Labore und Werkstatt

Im Bodenmechanischen Labor des Lehrstuhls für Bodenmechanik, Grundbau und Umweltgeotechnik stehen eine Vielzahl von Versuchseinrichtungen zur Verfügung. Dazu gehören Standardversuche zur Ermittlung klassischer Baugrundeigenschaften als auch eine große Bandbreite von speziellen Versuchseinrichtungen für die Forschung. Themenschwerpunkte der experimentellen Forschungsarbeiten sind das Verhalten von Böden bei zyklischer und dynamischer Beanspruchung, das Verhalten teilgesättigter Böden und Tone sowie das Verhalten modifizierter Böden.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Bodenmechanik, Grundbau und Umweltgeotechnik.

Im EPB-Labor des Lehrstuhls für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb können die wesentlichen Eigenschaften von Konditionierungsmitteln und konditionierten Lockergesteinen untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Konditionierung bzw. als Stützmedium evaluiert werden. Zu den in Laborversuchen bestimmbaren Eigenschaften gehören für die Konditionierungsmittel beispielsweise die Dichte und das Drainageverhalten (Schaum) oder für konditionierte Böden die Konsistenz bzw. die Verarbeitbarkeit, die Wasserdurchlässigkeit, die Kompressibilität, die Dichte oder auch die Scherfestigkeit.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb.

Die Fakultätswerkstatt verfügt über einen vielseitigen Maschinenpark mit diversen konventionellen als auch modernen CNC-gesteuerten Zerspannungsmaschinen. Ein vollausgestattetes Wasserstrahl-Schneidsystem steht für Schneidaufgaben mit hohen Anforderungen an Genauigkeit und Geschwindigkeit ebenfalls zur Verfügung. Das spezialisierte Werkstatteam, bestehend aus Feinmechaniker*innen und Techniker*innen des Maschinenbaus, fertigt individuelle Versuchs- und Prüfeinrichtungen für ein breites Anwendungspektrum aus Grundlagenforschung, Lehre und Exklusivforschung der Industrie.

Informationen folgen in Kürze.

Windkanalversuche gelten seit vielen Jahren zu den wichtigsten Entscheidungshilfen bei komplexen aerodynamischen Fragestellungen. So werden im Grenzschichtwindkanal raue und turbulente atmosphärische Winde und somit naturgetreue Stürme für Bauwerksuntersuchungen nachgebildet.

Weiterführende Informationen sowie einen virtuellen Windkanalrundgang finden sich auf der Website der Arbeitsgruppe für Windingenieurwesen und Strömungsmechanik.

Am Lehrstuhl für Baustofftechnik stehen innovative Mehrfachprüfstände zur Verfügung, die eine gleichzeitige zyklische Beanspruchung verschiedener Betonprobekörper ermöglichen und deren Ermüdungsverhalten sowohl im Druck- als auch im Zug- und Biegeschwellbereich bei sehr hohen Lastwechselzahlen untersuchen können.

Die gut ausgestatteten Labore des Lehrstuhls für Baustofftechnik bieten ein breites Spektrum an materialtechnologischen Untersuchungsmöglichkeiten, wie z. B. die Bestimmung des Chlorideindringwiderstandes und des Frost-Tausalz-Widerstandes von Beton, die Beurteilung des Betonangriffs durch Sulfattreiben, Alkali-Kieselsäure-Reaktion oder Säureangriff auf Beton, die Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften von Beton und Mörtel, chemische und physikalische Analysen von anorganischen Stoffen sowie mikroskopische Gefügeuntersuchungen von Beton und Mörtel.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Baustofftechnik.

Mithilfe des Q400 Messsystems von Limess werden 3D Vollfeldmessungen von Dehnungen im Rahmen eines am Lehrstuhl neu entwickelten Experiments eingesetzt, bei dem inhomogene Verzerrungsfelder appliziert und somit verschiedenste Parameter nichtlinearer, anisotroper Eigenschaften aus einem einzelnen Versuch bestimmt werden können.

