Forschung & Lehre Wasserwirtschaft und Ingenieurhydrologie

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

-0,1 0,2 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2

Tren

d in

Mq

[mm

/a]

Trend in precipitation [mm/a]

DanubeElbeEmsRhineWeser

Der globale Wandel stellt unsere heutige Gesellschaft vor vielfältige Herausforderungen. Wäh-rend der Klimawandel die Randbedingungen hydrologischer und wasserwirtschaftlicher Systeme verändert, beeinflusst die Gesellschaft selbst durch eine intensive Nutzung der Landschaft und der Gewässer sowie durch demographische Veränderungen die Voraussetzungen für und Anfor-derungen an wasserwirtschaftliche Systeme. Neben der Quantifizierung der veränderten Rand-bedingungen für die Wasserbewirtschaftung ist die Gesellschaft gefordert, regional angepasste Wasserbewirtschaftungssysteme zu entwickeln.

Der Lehrstuhl bearbeitet Themenstellungen aus den Bereichen der hydrologischen und wasser-wirtschaftlichen Systemanalyse, der Modellierung und Simulation hydrologischer und wasser-wirtschaftlicher Systeme, der Szenario- und Impaktanalyse, der Entwicklung wasserwirtschaftli-cher Anpassungsstrategien an den Wandel sowie des wasserwirtschaftlichen Wissensaustausches zwischen Regionen.

Lehre Der Lehrstuhl trägt in der Lehre in den Studiengängen Bachelor und Master Bauingenieurwesen sowohl zur Verbesserung des hydrologischen Prozessverständnisses in vom Menschen beein-flussten Landschaften als auch zum Verständnis der Steuerung wasserwirtschaftlicher Anlagen bei. Lehrveranstaltungen über das Management von Einzugsgebieten vermitteln eine entschei-dende Berufsqualifikation hinsichtlich Wassermenge und Wassergüte. Auch in der Lehre ist die hydrologische Modellierung ein zentrales Werkzeug, um die Sensitivität hydrologischer und was-serwirtschaftlicher Systeme zu analysieren.

Forschung In der Hydrologie liegt der Schwerpunkt auf der Verbesserung des Verständnisses hydrolo-gischer Prozesse in Abhängigkeit von sich wan-delnden Randbedingungen. Das Verständnis des hydrologischen Prozessgeschehens ist die Voraussetzung für ein erfolgreiches Einzugsge-biets-Management. In Zeiten des Abbaus hyd-rologischer Messnetze spielt die a priori Simu-lation hydrologischer Systeme (Standorte, Einzugsgebiete) eine zunehmend wichtige Rolle (Transregio SFB 38). Entscheidend für die Anpassung wasserwirtschaftlicher Systeme ist eine vertrauenswürdige Quantifizierung des Impakts sich ändernder Umweltbedingungen hinsichtlich des mittleren Verhaltens (Wasser-bilanz), der Saisonalität (Abflussregime) und der Extremereignisse (Hoch- und Niedrigwasser). Deren Abschätzung erfolgt durch eine modellbasierte Szenarioanalyse. Ein Schwerpunkt des Lehrstuhls ist das adäquate Design hydrologischer Modelle in Abhängigkeit von der Zielstellung sowie die Untersuchung der Eignung von Multi-Modellensembles zur Reduzierung der Unsicher-heiten in den modellbasierten Projektionen (SFB 299).

Inhaltliche Schwerpunkte in der Wasserwirtschaft liegen auf der Entwicklung angepasster was-serwirtschaftlicher Systeme an den Wandel. Da die Auslegung wasserwirtschaftlicher Systeme für viele Jahrzehnte erfolgt, müssen zukünftige Veränderungen in den Planungs- und Entscheidungs-prozess einbezogen werden. Hier hat sich die Kombination von Expertenwissen mit regionalspezi-fischen Kenntnissen wasserwirtschaftlicher Akteure aus der Praxis als zielführend erwiesen. Die Beteiligung regionaler Akteure in strategische Prozesse verbessert die regionale Kenntnis, sorgt für Information, steigert die Bewusstseinsbildung wasserwirtschaftlicher Herausforderungen und ist ein erster Beitrag zur Entwicklung eines wasserwirtschaftlichen Risikomanagements.

Forschung & Lehre Abwasser- und Abfalltechnik

Verpflichtungen beim Umweltschutz bestehen darin, neue Umweltgefährdungen zu vermeiden sowie bereits entstandene zu erkunden, bewerten und zu sanieren. Der Lehrstuhl Abwasser- und Abfalltechnik beschäftigt sich in der Lehre mit der Breite der baubezogenen Umwelttechnik. Vor- und nachsorgend sind die Qualität der Planungen und Ingenieurleistungen, der Bauleistungen und des Einsatzes der Verfahrenstechnik eine zwingende Notwendigkeit.

Der Schutz unserer Umwelt kann nur unter Einsatz von Umwelttechnik und Einbeziehung qualifi-zierter Bau- und Dienstleistungen erfolgreich sein. Dazu zählen Tätigkeiten aus den Bereichen • Bau und Erhaltung von Ver- und Entsorgungsinfrastruktur, • Bau von Abfallentsorgungsanlagen und Kläranlagen, • Deponiebau, -sanierung, -stilllegung (dazu Abbauvorgänge im Deponiekörper beschleunigen)

sowie Nachnutzung des Deponiestandortes („Deponie auf Deponie“), • Flächenrecycling und Altlastensanierung, • Stoffstrommanagement und Ressourcenschonung, selektiver Rückbau und Kreislaufwirtschaft

sowie das Urban Mining.

Zentrale Grundforderungen sind die Umweltverträglichkeit der Verfahren selbst sowie die Einhal-tung von Sicherheitsstandards. Dies erfordert schlüssige Technikkonzepte, fachkundige Planun-gen und qualifizierte Ausführungen. Neue Überlegungen wie Deponierückbau (Stichwort: „Urban Mining – Die Deponie als Wertstoff-Ressource“) zeichnen sich in der Wissenschaft ab. In der Kreis-laufwirtschaft sind die Grenzen hoher Verwertungsraten durch das Vorsorgeprinzip gesetzt, es darf zu keiner Schadstoffverschleppung und Scheinver-wertung kommen (Stichwort: „Geringfügigkeits-schwellenkonzept“ Wasser/Boden).

Aufgabe der Abwassertechnik ist in Zukunft die Optimierung bestehender Anlagen sowie der Be-trieb und die Ersatzbeschaffung. Es werden folgende Forschungsschwerpunkte als zukunftsträchtig angesehen: Leistungsfähigkeit, Sanierung, Optimie-rung und Erweiterung von kommunalen Kläranlagen, integrierte Betrachtung von Kanalnetz – Kläranlage – Gewässer zur Kanalnetzoptimierung, Qualitäts- und Umweltmanagement, Sicher-heitskonzepte für Abwasseranlagen, Konzepte zur Energieoptimierung (z.B. Wärmerückgewin-nung, Belüftungsenergie) und Ressourceneinsparung sowie der Umgang mit Reststoffe der Ab-wassertechnik (Klärschlammbehandlung und -verwertung, Sandfangrückstände und sonstige Reststoffe).

Eine ganze Reihe von Fachgebieten der Abfalltechnik an deutschen Universitäten beschäftigen sich im Wesentlichen mit Siedlungsabfällen. Vor diesem Hintergrund lassen sich für die Universität Siegen folgende Schwerpunkte ableiten: Flächenrecycling und Umgang mit mineralischen Bauabfällen (ErsatzbaustoffV, Verfüllungen, Säuleneluat statt DEV-S4), Stoffstrommanagement zur nachhaltigen Bewirtschaftung von Ressourcen, Bewerten von Recyclingstrategien auch unter dem Aspekt der CO2-Einsparung sowie Implementie-rung von Abfall-Managementsystemen in Unternehmen.

