Collage aus Versuchseinrichtung links, mittig die Formel K_T * dq = dP, rechts die Oakland Bay Bridge in San Francisco

© jpldesigns – stock.adobe.com (Brücke), B. Pichler

Forschungsbereich Baustatik und experimentelle Mechanik

Das klassische Bauingenieurfach Baustatik widmet sich der (Weiter-)Entwicklung effizienter und verlässlicher Methoden zur mechanischen Strukturanalyse auf der Basis strenger ingenieurwissenschaftlicher Forschungsansätze. Das schließt die Herleitung von Strukturtheorien mit Hilfe moderner Energie- und Leistungsprinzipien als auch die Entwicklung hocheffizienter numerischer Verfahren durch Einbeziehung analytischer bzw. semi-analytischer Lösungsmethoden ein. Anwendungsgebiete ergeben sich z.B. im Straßen-, Tunnel- und Brückenbau. In diesem Zusammenhang wird auch das zunehmend komplizierte mechanische Verhalten moderner Baustoffe (z.B. Verbundbaustoffe) realistisch abgebildet. Dazu werden die dem mechanischen Materialverhalten zugrundeliegenden mikro- und nanoskopischen physikalischen Prozesse identifiziert und durch geeignete Skalenübergangsverfahren auf die makroskopische Ebene hinaufskaliert.

Dies erfolgt unter sorgfältige Einbeziehung von Ergebnissen der experimentellen Mechanik, wo auf Basis theoretisch wohlfundierter Konzeptionen innovative Versuchsprotokolle für Material- und Strukturtests entwickelt und im Labor als auch in situ durchgeführt werden. Bei all diesen Aktivitäten wird ein Schwerpunkt auf zementgebundene Baustoffe wie Beton gelegt, die aktuell rasch voranschreitend weiterentwickelt werden. Die überraschend komplexen Eigenschaften von nanoskopischen Kalzium-Silikat-Hydraten sind für das Kurzzeit- und Langzeitverhalten von Beton von eminenter Bedeutung (Elastische Steifigkeit, Kriechen, Festigkeit, Temperaturausdehnung, Schwinden und Schwellen bei Feuchteänderung, etc.). Verbessertes Materialverständnis, daraus entwickelte moderne Mehrskalenmaterialmodelle und deren Einsatz in Struktursimulation tragen dazu bei, den CO2 Ausstoß zu senken und die Nutzungsdauer von (Stahl-)Betonkonstruktionen zu verlängern.

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