Mechanische Eigenschaften unter kombinierten Druck/Zug-Torsionsbelastungen können sowohl in der servohydrodraulischen Prüfmaschine Schenk-Trebel mit Doli-Steuerung (Druck-/Zugbelastung bis 160 kN, Torsionsmoment 1kNm bei +-50°, Prüffrequenz bis 100 Hz, Prüfgeschwindigkeit bis 15 m/s) als auch mit der mechanischen Prüfmaschine Schenk-Trebel mit Doli-Steuerung (Druck-/Zugbelastung bis 50 kN, Torsionsmoment bis 0,3kNm bei 360°, Prüffrequenz bis 5 Hz, Prüfgeschwindigkeit bis 500 mm/min) analysiert werden.

Rheologische Eigenschaften wie z.B. das Fließverhalten, die Deformationsstabilität, das Kriech- und Relaxationsverhalten sowie Thixotropie und Rheopexie können bei Temperaturen von -40°C bis 200°C mithilfe des luftgelagerten Rheometer MCR 301 von Anton Paar (Frequenzbereich 10-5 – 102 Hz, Scherraten 10-5 – 104 s-1) untersucht werden.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Mechanik – Kontinuumsmechanik.

Das Labor des Lehrstuhls für Verkehrswegebau eröffnet die Möglichkeit, Baustoffe für den Straßenbau zu charakterisieren, ihre Leistungsfähigkeit zu untersuchen und darauf aufbauend zu optimieren. Die Schwerpunkte liegen hier neben den allgemeinen bautechnischen Prüfungen auf dem Gebiet des Gebrauchsverhaltens des Bindemittels „Bitumen“ sowie des Asphalts, dem Einsatz von Sekundärrohstoffen in gebundenen und ungebundenen Schichten des Straßenaufbaus und den Oberflächeneigenschaften von Straßen. Ziele sind hier insbesondere die Dauerhaftigkeit der Straße, die Schonung natürlicher Ressourcen, die Weiterentwicklung innovativer Asphaltbauweisen und die Verringerung der Umweltbelastung trotz auch zukünftig zunehmenden Verkehrs.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Verkehrswegebau.

Im Labor für aktive Schwingungsreduktion werden fortgeschrittene Regler für Smart Structures entwickelt und implementiert. Das Labor verfügt über Systeme zur Hardware-in-the-Loop (HiL) Implementierung von fortgeschrittenen Regelungsmethoden.

Für die aktive Schwingungsreduktion werden Regelkreise entworfen, in denen piezoelektrische Aktoren und Sensoren sowie laserbasierte Sensoren eingesetzt werden. Dem eingesetzten Reglerspektrum gehören robuste, optimale, sliding-mode, fuzzy, Disturbance Rejection Controller und andere fortgeschrittene Regelungstechniken an. Die Implementierung der Regelkreise erfolgt mit Hilfe von Matlab/Simulink im HiL-System dSPACE. Für modellbasierte Regelungstechniken werden experimentell identifizierte und numerische Modelle eingesetzt.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des AG Mechanik Adaptiver Systeme.

Das Labor für experimentelle Modalanalyse und Maschinendiagnostik bietet im Rahmen der Projekte und Lehrveranstaltungen experimentelle Untersuchungen des Schwingungsverhaltens sowie die Diagnostik verschiedener Strukturen und Systeme an.

Viele schwingungsinduzierte Probleme in der Praxis lassen sich durch sorgfältige Analyse des Schwingungsverhaltens klassifizieren und dementsprechend erfolgreich beseitigen. Im Labor für experimentelle Modalanalyse und Maschinendiagnose stehen Experimentierprüfstände zur Verfügung, die für die Analyse und Lösung der Schwingungsprobleme eingesetzt werden.