Ausstattung / Einrichtung / Geräte • Labor Siedlungswasserwirtschaft für Abwasseruntersuchungen und Wasseranalysen, Fest-

und Reststoffuntersuchungen, Muffelofen, GV, Durchführung von „Feldversuchen“, mobile Abflussmessung im Kanalnetz

• Sammlung Abfalltechnik mit Geräte zum Sortieren und Zerkleinern von Abfällen (Hydrozyklon, Setzmaschine, Mühlen)

• EDV-Ausstattung mit CAD-Arbeitsplätzen, Geoinformationssysteme GIS, Fachspezifische Software (MOMENT, Hystem-Extran, Kanal++ [Kanalnetz], Denika, ARAber [Kläranlage] …) so-wie Videobearbeitungs- und Animationssoftware

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Horst Görg

0271-740-2323 horst.goerg@uni-siegen.de www.umwelt.uni-siegen.de

Ausgewählte Projektbeispiele Kalkeinsatz auf Kläranlagen, Hilchenbach Großtechnische Versuche auf der KA Fern-

dorftal über mehr als 12 Monate Dauerhafte Anhebung der Säurekapazität,

Erhöhung des natürlichen Puffers Optimierung der Biologie Schlammbeschwerung Erprobung einer geeigneten Online-Steuerung

Abwasserbeseitigung Röspe, Erndtebrück Beurteilung der Abwasserentsorgung Variantenbetrachtung: Dezentrale und zent-

rale Abwasserbehandlung Kostenvergleichsrechnung nach LAWA-Richt-

linie für verschiedene Szenarien Nutzwertanalyse Handlungsempfehlung

Erdstoffdeponie Leimbach, Siegen Wissenschaftliche Analyse zur Nutzung eines

Deponiegeländes zur Gewerbeansiedlung Historische Erkundung des Abfallinventars Gefährdungsabschätzung für den Leimbach

anhand des Wirkungspfades Boden – Wasser Untersuchung von Bohrprofilen und Wasser-

analysen

Ausblick auf Forschungsfelder Angesichts einer gut ausgebauten Infrastruktur rückt der Erhalt derselben in den Blickpunkt der Betrachtung. Die Phänomene Klimawandel, Demographie und Ressourcen werden die Sied-lungswasserwirtschaft und den gesamten Infrastrukturbereich beeinflussen. Hier ist besonders die Wissenschaft angesprochen, Lösungsansätze zu finden, die gleichsam adäquat und nachhaltig sind. Nachhaltigkeit im Sinne der generationenumfassenden Definition der Brundtland-Kommis-sion 1987 umfasst die Säulen Ökologie (Umwelt), Ökonomie (Wirtschaft) und Soziales. Vor die-sem Hintergrund dürfte das Leitmotiv der Universität Siegen „Zukunft menschlich gestalten“ im Einklang mit der Ausrichtung des Fachgebietes Abwasser- und Abfalltechnik und der fachlichen Positionierung stehen.

In der Abwassertechnik stehen neue Verfahren (Bodenfilter, Membran-Anlagen) auf dem Prüf-stand, die es ermöglichen, Spurenstoffe oder Arzneimittelrückstände zu entfernen. Überlegungen zum Deponierückbau („Urban Mining – Die Deponie als Wertstoff-Quelle“) und der Nachnutzung werden im Fachgebiet ausgearbeitet. In der Kreislaufwirtschaft werden Bewertungssysteme benötigt, die die Abwägung zwischen umfangreicher Verwertung und Vorsorge für Boden- und Grundwasserschutz ermöglichen.

Lebenslanges Lernen Deutsches Symposium für grabenlose Leitungserneuerung Branchentreff: Abwasser – Trinkwasser – Gas über 20 Referenten, über 200 Teilnehmer, 25 Fachfirmen informativ und kompetent, praxisnah und innovativ

Forschung & Lehre Geotechnik – Bodenmechanik, Erd- und Grund-bau, Ingenieurgeologie

Das Institut für Geotechnik ist an der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät im Department Bauingenieurwesen der Universität Siegen angesiedelt. Das Department Bauingenieurwesen, sieht sich in einer langen Tradition aus der Fortführung der Wiesenbauschule (1853) über die ehemalige Ingenieurschule für Bauwesen (1953) bis zur heutigen Universität.

Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik

Das Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik an der Universität Siegen umfasst die grundlegenden Fächer im Bereich der Geotechnik mit:

Bodenmechanik, Felsmechanik, Unterirdisches Bauen, Erd- und Grundbau sowie Ingenieur-geologie einschließlich Hydrogeologie und Geothermie, die Geotechnik einschl. der Vertiefung und von ausgewählten Themen der Geotechnik.

Schwerpunkte der Forschung stellen nachfolgende Gebiete dar (Auszug):

Untersuchungen und Bewertungen zu Auswirkungen von Alt- und Uraltbergbau Mining Risk and Brown-fields, Sanierung und Sicherung von Bergbaubereichen Geomesstechnik Numerik in der Geotechnik Entwicklung neuer Verfahren des Spezialtiefbaus Entwicklung des Hochleistungsbaustoffes Boden HLBB mit z.B. Mixed-in-Place u.a. Innerer und äußerer Hochwasserschutz Sicherung von Dämmen, Deichen und Stauanlagen Geothermie

Das Institut für Geotechnik betreibt eine interdisziplinäre Forschung und arbeitet eng u. a. mit dem fwu (Forschungsinstitut Wasser und Umwelt an der Universität Siegen), der lokalen und nationalen Industrie sowie Verbänden und Unternehmen zusammen.

Das Institut veranstaltet regelmäßig Symposien, Tagungen und Workshops auf nationaler und internationaler Ebene:

zur Geotechnischen Erkundung, Geomesstechnik, zum inneren und äußeren Hochwasser-schutz (IfG & fwu) und zur Baugrundverbesserung (in Kooperation mit der TU Wien).

Institut für Geotechnik – Labor für Boden- und Felsmechanik

Das Institut verfügt über ein gut ausgestattetes bodenmechanisches und felsmechanisches Labor mit Versuchseinrichtungen für die geotechnischen Versuchsnormen DIN 18 120 bis DIN 18 137, bzw. den Empfehlungen des AK Felsmechanische Versuche der DGGT und ISFMG und ist im Ver-zeichnis der Institute des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) für die Mitwirkung bei der bauaufsichtlichen Prüfung von Bauvorlagen und damit im Verzeichnis der Institute nach DIN 1054 seit 1994 eingetragen.

Geotechnische Modelle können in der Modellversuchshalle untersucht werden. Für großmaß-stäbliche Versuche und für Versuche des Erdbaus steht eine Freihalle zur Verfügung

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Richard A. Herrmann

0271-740-2176 richard.herrmann@uni-siegen.de

www.geo.uni-siegen.de

Im Rahmen von Forschungsvorhaben oder für Eignungsprüfungen werden großmaßstäbliche oder 1:1-Versuche als Probebelastungen für Fundamente, Pfähle, Anker o. a. Elemente des Grundbaues und unterirdischen Bauens speziell zusammengestellt und vom Institut für Geotech-nik durchgeführt und ausgewertet.

Für die geotechnische Erkundung wurden in Verbindung mit der Geomesstechnik spezielle Gerä-te entwickelt. Es stehen unter anderem Ramm-Sondiergeräte für indirekte Aufschlüsse zur Verfü-gung. Die Verfahren der Felduntersuchungen umfassen alle Prüfmethoden des Erdbaus: Platten-druckversuch (statisch) / Dynamische Fallplatte (Sonderverfahren) / Ersatzmethoden / Isotopen-sonden u. a..

Das Institut für Geotechnik unterhält mit einer umfangreichen Mineraliensammlung die wohl einzige wissenschaftliche Sammlung an der Universität Siegen.

Zu Spezialfragen des Bergbaus und der Geologie/Hydrogeologie wirken zu den vorhandenen Kompetenzen am Institut national und international erfahrene Experten mit.

