BMWi & AiF, März 2020 bis August 2022)
    In Kooperation mit dem Institut für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart und dem DASt – Deutscher Ausschuss für Stahlbau
     
  • Höchstfeste Baustähle im Brandfall - Werkstoffeigenschaften für vereinfachte und allgemeine Berechnungsverfahren – HighssFire (BMWi & AiF, Januar 2021 bis Juni 2023)
    In Kooperation mit FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
     
  • Mechanische Materialeigenschaften für die Abklingphase von Naturbrandszenarien – CoolFire (BMWi & AiF, November 2019 bis Oktober 2021)
    In Kooperation mit dem DASt – Deutscher Ausschuss für Stahlbau
     
  • Prognosemodelle zur Restlebensdauer und zum Weiterbetrieb von Windenergieanlagen – Future Wind (BMWi & AiF, März 2020 bis März 2022)
    In Kooperation mit der Hochschule Kaiserslautern und FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
  • MERCUR – Synthese von maschinellem Lernen und numerischer Simulation zur Echtzeitsteuerung von Tunnelvortriebsprozessen (MERCUR, Förderung seit 2017)
     
  • Schwerpunktprogramm 1886 „Polymorphe Unschärfemodellierungen für den numerischen Entwurf von Strukturen“ (DFG, Förderung seit 2016)
    Teilprojekt: Optimierungsverfahren für robuste und dauerhafte Stahl- und Faserbetontragwerke unter Berücksichtigung skalenübergreifender polymorpher Unschärfemodellierung
     
  • Schwerpunktprogramm 2020 „Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleistungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab“ (DFG, Förderung seit 2017)
    Teilprojekt: Wirkung von Mikrofasern auf die Degradation in Hochleistungsbeton unter zyklischer Beanspruchung
     
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Koordination
    Teilprojekt
    : Schädigungsanalysen und Konzepte für einen schädigungstoleranten Tunnelausbau
    Teilprojekt: Prozessorientierte Simulationsmodelle für den maschinellen Tunnelvortrieb
    Teilprojekt: Simulationsmodelle für Prozesse am Schneidrad und in der Abbaukammer
     
  • Skalenübergreifende Modellierung von Mikrostrukturänderungen im Beton und Schädigungsanalyse von Betonstrukturen zur Identifizierung von Coda-Signalen (DFG, Förderung seit 2019)
     
  • Wirkung von Mikrofasern auf die Degradation in Hochleistungsbeton unter zyklischer Beanspruchung (DFG, Förderung seit 2017)
  • Sonderforschungsbereich 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (DFG, Förderung seit 2010)
    Teilprojekt: Modellbildung für das Stützmedium aus konditioniertem Lockergestein beim Vortrieb mit Erdruckschilden
    Teilprojekt: Lokal instationäre Suspensionsstützung bei Flüssigkeitsschilden
    Teilprojekt: Prozesssimulation von maschinellen Tunnelvortrieben: Simulationsbasierte Verfügsbarkeitanalysen
  • Holzbau-GIS: Modell zur nachhaltigen Einsparung von Treibhausgasen durch stoffliche Holznutzung im Bauwesen (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft & Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, Februar 2019 bis Januar 2022)
  •  Postcarbone Straße - Der endlose Wiederverwendungskreislauf von Bitumen (DFG, Förderung seit 2018)
  • Einsatzempfehlungen für Lkw-Überholverbote an Bundesautobahnen (BASt, Förderung seit 2020)
     
  • Symul8: Symbiotische Simulationsplattform zur Anpassung der verkehrlichen Regelungen für das automatisierte Fahren (FFG, 2020 bis 2022)
     
  • Verflechtungsstrecken zwischen Knotenpunkten an Autobahnen (BASt, 2020 bis 2022)
     
  • Wirkungen von Fahrstreifenbegrenzungen an Einfahrten auf das Fahrverhalten und auf die Verkehrssicherheit (BASt, Förderung seit 2020)
     



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