Die Experimentierumgebung des Labors gibt den Studierenden der Ingenieurfachbereiche die Möglichkeit, ihr theoretisches Wissen zu vertiefen sowie durch praktische Anwendungen ein höheres Verständnis für die in der Praxis auftretenden Schwingungsprobleme zu erlangen. Für Gäste und Partner aus der Industrie, insbesondere KMU, bietet das Labor praxisorientierte Lösungen für die Modalanalyse durch experimentelle Schwingungsuntersuchungen, Datenakquise und Messdatenauswertung an.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des AG Mechanik Adaptiver Systeme.

Im Laserlabor werden Ultraschallmessungen zur zerstörungsfreien Untersuchung (nondestructive Testing – NDT) durchgeführt.

In der AG Mechanik adaptiver Systeme ist ein Labor für berührungslose Schwingungsmessungen im Sub-Nanometerbereich eingerichtet. Das Labor verfügt über ein leistungsfähiges, hochsensitives laserbasiertes System, das durch präzise automatisierte Positionierung des Messkopfs mit Fahrwegen von bis zu 800 x 1600 x 350mm die Untersuchung verschiedener mineralischer Proben ermöglicht. Das System wird zur Untersuchung der Vorauserkundungsmöglichkeiten im maschinellen Tunnelbau (SFB 837, Teilprojekt A2) sowie für zerstörungsfreie Untersuchungen vielfältiger Materialien mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit eingesetzt.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des AG Mechanik Adaptiver Systeme.

Der Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik verfügt über ein modernes Analyselabor mit physikalisch-chemischen, als auch mikrobiologischen Schwerpunkt.

Das mikrobiologische Analyselabor der gentechnischen Sicherheitsstufe S1 verfügt neben einer molekularbiologischen Standardausstattung über ein konfokales Laserscanningmikroskop zur Fluoreszenz In-situ-Hybridisierung und zur Biofilm-Analytik. Neben Analysen im Rahmen von Forschungsprojekten werden in den Laboren auch studentische Praktika sowie Abschlussarbeiten durchgeführt.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik.

Feuer in einem Tunnel oder in einem Hochbau ist nicht nur für Menschen eine direkte Bedrohung, sondern kann ab Temperaturen von ca. 300 °C auch die Konstruktion selbst schädigen. Weitet sich der Brand ungebremst aus, so können gerade bei Innenräumen schnell Temperaturen >1000°C erreicht werden.

Für Untersuchungen an Baustoffen und -teilen unter solch massiven thermischen Belastungen verfügt der Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb über einen Testofen in modularer Bauweise. Hiermit ist eine exakte Kontrolle der Temperaturentwicklung und die Belastung der Bauteile während der Durchwärmung, möglich. Eine Kombination von nur 4 Grundelementen ermöglicht die Realisierung von verschiedenen Ofenkammern. Das Stabilitätsverhalten von Tragwerken bei außergewöhnlichen Temperatur-Einwirkungen kann so auch unter Last untersucht werden. Jedes Wandmodul ist dafür einzeln ansteuer- und regelbar und verfügt dabei über eine Heizleistung von 9 kW. Mithilfe dieses Testofens sind Untersuchungen bei einer Aufheizrate von > 50K/Min und maximalen Temperaturen von bis zu 1.200 °C möglich.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb.

Der Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik verfügt über ein modernes Analyselabor mit physikalisch-chemischen, als auch mikrobiologischen Schwerpunkt.

Das physikalisch-chemische Labor ist für die Analyse einer großen Bandbreite an abwassertechnischen Standardparametern ausgestattet und die regelmäßig weiterentwickelt werden. Viele Analysen werden nach standardisierten Verfahren durchgeführt, zusätzlich werden davon abweichend hauseigene Methoden entwickelt. Zur instrumentellen Ausstattung zählen zum Beispiel diverse Ionen- und Gaschromatographen, eine GC-MS, ein Partikelanalysator, AAS und ICP sowie ein GCC-IRMS zur Analyse von Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotopenverhältnissen.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik.