Projektbeispiel: Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Verpresspfählen System ISCHEBECK Titan 73/53

Im Rahmen eines umfangreichen Untersuchungsprogramms zur Entwick-lung von Verpresspfählen der Fa. Ischebeck GmbH, Ennepetal, wurden variable Einbaubedingungen und die Tragfähigkeiten des neu entwickel-ten Systems TITAN 73/53 unter Mitarbeit des Instituts für Geotechnik der Universität Siegen geprüft und bewertet. Hierzu wurde in Absprache mit dem IfG ein aufwendiges Prüfprogramm über die Baugrunderkundung, die geforderten Systemparameter bis hin zur Prüfung der Tragfähigkeiten des Pfahlsystem mit Zugversuchen auf einem eigens hergestellten Probe-feld in Hamburg aufgelegt und durchgeführt.

Anhand der Ergebnisse der Zugversuche konnte dargestellt werden, dass ein Druckaufbau wäh-rend des Verpressvorgangs einen großen Einfluss auf die Tragfähigkeiten hat. Die Höhe des auf-gebrachten Verpressdrucks korreliert mit dem Tragverhalten der geprüften Pfähle.

Aufgrund der Untersuchungen auf dem Probefeld konnten für das Pfahlsystem optimale Einbau-bedingungen für die Spül- und Stützflüssigkeiten festgelegt werden. Auch die Parameter für die Verpressung der Pfähle, w/z-Wert und Verpressdruck konnten für die vorliegenden Baugrund-verhältnisse abgestimmt werden.

Baugrunduntersuchung Herstellung Tragfähigkeit

Forschung & Lehre Praktische Geodäsie und Geoinformation

Der Lehrstuhl für Praktische Geodäsie und Geoinformati-on ist ebenso befasst mit der Aufnahme und multikrite-riellen Analyse des Raumes wie mit der Aufnahme, Dar-stellung und Analyse von beliebigen Objekten im Raum. Der Anspruch nach der Kenntnis bzw. der Beschreibung des Raumes ist umfassend (keywords: 3D-capture, 3D-documentation)

„Der Raum“ ist verschiedenartig definiert. Gegenstand der Untersuchung sind die Topographie der Erde ebenso wie beliebige Objekte auf und in der Erde. Informationssysteme zur Beschreibung beliebiger Sachverhalte (Geoinformationssysteme GIS, Facility Management FM, Rauminformationssysteme RIS, BodyInformationSystems BIS) unterscheiden sich nur im Handling der Sachinformation. Der Weg zum „Decision Support“ ist eingeleitet.

Die Zuordnung der „Praktischen Geodäsie und Geoinformation“ zum Bauingenieurwesen emp-findet ein Geodät (Leitung des Lehrstuhls) eher als „zufällig“. Der Ruf nach Rauminformation hat vielmehr interdisziplinären Charakter: „Was hat keinen Raumbezug?!“. Bauspezifisch stellt sich das Aufgabenfeld der Bereitstellung und Analyse räumlicher Sachverhalte und Randbedingungen – dies reicht von der Infrastrukturplanung bis hin zur Bauanalytik (Schadensanalyse, Soll-Ist-Abgleich).

Die Lehrstuhlinhaberin ist Beratende Ingenieurin der Ingenieurkammer Bau NRW, weiter Vorsit-zende von InKA (Interdisziplinäres Kompetenzzentrum Altbau) und stellvertretende Vorsitzende von Codata Germany (German National Committee for the Committee on Data for Science and Technology CODATA, Committee of the International Council for Science, ICSU). Mitgliedschaften bestehen darüber hinaus beim VDV (Verband Deutscher Vermessungsingenieure e.V.) und beim DVW (Deutscher Verein für Vermessungswesen Landesverband Nordrhein-Westfalen e.V.).

Lehre

Die Inhalte der Lehre im Bachelorstudium umfassen die Grundlagen der Vermessungskunde (incl. Systemdefinitionen, Systemtransformationen und der Kartografie) für Studierende des Bauinge-nieurwesens und der Architektur. Im Bachelorstudium der Studierenden des Bauingenieurwesens wird darauf aufbauend in die Grundlagen der Geografischen Informationssysteme eingeführt.

Auf dem Weg in die digitale Welt ist das online zugängliche, lage- und höhengenaue 3D-Stadtmodell von Siegen ein wertvolles Instrument, um Studierende des Bauingenieurwesens an Geodaten heranzuführen. Die Entwicklung des virtuellen 3D-Stadtmodells erfolgt seit mehreren Jahren durch Bauingenieur-Studierende der GIS-Einführungsveranstaltung.

Optional werden hierauf aufbauend im Bachelorstudium und im Masterstudium ingenieurspezifi-sche Anwendungen von Geoinformationssystemen fallorientiert in Projektarbeiten entwickelt (Gefahrenklassifikation für die zivile Sicherheitsforschung, Deponiemodellierung und DGM-Optimierung auf der Erdoberfläche ebenso wie Volumenmodellierung im Untergrund). Studien- und Abschlussarbeiten untersuchen verschiedenste Mess-, Optimierungs- und Integrationskon-zepte. Hierbei wird speziell auf die ingenieurspezifische Themenausrichtung Wert gelegt – die generelle Orientierung von Forschung und Lehre ist somit interdisziplinär ausgerichtet.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Monika Jarosch

0271-740-2146 jarosch@vermessung.uni-siegen.de

www.vermessung.uni-siegen.de

Labor

Dem Labor fällt Betrieb, Pflege und Bereitstellung des umfangreichen Equipments für die Raum-aufnahme zu. Diese erfolgt hochgenau, konventionell punktweise (Totalstationen, GPS, automa-tische Nivellierung), lasergestützt in einer Punktwolke (Laserscanner) oder bildgestützt im Zuge der terrestrischen Photogrammetrie (digitale kalibrierte und nicht kalibrierte Kameras).

Das Labor unterhält eine Vielzahl gerätespezifischer Betriebs-Software-Produkte, aufgabenspezi-fische Analysetools und unterschiedliche Entwicklungstools, die projektbezogen eingesetzt wer-den. Universitätsweit werden Messaufgaben durchgeführt und Equipment bereitgestellt.

Forschung

Die Nutzung der elementaren Modellierung des Stadtgebietes Siegen zu Simulationszwecken stellt einen unmittelbar gegebenen Mehrwert der Lehre dar. Sie wird im Zuge der zivilen Sicher-heitsforschung zum Gefährdungspotenzial von Überschwemmungsszenarien für Immobilien und Infrastruktur fortgesetzt.

Aktuelle Konzepte spiegeln den interdisziplinären Charakter der Forschungsarbeit wieder, so die angezielte Integration von GIS-Komponenten in alternative IT-Umgebungen (räumlich explizite Funktionen als integrierter Bestandteil der Unternehmens-IT), die Konzeption und Entwicklung optimierter Aufnahmemöglichkeiten (Multisensorieller Bauteilerfassungsassistent), der Einsatz alternativer Mess-Technologien (Photonic Mixer Device pmd-Technologie mit pmd-Laserscan-Verifikation), die GIS-BIS-Migration (Kooperation mit RWTH Aachen, Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre) als konsequente Fortsetzung der 2002 in Turin vorgestellten BIS (BodyInfor-mation-System)-Konzeption sowie die lasergestützte Schadensanalyse.

Forschung & Lehre Wasserbau und Hydromechanik Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (fwu)

Das Profil des Lehrstuhls für Wasserbau und Hydromechanik orientiert sich in Forschung und Lehre an dem Leitbild der Universität Siegen „Zukunft menschlich gestalten“. Der Lehrstuhl Was-serbau und Hydromechanik befasst sich mit der mathematischen und physikalischen Modellie-rung sowie der Simulation komplexer hydraulischer Systeme. Der Lehrstuhl bildet zusammen mit den Lehrstühlen „Wasserwirtschaft“ sowie „Abwasser- und Abfalltechnik“ das Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (fwu). Das Ziel des Instituts ist es, die Fachkompetenz verschiedener Fach-gebiete zu vereinen und vorhandene Ressourcen für interdisziplinäre Fragestellungen effektiver zu nutzen. Mit dem interdisziplinär angelegten Themenfeld „Wasser und Umwelt“ ist eine Vernetzung in-nerhalb der Fakultäten der Universität (z.B. im Forschungsschwerpunkt „Zivile Sicherheit“) sowie im nationalen und internationalen Forschungsverbund gewährleistet.

