Dauerhafte Konstruktionen

Der Forschungsschwerpunkt Dauerhafte Konstruktionen beschäftigt sich mit dem Aspekt der Beständigkeit baulicher Strukturen. Ziel ist die vertiefende Analyse und Klärung der Frage, wie Gebäude und Ingenieurbauwerke entworfen und konstruiert sein müssen, damit sie eine ihrem Zweck entsprechende und ihrem Ressourceneinsatz angemessene Lebensdauer aufweisen können. Mit dem Grundsatz des ressourcenschonenden Bauens gilt es hier, die Lebensdauer baulicher Strukturen durch neue weiterführende Planungs- und Konstruktionskonzepte unter Berücksichtigung der Anforderungen im Lebenszyklus effektiv zu erhöhen. Die Forschungsaktivitäten umfassen Themenfelder wie beispielsweise die Beständigkeit konstruktiver Fügungen, die Kongruenz dauerhafter Konstruktion mit dem architektonischen Entwurf, die Alterungsfähigkeit von Bauteilen und die Anpassungsfähigkeit von Konstruktionen und baulichen Strukturen an sich ändernde Anforderungen oder Standards.

Beständige Verbund–Materialien

Materialien – unsere Baustoffe – bilden eine Basis des Bauens. Materialeigenschaften, Materialverarbeitung und Materialkombinationen bestimmen das Erscheinungsbild, die langfristige Funktionstüchtigkeit und Effizienz von Bauwerken. Entwicklung, Auswahl und fachgerechter Einsatz unserer Baustoffe erfordern detailliertes, interdisziplinäres Wissen. Dieses Wissen wird im Forschungsschwerpunkt aufgebaut, erweitert und durch interdisziplinäre, integrative Forschungsvorhaben vertieft. Im Fokus stehen dabei Verbund-Materialien wie Stahlbeton, Textilbeton, Oberflächenschutzsysteme, Stahl-Sandwich-Systeme. Die Beständigkeit dieser Verbund-Materialien im individuellen Bauwerk gegenüber mechanischen und umweltbedingten Beanspruchungen ist hinsichtlich des nachhaltigen Handelns ein zentrales Thema.

Langfristige Stadtbaukunst

Nachhaltigkeit in der Stadtentwicklung erfordert langfristig funktionierende städtebauliche Strukturen. Nicht kurzfristige Funktionserfüllung, sondern möglichst vielfältig über lange Zeiträume ohne radikale Umbauten nutzbare Stadtkonfigurationen entsprechen dieser Zielsetzung. Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts und des Instituts für Stadtbaukunst werden langfristig erfolgreiche Stadtformen wie entsprechende Typen von Quartieren, Plätzen, Straßen, Blöcken und Stadthäusern untersucht und in die heutige Entwurfspraxis eingeführt. Besondere Schwerpunktthemen bilden das energiesparende Stadtquartier, urbane Wohntypologien, die städtebauliche Denkmalpflege, die Geschichte der urbanen und dichten Stadt. Mit dem Konzept der Stadtbaukunst werden soziale, ökonomische, politische, ökologische, technische und kulturelle Aspekte der Stadt mit den gestalterischen Aufgaben des Städtebaus vereint und die in den letzten Jahrzehnten auseinander gedrifteten Disziplinen Architektur, Stadtplanung, Raumplanung, Verkehrsplanung und Tiefbau wieder zusammengeführt.

Modellierung Effizienter Materialien

Die Beschreibung physikalischer Prozesse mittels Modellbildung hat im Bauwesen eine lange Tradition und dient der Entwicklung effizienter Strukturen. Dabei steht Struktur stellvertretend sowohl für die globale Gesamtstruktur beispielsweise einer Gebäudetragkonstruktion als auch für die Mikrostruktur von Materialien, die wesentlich die Materialeigenschaften bestimmen. Ziel ist es, Material, Mikrostruktur und Makroantwortverhalten als Symbiose zu betrachten und sie gesamtheitlich zu simulieren. Durch den Einsatz moderner computergestützter Verfahren wie der Finite Element Methode (FEM) und Höchstleistungsrechner (HPC) ist es heute möglich, skalenübergreifende numerische Simulationsmodelle zu entwickeln. Unter Verwendung dieser innovativen Mehrskalensimulationsmodelle sollen dann über Optimierungsalgorithmen Strukturen sowohl auf der Mikro- wie Makroskale designt werden, welche möglichst effiziente Eigenschaften im Hinblick der jeweils gewünschten Anforderungen auf beiden Skalen besitzen. Mit dem Forschungsschwerpunkt wird eine wichtige Säule des gemeinsamen UA Ruhr Profilschwerpunkts „Materials Chain“ gestärkt, welcher zum Ziel hat, eine vollständig skalenübergreifende und durchgängige Betrachtung der gesamten Materialkette – vom fertigen Bauteil bis zum Atom und umgekehrt- zu ermöglichen, wodurch die Basis für das Design neuer Werkstoffe geschaffen wird.

Nachhaltige Realisierung

Der Forschungsschwerpunkt Nachhaltige Realisierung orientiert sich an den sich stetig verändernden Anforderungen der Bau- und Immobilienpraxis. Dementsprechend liegen die aktuellen und zukünftigen Forschungsimpulse in der organisatorischen, wirtschaftlichen, bauverfahrenstechnischen sowie vertragsrechtlichen Optimierung im Lebenszyklus eines Projektes. Dabei sind insbesondere Forschungsfelder wie innovative Vertragsmodelle, Nachhaltigkeit von Investitionsentscheidungen, Implementierung von Nachhaltigkeitsaspekten im Ausschreibungs- und Vergabeprozess und Building Information Modeling von Bedeutung.