Im Bereich der Konstruktionsteilprüfung befindet sich der Spritzbetonversuchsstand SCOTT (Sprayed COncrete Testing unit for Tunnelling) zur großtechnischen Herstellung von Spritzbetonproben. Die zentrale Einheit des Versuchsstandes stellt ein technisch hochentwickelter Spritzroboter dar, mit dem definierte und konstante Randbedingungen eingestellt sowie kontrollierte Bewegungen der Spritzdüse vorgenommen werden können.

Zur Sicherung konventioneller Tunnel ist Spritzbeton unverzichtbar. Daher betreibt der Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb den Versuchsstand SCOTT (Sprayed COncrete Testing unit for Tunnelling). Zentrales Element des Versuchsstandes ist ein KUKA-Industrieroboter, mit dem kontrollierte Bewegungen der Spritzdüse vorgenommen und damit vergleichende Untersuchungen unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden können. Mithilfe der SPS-Steuerung erfolgt eine Erfassung aller versuchsabhängigen Variablen in Echtzeit (bspw. Rückprall, Fördermenge etc.), welche im Anschluss zu Auswertungszwecken zur Verfügung gestellt werden. Eine Variation einzelner Parameter, wie beispielsweise Beschleunigermenge oder Zuschlagskorn, ist somit möglich. Der zum Versuchsstand gehörende Bohr- und Sägestand ermöglicht zudem die Herstellung alle Prüfkörpergeometrien. Damit ist die Durchführung aller Qualitätsprüfungen von Spritzbeton gemäß DIN möglich. Dies inkludiert auch die notwendigen Untersuchungen zur Frühfestigkeitsentwicklung.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb.

Das TLB-Bentonitlabor verfügt über Versuchseinrichtungen, um das Interaktionsverhalten von Bentonitsuspensionen mit verschiedenen Böden praxisnah zu untersuchen und die Suspensionseigenschaften gezielt an die geologischen Randbedingungen von Baumaßnahmen anzupassen (z.B. Eindringverhalten mit und ohne Aufladung, Stützdruckversuche, Druckluftversuche).

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb.

Die Versuchseinrichtung des Lehrstuhls für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik besitzt einen Anschluss an die Kläranlage Bochum Ölbachtal des Ruhrverbandes und ermöglicht so Versuche im labor- und halbtechnischen Maßstab, die mit unterschiedlichen Abwasserqualitäten durchgeführt werden können. Die technische Ausstattung umfasst u.a. aerobe und anaerobe Reaktoren, Filtersysteme und Gasanalytik.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik.

Im Virtual Reality Labor (VR-Lab) werden Methoden und Konzepte für eine digitale Begehung von Bauwerken und planungsorientierte Werkzeuge geschaffen, gestützt durch Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) Technologien.

Zum Kern-Equipment des VR-Labs zählen unter anderem die VR- und AR-Brillen, gestengesteuerte Touch-Tische und eine VR-Wand. Zusätzlich ist das Labor mit einer VR-Treadmill ausgestattet, durch welche innovative Möglichkeiten zur Bewegung in VR untersucht werden können. Mithilfe von neu aufkommenden VR-Technologien, wie der HTC-VIVE oder der Hololens, werden BIM-basierte Ansätze immersiv und interaktiv aufbereitet, sowie in Forschungsprojekte eingebunden. Der technologische Fortschritt ermöglicht es hier völlig neue Arbeitsweisen für eine BIM-basierte Arbeitsweise im Bauwesen zu entwickeln.

So wurden bereits im Rahmen von Projekten im VR-Labor Themen erarbeitet, wie die virtuelle Planung von Absperrungen für die Arbeitssicherheit, virtuelle Begehung einer Tunnelbohrmaschine (TBM) oder kollaborative und interaktive Modellierung von Linienführungen im Tunnelbau. Zu den generellen Tätigkeiten im VR-Lab gehört demnach die Aufbereitung von modellbasierten Inhalten und die Entwicklung von Interaktionsmethoden.

Weiterführende Informationen finden sich auf der Webseite des Lehrstuhls für Informatik im Bauwesen.