Die Forschung hat sich in den letzten Jahren sehr stark auf die Entwicklung von integrierten Hochwasserschutz-konzepten sowie Risikobetrachtungen von baulichen Anlagen, insbesondere in Folge von Naturkatastrophen (extreme Hoch- und Niedrigwasser und Sturmfluten) konzentriert (zivile Sicherheit). Es werden verschiedene Vorhaben im Bereich der Klimafolgenforschung, zum Meeresspiegelanstieg und der hydrologischen Extrem-ereignisse im Binnen- und Küstenbereich bearbeitet. In der Lehre werden in Bachlor-/Masterstudiengängen Kenntnisse im Bereich Hydromechanik, Binnen- und Küstenwasserbau, wasserbauliches Versuchswesen, numerische Verfahren in der Wasserwirtschaft und

Umweltwissenschaften vermittelt. Diplom- und Abschlussarbeiten sind in Vorhaben der Grundla-gen- und anwendungsorientierten Forschung eingebunden. Laufende BMBF-Forschungsprojekte Analyse von hoch aufgelösten Tidewasserständen und Ermittlung des MSL an der deutschen Nordseeküste (AMSeL) In dem Forschungsprojekt soll den Fragen nachgegangen werden, wie sich der mittlere Meeres-spiegel im Bereich der Deutschen Bucht über die letzen etwa 100 Jahre entwickelt hat. Die Er-gebnisse werden zu globalen Entwicklungen der Meeresspiegelentwicklung in Bezug gebracht. Mit den Ergebnissen können regionale Küstenschutzstrategien überprüft und angepasst werden.

Extremsturmfluten als Risikoquelle für Küsten- und Ästuargebiete (XTremRisk) Ziel des Projektes ist die Durchführung einer integrierten Risikoanalyse für die am Tideästuar gelegene Megacity Hamburg und die Insel Sylt, als Beispiel für einen potentiell sehr stark gefähr-deten Küstenbereich.

Entwicklung von nachhaltigen Küstenschutz- und Bewirt-schaftungsstrategien für die Halligen unter Berücksichti-gung des Klimawandels (Zukunft Hallig) Das Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung von Impul-sen für nachhaltige Küstenschutz- und Bewirtschaftungs-strategien. Dabei stehen insbesondere der Erhalt und die Bedeutung der Halligen im nordfriesischen Wattenmeer im Fokus der Untersuchungen.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen

0271/740-2172 juergen.jensen@uni-siegen.de

www.uni-siegen.de/fb10/fwu/wb

Praxisnähe Die Praxisnähe des Lehrstuhls wird durch die Bearbeitung verschiedener anwendungsorientierter Vorhaben gewährleistet. Neben der Entwicklung von Konzepten zur naturnahen Gestaltung von Gewässern gehören auch Untersuchungen für wasserbauliche Anlagen wie Stauanlagen (Talsper-ren, Wehre) und Brücken sowie zum nachhaltigen Hochwasserschutz und zur Nutzung der Was-serkraft. Aktuelles Projektbeispiel: Errichtung des wasserbaulichen und städtebaulichen Modells zur Untersuchung der Neugestal-tung der Sieg in der Siegener Innenstadt (Regionale 2013)

In einem sehr komplexen Umfeld unterschiedlichster Ansprüche, Randbedingungen und Zielvorstel-lungen aus Städteplanung, Verkehrs- und Wasserbau, Anlieger- und Handelsinteressen sowie den Forderungen der EU-WRRL bildet das Vorhaben einer interdisziplinären Untersuchung zum Entwurf von städtebaulichen Lösungsvarianten, numerischen Voruntersuchungen und die Errichtung eines kombinierten wasserbaulichen und städtebaulichen Modells (wasserbaulicher Modellversuch) einen entscheidenden Baustein für die Neugestaltung der Sieg in der Innenstadt Siegens.

Ziel des auf einer Fläche von 90 m² nachgebildeten Modells der Sieg im Maßstab von 1:30 mit einer Länge von 18,5 m und einer Breite von 5,7 ist u.a. nachzuweisen, dass

• durch die Umgestaltung der Sieg ein „Gutes ökologisches Potential“ gemäß EU-Wasserrahmenrichtlinie erreicht wird,

• ein 100jähriges Hochwasser schadlos abgeführt werden kann, • auch bei sommerlichem Niedrigwasser eine ökologisch wertvolle und eine möglichst at-

traktive Wasserführung erreicht wird. Das Vorzeigeprojekt im Rahmen der Regionale 2013 verfolgt ein attraktives Stadtbild mit einer hohen Aufenthaltsqualität und hat im Januar 2011 den dritten Regionale-Stern bekommen; was eine vorrangige Förderung durch Landesmittel zur Folge hat.

Im Lehrstuhl Wasserbau und Hydromechanik sind derzeit 7 wissenschaftliche Mitarbeiter, 2 wissenschaftliche Hilfskräfte, 6 studentische Mitarbeiter sowie 3 Mitarbeiter in Technik und Verwaltung beschäftigt. In den letzten 3 Jahren wurden Drittmitteleinnahmen in Höhe von etwa 1,5 Mio. € eingeworben. Der Lehrstuhl verfügt über geeignete Laboreinrichtungen zur Durchfüh-rung der Forschungsvorhaben, wie z. B. Versuchsgebäude zum Test von mobilen Hochwasser-schutzsystemen, mobile Messeinrichtungen zur Durchführung von Naturmessungen und eine umfangreiche Softwareausstattung im Bereich der numerischen Simulation, GIS etc. Eine hydrau-lische Umlaufrinne sowie eine hydraulische Rinne mit Wellenmaschine gehört ebenso zur Aus-stattung wie zwei große Versuchshallen.

Forschung & Lehre Baubetrieb und Bau-Projektmanagement

Die Arbeitsgebiete des Lehr- und Forschungsgebiets Baubetrieb und Bau-Projektmanagement sind auf die Ausführung von Bauprojekten und die Organisation von Bauunternehmen ausgerich-tet. Im Vordergrund stehen Maßnahmen der Arbeitsvorbereitung, der Kalkulation und des Ver-tragsmanagements. Die Aufgabenstellungen sind interdisziplinär und erfordern technische, wirt-schaftliche und rechtliche Kenntnisse.

Das Lehr- und Forschungsgebiet Baubetrieb arbeitet eng mit dem Fachgebiet Baurecht zusam-men, das von Herrn Hon. Prof. Dr. jur. Kai-Uwe Hunger vertreten wird.

Lehrinhalte

Die Vorlesungs- und Übungsveranstaltungen vermitteln im Bachelor-Studium berufsqualifizieren-de Kompetenzen, wie diese in Baubetrieben bei Bauleitern, Kalkulatoren und von den mit der Arbeitsvorbereitung betrauten Ingenieuren erwartet werden. Die Studierenden lernen Projekte zu organisieren, um in ihrer beruflichen Laufbahn auch für Leitungsaufgaben gerüstet zu sein.

Im Master-Studium werden unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Anforderungen komplexe Projektsysteme analysiert und auf dieser Grundlage ingenieurmäßige Lösungsstrategien entwickelt.

Themen der Module sind u.a • Bauorganisatorische Strukturen • Baumaschinen und Bauverfahren • Bau-Projektplanung • Baukostenermittlung • Sicherheits- und Gesundheits-

schutz auf Baustellen • 5D-Projektmanagment

Die Veranstaltungen werden in Form von Vorlesungen, Übungen und Semi-naren abgehalten.

Forschung Die Forschungsaktivitäten des Lehr- und Forschungsgebiets Baubetrieb und Bau-Projektmanage-ment sind auf die Bereiche der Bauorganisation, des Kostenmanagements und der Analyse ge-störter Bauabläufe ausgerichtet. Anwendungsschwerpunkte sind dabei Baumaßnahmen im Be-stand und schlüsselfertige Projekte.

F+E-Projekte werden vorwiegend bei der Bauindustrie und den Forschungsprogrammen der Bun-desregierung eingeworben.

Praxisnähe / Praxisbezug Zur besonderen Praxisorientierung der Lehrveranstaltungen werden Spezialthemen unter Beteili-gung von Vertretern aus der Wirtschaft behandelt. Die Themenstellung und Betreuung von Ab-schluss- und Studienarbeiten erfolgt bevorzugt in Zusammenarbeit mit Baufirmen.

Ausstattung Das Lehr- und Forschungsgebiet Baubetrieb ist mit einer Planstelle eines wissenschaftlichen Mit-arbeiters / -in ausgestattet. Weitere Mitarbeiter werden über Forschungsprojekte finanziert.

Die Sachausstattung ist modern und ermöglicht eine praxisgerechte Ausbildung. Studierende werden mit dem in der Bauindustrie weit verbreiteten Bau-Softwareprogrammen ARRIBA und iTwo der Fa. RIB geschult. Das Programm iTwo führt die Daten des Entwurfs, des Bauablaufs und der Kosten unter einer Oberfläche zusammen (Building Information Modeling) und ermöglicht ein visuell gesteuertes Projektmanagement.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Reinhold Rauh

0271/740-2393 rauh@bau.uni-siegen.de

www.uni-siegen.de/fb10/subdomains/baubetrieb

Projektbeispiel (gefördert vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung):

„Vertragliche Anreizsysteme zur Verbesserung der Bauqualität schlüsselfertiger Bau-maßnahmen (QS-Orga)“

Forschungsansatz Wissenschaftliche Studien belegen, dass sich die Qualitätsproblematik in der Bauwirtschaft trotz zahlreicher Bemühungen (Stichworte: Präqualifikation und QM-Zertifizierung) eher verschlech-tert als verbessert hat. Während der erste Bauschadensbericht der Bundesregierung aus dem Jahr 1984 die Kosten der Mängelbeseitigung an Neubauten mit 0,6 Mrd. € beziffert, ist es laut dem 2. DEKRA Bericht aus dem Jahr 2009 zu einer Steigerung auf 2,8 Mrd. € gekommen. Zur Verbesserung dieser unbefriedigenden Situation entwickelt die Forschergruppe der Universi-tät Siegen Instrumentarien, mit denen die Qualität eines Bauvorhabens quantitativ bewertet werden kann. Auf dieser Grundlage wird ein qualitätsabhängiges Vergütungssystem (Bonus-/ Malus-Modell) eingeführt, mit dem gute Bauqualität honoriert, schlechte Bauqualität dagegen sanktioniert wird. Diese Vorgehensweise stellt für die Auftragnehmer einen starken Anreiz dar, auf die Bauqualität zu achten, die Auftraggeber erhalten ein erhöhtes Maß an Projektsicherheit. Zielsetzung Das Projekt verfolgt folgende Teilziele:

• Verbesserung der Kenntnisse und des Verständnisses der dynamisch ablau-fenden Mängel-Entstehungsprozesse, insb. bei der Abwicklung schlüsselfer-tiger Bauvorhaben.

• Identifikation von Leistungsbereichen mit erhöhtem Mängelrisiko

• Formulierung quantitativer Messgrö-ßen der Qualitätsbeurteilung

• Entwicklung eines prozessorientierten Mastermodells der Qualitätssicherung

• Entwicklung eines qualitätsabhängigen Vergütungsmodells

Projektorganisation: Das Forschungsprojekt wird in Zusammen-arbeit mit dem TÜV-Süd bearbeitet. Betei-ligt sind wissenschaftliche Mitarbeiter und Doktoranden des Lehr- und Forschungsge-biets Baubetrieb. Studierende leisten durch Studien- und Abschlussarbeiten wertvolle Hilfe und gewinnen dabei einen interessan-ten Einblick in die wissenschaftliche Bear-beitung von Problemen der Praxis.

Arbeitspakete© 2011 Prof. Dr.-Ing. Reinhold Rauh

Forschung & Lehre Baukonstruktion, Bauphysik und Holzbau

Die Arbeitsgruppe Baukonstruktion, Bauphysik und Ingenieurholzbau befasst sich schwerpunkt-mäßig mit der energetischen Planung und Modernisierung von Gebäuden - mit einer Konzentra-tion auf die Baukonstruktion und die Bauteile der thermischen Gebäudehülle - und dem Ingeni-eurholzbau. Hervorzuheben ist, dass in Nordrhein-Westfalen die Universität Siegen der einzige Standort ist, an dem Studierende des Bauingenieurwesens im Holzbau auf universitärem Niveau professoral ausgebildet werden.

Die Aufgabenstellung ist klar vorgegeben durch die von der Bundesregierung beschlossenen Energiewende, die nach der bis dahin unvorstellbaren Katastrophe im Atomkraftwerk Fukushima in Japan im Frühjahr 2011 zu einem gesellschaftlichen Umdenken im Hinblick auf die zukünftige Energieversorgung in Deutschland hin zu den Erneuerbaren Energien und weg von konventio-nellen Energieträgern sowie dem konsequenten Aus für die Nutzung der Kernenergie geführt hat. Die Beschlüsse der Bundesregierung von Anfang Juni 2011 sehen unter anderem vor, die Treib-hausgasemissionen bis 2020 um 40 Prozent und dann schrittweise bis 2050 um 80 bis 95 Prozent bezogen auf das Vergleichsjahr 1990 zu senken. Diese Ziele können nur erreicht werden, wenn auch der Gebäudesektor mit einbezogen wird. In Deutschland wird ungefähr 40 Prozent des ge-samten Energiebedarfs allein für die Beheizung von Gebäuden und die Warmwasserbereitung be-nötigt. Damit dieser Anteil und damit verbunden auch die CO2-Emissionen in Zukunft spürbar verringert werden, sollen ab 2020 alle Neubauten sogenannte Niedrigstenergiegebäude sein. Hierbei handelt es sich um Gebäude, die einen fast bei Null liegenden Energiebedarf aufweisen. Der geringe Restenergiebedarf soll dabei vorwiegend aus erneuerbaren Quellen wie Solarener-gie, Geothermie, Bioenergie sowie Umweltwärme aber auch durch die Kraft-Wärme-Kopplung gedeckt werden. Weiterhin ist geplant, auch den Gebäudebestand energetisch zu modernisieren, um die gesteckten Klimaschutzziele in dem vorgesehenen engen Zeitraum zu erreichen.

Lehre und Weiterbildung In der Lehre werden für die Studierenden des Bauingenieurwesens im Bachelorstu-dium in den ersten Semestern die Baukon-struktion sowie die Bauphysik gelesen. Die Baukonstruktion vermittelt grundlegende Kenntnisse über Tragkonstruktionen sowie konstruktive Details und behandelt auch fächerübergreifende Themen wie Einwir-kungen und Lasten auf Tragwerke, z. B. Schneelasten und Windlasten. Die Bau-physik behandelt die klassischen Gebiete Wärmeschutz und Energieeinsparung bei Gebäuden, Feuchteschutz, Schallschutz

sowie den baulichen Brandschutz. Hier werden die Grundlagen vermittelt für das weiterführende Pflichtfach „Bauphysikalische Gebäudeplanung und -sanierung“, das im Master-Studiengang angeboten wird. Der Holzbau wird sowohl im Bachelorstudium als Pflicht- und Wahlpflichtfach sowie im Masterstudium als Wahlpflichtfach in ganzer fachlicher Breite angeboten.

Pro Jahr werden ungefähr zehn Abschlussarbeiten betreut, die Wahlpflichtfächer sind sehr stark nachgefragt Die Arbeitsgruppe Baukonstruktion, Bauphysik und Ingenieurholzbau gehört damit zu den Fachgebieten mit einer sehr hohem Lehrbelastung.

Zudem bietet die Arbeitsgruppe regelmäßig Weiterbildungs-Veranstaltungen in Form von Semi-naren an. Zielgruppe dieser Veranstaltungen sind Ingenieurinnen und Ingenieure sowie Architek-tinnen und Architekten aus der Praxis. Nachfrage und Resonanz der Seminarveranstaltungen sind regelmäßig sehr gut.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Peter Schmidt

0271/740-2151 schmidt@bauwesen.uni-siegen.de

www.bau.uni-siegen.de

Vernetzung Innerhalb der Universität bestehen Im Department Bauingenieurwesen naturgemäß Ver-knüpfungen zu den anderen Fachgebieten des konstruktiven Ingenieurbaus. Die Arbeitsgruppe ist Mitglied im Institut für Konstruktiven Ingenieurbau (IKIB) sowie im Interdisziplinären Kompetenz-zentrum Altbau (InKA) der Universität Siegen. Es bestehen enge Vernetzungen mit den Fach-gebieten Baubetrieb und Projektmanagement sowie der Praktische Geodäsie und Geoin-formation (Bauanalytik).

Innerhalb der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät bestehen Verknüpfungen mit der Phy-sik, der Biologie (z. B. Vermeidung des Schimmelpilzwachstums in Wohngebäuden) sowie der Bauchemie (z. B. Entwicklung dualer – hochfester und wärmedämmender - Baustoffe).

Darüberhinaus sind Vernetzungen mit dem Department Architektur der Fakultät II gegeben. Ins-besondere die Baukonstruktion, aber auch die Bauphysik sind Arbeitsgebiete für Bauingenieure und Architekten gleichermaßen, hier besteht die größte Schnittmenge zwischen beiden Berufs-gruppen. Eine enge Zusammenarbeit mit Architekten ist geboten.

Ausstattung Personell ist die Arbeitsgruppe Baukonstruktion, Ingenieurholzbau und Bauphysik mit einer Pro-fessur und einer Planstelle für eine wissenschaftliche Mitarbeiterin bzw. einen wissenschaftlichen Mitarbeiter ausgestattet.

Als Geräteausstattung sind eine Wärmebildkamera, eine Blower-Door zur Prüfung der Luftdicht-heit der Gebäudehülle sowie verschiedene Messgeräte zur Bestimmung von Temperatur und Feuchte vorhanden. Weiterhin verfügt die Arbeitsgruppe über geeignete Software und verschie-dene Programme zur Berechnung von Wärmebrücken sowie zur energetischen Bilanzierung von Gebäuden. Projekte Die Arbeitsgruppe Baukonstruktion, Ingenieurholzbau und Bauphysik kann Erfolge in der Bearbei-tung kleinerer F+E-Projekte insbesondere mit Firmen der Region vorweisen und ein regelmäßiges Weiterbildungsangebot bereitstellen. In diesem Kontext versteht die Arbeitsgruppe Baukonstruk-tion, Ingenieurholzbau und Bauphysik ihre Aufgabenschwerpunkte.

Die Arbeitsgruppe erarbeitet Lösungen für energetisch optimierte Baukonstruktionen im Neubau und Bestand, wobei insbesondere Maßnahmen an den Bauteilen der Gebäudehülle den Schwerpunkt bilden. Neben der Verbesserung des Wärmeschutzes – beispielsweise durch Anordnung von Wärmedämmschichten oder Verwendung von wärmedämmenden Baustoffen – besteht eine Hauptaufgabe darin, Wärmeverluste infol-ge von Wärmebrücken zu verringern. Auf diesem Ge-biet arbeitet die Arbeitsgruppe mit regionalen Herstel-lerfirmen für Holzhäuser zusammen und entwickelt Lösungen für energetisch optimierte Bauteilaufbauten.

Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt liegt in der Zusammenarbeit mit Herstellern von Fenstern und Fensterglas. Hier bestehen seit mehreren Jahren enge Kontakte zu Firmen der Region. Die Dienst-leistungen erstrecken sich hier auf beratende Tätigkeiten sowie Weiterbildungsangebote.

Forschung & Lehre Bauinformatik und Massivbau

Die Bauinformatik – angefangen von der Programmierung einfacher Berechnungs- und Bemes-sungstools bis hin zur Anwendung aufwendiger Software – gehört heute zum Handwerkszeug des in der Praxis tätigen Bauingenieurs und muss von ihm zuverlässig „bedient“ werden können. Dabei hat die Massivbauweise (Stahlbetonbau, Spannbetonbau) eine zentrale Bedeutung; Beton-konstruktionen spielen die dominierende Rolle bei Bauwerken des Hoch- und Industriebaus. Im besonderen Maße trifft das für den Brückenbau zu; über 90 % aller Brücken sind „massiv“ ge-baut.

Lehre und Weiterbildung In der Bauinformatik erstreckt sich das Lehrangebot von den Grundlagen der numerischen Berechnung über den Einsatz von FE-Berechnungsprogrammen zur Berechnung ausgewählter Trag-werke im konstruktiven Ingeni-eurbau bis hin zur Programmie-rung nichtlinearer Aufgabenstel-lungen aus den Bereichen Massiv-bau, Statik und Dynamik. Der Massivbrückenbau umfasst den Entwurf und die Berechnung der gängigen Brückentragwerke sowie deren Unterbauten. Des-weiteren wird die Überwachung, Sanierung und Verstärkung bestehender Brückenbauwerke behandelt, was kontinuierlich an Bedeutung gewinnt. Daraus ergibt sich auch der Bedarf, bereits bei der Neuplanung von Brü-ckenbauwerken die Aspekte späterer Instandsetzung und Traglasterhöhung zu berücksichtigen. Wegen der immer schneller werdenden Neuerungen und Veränderungen kommt der wissen-schaftlichen Weiterbildung eine besondere Bedeutung zu. Zu ausgewählten Themen finden daher regelmäßig Weiterbildungsveranstaltungen statt. Die Veranstaltungen sind sehr gut nachgefragt.

Forschung Es sind die folgenden Forschungsarbeiten zu nennen:

• Interaktive Bemessungs- und Berechnungshilfen im Stahlbetonbau • Entwicklung von Bemessungskonzepten für neue Baustoffe • Stabilitätsnachweise unter Berücksichtigung physikalisch und geometrisch nichtlinearen

Tragwerksverhaltens für Stahlbeton nach Eurocode 2 (2011)

Die Arbeitsgruppe ist Mitglied im iKIB (Institut für Konstruktiven Ingenieurbau). Mitgliedschaften bestehen darüber hinaus beim DBV (Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein) und beim fip (Fédération Internationale du Béton).

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Ulrich P. Schmitz

0271/740-2700 schmitz@bau.uni-siegen.de

www.bau.uni-siegen.de

Projektbeispiel: Interaktive Berechnungs- und Bemessungshilfen im Stahlbetonbau Das europäische Normenwerk zum Stahlbetonbau wurde gerade aktuell im Januar 2011 neu herausgegeben. Damit verbunden waren eine Neugestaltung des Sicherheitskonzeptes und ge-änderte Nachweisführungen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstaug-lichkeit. Ab Mitte 2012 soll dieses Normenwerk verbindlich für die Bemessung und Konstruktion im Stahlbeton- und Spannbetonbau werden.

ρ = αcc =

[‰][‰]

γC = Rohdichteklasse: γS =

Dicke h : Breite b : d1 = d2 :

μEd = MEd = kNm d1/h =

νEd = NEd = kN e0/h =

ωtot = As1 = ρ1 = %

αv = As3 = ρ3 = %

ξ = kx = x = cm ρtot = %

ζ = kz = z = cmka = a = cm

ε2 = Fs2 = kN

ε1 = Fs1 = kN

εs2 = σs2 =εs1 = σs1 = As,tot = 34,3

ωtot und νEd im Diagramm einstellenμEd und νEd im Diagramm einstellen

1,46 ‰

18,0

237,6-804,0

8,588,58

1500 kg/m³

η1 = 0,809

1,6

-2,00-2,83

-0,500 νEd =263,0

-1215,0 MEd =

1,501,15

μEd = kNm

εc2 =εcu2 =fcd =n =

NEd =

MEd und NEd vorgeben

kN

2,00

νEd =

ωtot und νEd vorgeben

-0,800 ωtot = 0,200

μEd und νEd vorgeben0,200

-435,0

8,0

293,0

-2,83 ‰

0,7360,400

1,94 ‰-2,35 ‰

33,1

-373,0251,3

-1500,0

0,3960

As,tot und NEd vorgeben

NEd = As,tot= 33,5

kN

-0,6700,100

2,29

-0,5911,2430,764

0,570,57

0,659 29,7

-2,8 ‰ / 1,5 ‰

ωτοτ = 0

1,0

1,0

2,0

2,0

-0,6701,243

0,396

0,396

-3,2

-2,8

-2,4

-2,0

-1,6

-1,2

-0,8

-0,4

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

2,40,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

Dehnungszustand [‰]

Interaktionsdiagramm für den symmetrisch bewehrten Rechteckquerschnitt nach EC2-1-1

Beton : LC12/13 bis LC50/55Stahl : B500

d1/h : 0,100

-2,8

1,9

-2,4

1,5

-0,10,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,1

-5051015202530

ε2 / εs1

cd2Ed

Ed fhbM

=μ

cd

EdEd

fhbN

=ν

0 1,0 2,0

Einstellung von ωtot

Teilsicherheitsbeiwerte des Tragwiderstands

GrundkombinationAußergewöhnliche Kombination

Ermüdung

Fertigteil mitÜberprüfung desfertigen Bauteils

Beton(LC12/13 ... C100/115)

cm2

cm2

cm2

N/mm2

N/mm2 cm2

Ergebnisse

σ - ε - Beziehung:ansteigender Ast

BewehrungB500

εs

σs

horizontaler Ast

Querschnittsabmessungen, Randabstand der Bewehrung [cm]

Vorgaben zu Schnittgrößen und Bewehrung

fyd = [N/mm2]434,8

yd

cdtot

4s3s2s1stot,s

ff

hb

AAAAA

⋅ω=

+++=

4s3s2s1s AAAA ===

cd

ydtot,stot f

fhb

A⋅

=ω

Skalierung, ωmax =

MEd

NEd

d

b

d2

d1As1h

As2

As3

As4

LC16/18

0,75 (DE)

Nettoquerschnitt

1 2 4

50 30 5

Ziel des Projekts ist die Erstellung und Weiterentwicklung von interaktiv bedienbaren, elektroni-schen Hilfsmitteln, die zum einen ein schnelles Auffinden von Querverweisen in der Norm ge-währleisten sowie Erläuterungen durch Hyperlinks ermöglichen und zum anderen Unterstützung durch Bemessungs- und Berechnungshilfen als interaktive PC-Anwendungen bieten. Der neue Eurocode 2 wird durchgängig interaktiv mit sich einblendenden Kommentaren, Hyper-links u. a. m. erfasst und aufbereitet. Zahlreiche Bemessungshilfen (s. z. B. Abbildung) bieten wertvolle Unterstützung und Lösungsmöglichkeiten auch bei nicht alltäglichen Fragestellungen. Die Anwendung wird anhand eines umfassenden Hochbauprojekts erläutert. Mit der Neuausgabe werden Tragwerke aus Normalbeton und Leichtbeton einschließlich des hoch-festen Betons behandelt. Aus der Vielzahl der Betonfestigkeitsklassen und der damit verbunden zahlreichen Varianten des Materialverhaltens – die Affinität der Spannungs-Dehnungs-Linien des Beton gilt für hochfesten Beton und Leichtbeton nicht mehr – ergibt sich die Notwendigkeit für um-fangreiche Bemessungshilfen, um alle möglichen Varianten angemessen zu berücksichtigen.

Es konnte zudem die Bedeutung der genaueren Erfassung von Querschnittswerten (sog. „Netto-querschnitte“), insbesondere für den hochfesten Beton, belegt werden. Ergänzend zu den Regel-fällen werden hierzu entsprechende Hilfsmittel erarbeitet. Es konnte zudem die Bedeutung der genaueren Erfassung von Querschnittswerte (sog. „Nettoquerschnitte“) insbesondere für den hochfesten Beton belegt werden. Ergänzend zu den Regelfällen werden hierzu entsprechende Hilfsmittel erarbeitet.

Forschung & Lehre Stadt- und Verkehrsplanung

Planungen für die Stadt und den Verkehr von morgen gestalten das Leben in unseren Städten und Dörfern, sie beeinflussen somit die Lebensqualität der Menschen und die Entwicklung unserer Gesellschaft. Von zentraler Bedeut-ung sind dabei die Qualität der Straßenräume, die Funktionalität des Ver-kehrsablaufs und die Sicherheit auf den Straßen.

In Lehre und Forschung ergeben sich daraus folgende Arbeitsschwerpunkte: Stadt- und Verkehrsplanung, Entwurf von Stadtstraßen, Verkehrsmanage-ment, Verkehrssicherheit und Umweltverträglichkeit.

Im Bachelorstudiengang werden den Studierenden Grundkenntnisse in den Themenfeldern Umweltschutz, Stadtplanung, Verkehrsplanung, Schienenverkehr, Stadtstraßenentwurf und Ver-kehrssicherheit vermittelt. Interessierte können im letzten Semester vertiefende Kenntnisse in der Verkehrstechnik sowie den zuvor genannten Themenfeldern erwerben und die Ausbildung mit einer Bachelorarbeit in einem der Themenfelder abrunden.

Ziel ist es, den Bachelorabsolventinnen und -absolventen die erforderlichen Kompetenzen für den Einsatz in einem Ingenieurbüro oder im gehobenen Dienst der öffentlichen Verwaltung für die Planung und den Entwurf von Stadtstraßen zu vermitteln. Studierende, die später eine Tätig-keit in größeren Ingenieurbüros mit komplexeren Aufgabenstellungen oder im höheren Dienst der Verwaltung anstreben bzw. sich für die Forschung interessieren und weiterreichende akademische Ziele verfolgen, schließen an den Bachelorabschluss direkt die Masterausbildung an.

Im Masterstudiengang werden Module zur Verkehrsplanung, zum Verkehrsmanagement und zum öffentlichen Verkehr angeboten. Inhaltlich stehen u.a. folgende Themen im Mittelpunkt: Simulation und Modellierung des Verkehrsgeschehens auf Makro- und Mikroebene, Steuerungs-verfahren zum Verkehrsablauf, Sicherheitsmanagement der Straßeninfrastruktur. Weitere Ver-tiefungen sind möglich im Rahmen von Studienarbeiten und der Masterarbeit.

In der Forschung liegt der Schwerpunkt auf der Verkehrssicherheit und der Gestaltung von Stadtstraßenräumen. Die Forschung zur Verkehrssicherheit ist interdisziplinär angelegt. Von 1990 bis 2006 hat der Lehrstuhlinhaber gemeinsam mit dem Soziologen Dr. Dieter Ellinghaus in jährlichem Rhythmus Publikationen zu unterschiedlichen Verkehrssicherheitsthemen erstellt. Außerdem wurden Forschungsarbeiten zum Verhalten der Verkehrsteilnehmer im Team mit Psychologen durchgeführt. Themenschwerpunkte sind u.a.: Verkehrssichere Gestaltung von Stadtstraßen und Ortsdurchfahrten, Sicherheit auf Landstraßen, junge Fahrer und Ver-kehrssicherheit. Der Lehrstuhlinhaber ist zudem in der Ausbildung von Sicherheitsauditoren (Weiterbildung von Verkehrsingenieuren zu anerkannten Verkehrssicherheitsauditoren) tätig.

Die Gestaltung von Stadtstraßenräumen als zweiter Arbeitsschwerpunkt des Lehrstuhls ist Thema eines Arbeitsausschusses der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, dem der Lehrstuhlinhaber angehört. Dieser erarbeitet die für Deutschland gültigen Regelwerke für den Entwurf von Straßen in Städten und Gemeinden.

Die durchgeführten Verkehrsprojekte haben zu einem großen Teil einen regionalen Bezug. So werden Gutachten zur Verbesserung der Verkehrs-verhältnisse und zur Steigerung der Verkehrs-sicherheit erarbeitet, Semesterarbeiten und Ab-schlussarbeiten von Studierenden erfolgen in Kooperation mit den Städten und Gemeinden der Region. So wurden in der Gemeinde Erndtebrück auf der Basis von Diplomarbeiten zwei Knotenpunkte zu Kreisverkehren umgebaut und gewährleisten heute einen besseren und sichereren Verkehrsablauf.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. Jürgen Steinbrecher

0271/740-2211 juergen.steinbrecher@uni-siegen.de www.verkehrsplanung.uni-siegen.de

Aktuell beschäftigen sich Studierende mit den Verkehrsverhältnissen in der Gemeinde Neunkirchen. Dort werden Wohngebiete von Schleichverkehren und erhöhtem Schwerverkehrs-aufkommen belastet. Mit Verkehrszählungen, Geschwindigkeitsmessungen und Unfallaus-wertungen analysieren die Studierenden die Situation und erarbeiten Lösungsvorschläge zur Verbesserung der Situation.

Mit unserer Tätigkeit in Forschung und Lehre wollen wir einen Beitrag auf dem Weg zu einem leistungsfähigen und sicheren Verkehrssystem mit gestalterisch anspruchsvollen und lebens-werten Straßenräumen leisten.

Die internationalen Aktivitäten des Lehrstuhls sind durch das Engagement im Bereich der Verkehrssicherheit und durch Projekte zur Kompetenzentwicklung in Ländern Lateinamerikas und Afrikas geprägt. Derzeit läuft ein Kooperationsprojekt mit der University of Namibia zum Aufbau eines Bauingenieurstudiengangs. Dort erfolgt die Mitwirkung bei der Entwicklung der Curricula und dem Aufbau der Laborausstattung, angestrebt wird eine langfristige Kooperation mit Studierenden- und Wissenschaftleraustausch. Der Lehrstuhlinhaber ist zudem Koordinator eines EU-Projektes zur Stärkung der Hochschulausbildung in Lateinamerika. Projektpartner sind sechs lateinamerikanische Universitäten und die TU Lissabon. Die Laufzeit des Projektes beträgt drei Jahre. Desweiteren wurde aktuell ein Projekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zur wissenschaftlich-technologischen Zusammenarbeit mit einer chilenischen Universität genehmigt. Die Laufzeit beträgt zwei Jahre, Thema ist die ressourcenschonende Regional- und Infrastrukturplanung. Im Rahmen dieser Kooperation wird eine Pilotstudie in einer Stadt durchgeführt, die im Februar 2010 bei dem verheerenden Erdbeben in Chile zerstört wurde.

Forschung & Lehre Baustatik

Baustatik ist ein Bindeglied zwischen der Technischen Mechanik und den konstruktiven Fächern im Bauwesen (Massivbau, Stahlbau, Holzbau, usw.). Sie stellt die Grundlagen für das werkstoff-orientierte Entwerfen, Bemessen und Konstruieren dar und ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Entstehung eines Bauwerks in allen Entwicklungsphasen. Baustatik befasst sich mit der Mo-dellbildung, Entwicklung der Rechenverfahren und Beurteilung der Berechnungsergebnisse zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens eines Bauwerks oder Bauteils.

Der Lehrstuhl für Baustatik ist dem Institut für Konstruktiven Ingenieurbau (IKIB) am Department Bauingenieurwesen der Fakultät IV der Universität Siegen zugeordnet. Lehrstuhlinhaber ist Prof. Dr.-Ing. habil. Chuanzeng Zhang. Der Lehrstuhl für Baustatik verfügt zurzeit über die folgenden personellen und apparativen Ausstattungen: • 3 Planstellen • Mehrere Drittmittelstellen • 1 Sekretariat • 1 Baustatiklabor • Hochleistungsrechner verschiedener Art • FEM- und BEM-Programme: Ansys, Abaqus,

InfoGraph, Sofistik, RIB, R-Stab, usw. • Präsentations- und Grafiksoftware: MS-

Powerpoint, Visio, Adobe-Photoshop, Adobe Page-Maker, Corel Draw, usw.

In der Lehre werden am Lehrstuhl für Baustatik die folgenden Veranstaltungen angeboten: • Technische Mechanik (Engineering Mechanics) • Baustatik (Structural Mechanics) • Baudynamik (Structural Dynamics) • Baustatik-Seminar (Structural Mechanics Seminar) Die oben genanten Fächer gehören zu den wichtigsten Grundlagenfächern für den Bachelor- und Masterstudiengang des Bauingenieurwesens.

In der Forschung kann der Lehrstuhl für Baustatik in den letzten Jahren eine ständige Steigerung in seinen Forschungsaktivitäten aufweisen. Mehrere Forschungsprojekte wurden bzw. werden am Lehrstuhl bearbeitet, die sowohl grundlagen- als auch praxisorientiert sind. Diese Projekte wurden/werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), von der Europäischen Union (EU), vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), vom Deutschen Akademischen Austausch Dienst (DAAD) und von der Industrie gefördert. Als Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls für Baustatik sind zu nennen: • Computer-gestützte numerische Berechungsverfahren (Randelementmethode, Erweiterte

Finite Elemente Methode, Netzfreie Methode, usw.) • Bruch- und Schädigungsanalyse von Bauteilen • Anisotrope Werkstoffe unter Stossbeanspruchungen (z. B. Verbundwerkstoffe) • Dynamische Analyse intelligenter Werkstoffe und Bauteile (z. B. Piezokeramik) • Dynamische Analyse multifunktionaler Werkstoffe (z. B. Gradientenwerkstoffe) • Ermüdungs- und Lebensdaueranalyse von Bauteilen • Mechanisches Verhalten von Bauteilen aus rezykliertem Beton • Feuerwiderstand von Bauteilen aus Hochleistungsbeton • Erdbebenwiderstand von Bauteilen aus Hochleistungsbeton

Die Forschung am Lehrstuhl für Baustatik ist stark interdisziplinär ausgerichtet und findet unter internationaler Beteiligung statt. Seit Jahren bestehen internationale Kooperationen mit vielen Universitäten und Forschungseinrichtungen im Ausland. Durch die Forschungsarbeiten und die internationalen Kooperationen hat der Lehrstuhl für Baustatik in den letzten Jahren eine Vielzahl von wissenschaftlichen Veröffentlichungen publiziert.

Praxisnähe Prof. Dr.-Ing. habil. Chuanzeng Zhang

0271 / 740-2173 c.zhang@uni-siegen.de

www.baustatik.uni-siegen.de

Aktuelles Projektbeispiel Funktional gradierte Werkstoffe und Bauteile Funktionale Gradientenwerkstoffe (Functionally Gradient Materials bzw. FGMs) sind eine neuar-tige Werkstoffklasse von Verbundwerkstoffen, bei denen abrupte Übergänge zwischen den ver-schiedenen Werkstoffphasen vermieden werden sollen. Im Idealfall sollen sie kontinuierliche Eigenschaftsprofile über das gesamte Bauteilvolumen besitzen, die optimal auf die beabsichtig-ten Anwendungen zugeschnitten sind. Eine kontinuierliche Variation der Materialeigenschaften kann durch die stoffliche Zusammensetzung, geeignete Prozesstechnologien oder Bearbeitungs-verfahren erzielt werden. Dadurch können im Prinzip alle erdenklichen Werkstoffeigenschaften (wie z. B. Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit, Bruchzähigkeit, Verschleißbeständigkeit, Korrosionsbe-ständigkeit, Bioverträglichkeit, usw.) einstellbar sein, die sich gezielt für bestimmte Anwendun-gen maßschneidern lassen. Gradientenwerkstoffe können jedoch auch Funktionseigenschaften aufweisen, die durch einen direkten Materialübergang nicht erzielt werden können. Gradienten-werkstoffe haben potenzielle und innovative Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt (z. B. Hitzeschutz- oder Wärmedämmschicht), Umwelt- und Energietechnik (z. B. Gasturbinen), Reak-tortechnik (z. B. Brennstoffzelle), Medizintechnik, Biomaterialien, Schichttechnologie, Halbleite-technik und Lichtleittechnik. (a)

(c)

(b)

(d)

(e)

Abbildung: (a) Gradientenwerkstoff; (b) Klassischer Verbundwerkstoff; (c) Gradierter Hohlzylinder unter einem plötzlichen Innendruck (Stoßbelastung); (d) Umfangsspannungen am Innen- und Außenrand; (e) Einfluss der Materialgradierung auf die Umfangsspannung.

0.5α =

A