Forschungsprofil

Forschung am Institut für Straßenwesen

Ziel ist, systematisch neue Zusammenhänge zu erkennen und in einem größeren Zusammenhang erklärend darzustellen.

In der Forschung konzentriert sich das Institut aus verschiedenen Gründen auf Teilgebiete, die unter Berücksichtigung vieler Faktoren wie Nachfrage, eigene Fähigkeiten und Positionierung anderer, vergleichbarer Fachgebiete und Institutionen festgelegt wurden.

Das Institut versucht entsprechend seiner Rolle als universitäre Institution vorrangig Lösungen für Probleme zu erarbeiten, die die Gesellschaft in zehn bis fünfzehn Jahren bewegen. Es betreibt dazu bereits heute Problemanalyse und Grundlagenforschung und bereitet deren Umsetzung in die Praxis vor. Dies schließt nicht aus, dass – insbesondere zur Stärkung des Praxisbezugs – auch Probleme mit näherem Zeithorizont bearbeitet werden, wenn diese im Zusammenhang mit den langfristigen Zielen stehen.

Das Institut entwickelt und benutzt dazu modellorientierte Verfahren, die das menschliche oder materialbezogene Verhalten der Forschungsgegenstände abbilden, und damit ermöglichen, die Ursache–Wirkungs-Zusammenhänge zu erschließen und deren Kenntnis zur systematischen Weiterentwicklung zu nutzen. Dies ist in den derzeit von erfahrungsbezogener Forschung geprägten Bereichen eine besondere Herausforderung. Für die Modellierung werden bevorzugt moderne numerische Verfahren verwendet und weiterentwickelt wie z.B. Finite-Element-Methoden oder die vom Institutsleiter entwickelte „Darmstädter Risiko-Analyse Methode (DRAM)“.

Insbesondere interessiert sich das Institut dabei für das Systemverhalten bestimmter Teile des Straßenwesens, das wegen seiner Komplexität, seiner Vielschichtigkeit und seines Umfangs alleine nicht bearbeitet werden kann. Kooperationen innerhalb und außerhalb der Disziplin sind daher ausdrücklich erwünscht.

Forschungsschwerpunkte

Das Institut wendet eine in Darmstadt entwickelte Methode an, um komplexe Systeme mit relevantem menschlichen Verhalten systematisch, interdisziplinär und verfeinerbar mit mehrdimensionalen statistischen Verteilungen zu beschreiben.

Aktuelle Bearbeitungsschwerpunkte sind:

  • Modellierung des risikorelevanten menschlichen Verhaltens
    • Konzeption eines quantitativen modularen Risikomanagement-Tools für Straßentunnel
    • Modellierung des Fahrerverhaltens vor unerwartet engen Kurven
    • Modellierung des Fahrerverhaltens bei Spurwechseln auf Autobahnen
    • Modellierung des Fahrerverhaltens bei Rettungsdiensteinsätzen
  • Wahrnehmung von Verkehrszeichen bei Nacht und bei Tag
    • Technische Ausgestaltung
    • Bewertung der Konkurrenz zu anderen Informationsangeboten (insbesondere Werbung)

Die Konzeption und Ausführung von Verkehrsbefestigungen unterliegt einem ständigen Verbesserungsdruck. Die spezifischen Lasten steigen kontinuierlich und erreichen auf hochbelasteten Verkehrsflächen derzeit den Grenzbereich der möglichen Materialbelastung. Außerdem sind Straßenbefestigungen einer stetigen Differenzierung und Spezialisierung unterworfen, um den spezifischen Anforderungen von Verkehrsflächen gerecht zu werden. Ziel der Arbeit in diesem Bereich ist, die Bauweisen und Materialien zielgerichtet so zu verbessern, dass sie diesen Anforderungen gerecht werden. Dazu werden Erfahrungen aus der Praxis systematisch dokumentiert, Versuchsstrecken begleitet, – in Zusammenarbeit mit dem Laborbereich – Laborversuche fort- und neu entwickelt sowie – in Zusammenarbeit mit dem Modellierungsbereich – versucht, die Einflussparameter für bestimmtes Materialverhalten zu erschließen.

Aktuelle Bearbeitungsschwerpunkte sind:

Offenporige Asphalte (OPA)

  • Wasserdurchlässiger Asphalt (WDA)
  • Kompaktasphalt
  • Verbesserungen bei Erhaltungsbauweisen

Die Bearbeitung erfolgt in Kooperation mit dem Fachgebiet Werkstoffmechanik des Fachbereichs (Ltg. Prof. Dr.-Ing. Michael Vormwald), das im Bereich Schädigungs- und Bruchmechanik ausgewiesen ist. Ziel der Arbeit ist, Asphaltverhalten mit entsprechend angepassten Finite-Element-Modellen so zu beschreiben, dass Vorhersagen zum Materialverhalten im Makro- und Mikrobereich möglich werden.

Aktuelle Bearbeitungsschwerpunkte sind:

  • Strukturbewertung insbesondere mit dem FWD
  • Modellierung der Wirkungsweise der Polymerzugabe in Asphalt
  • Mesomodellierung von Asphalt

Ziel dieses Bereichs ist, die Eigenschaften der Straßenoberfläche, insbesondere aber auch die Veränderung durch Verkehr und Umwelteinflüsse systematisch, möglichst modellhaft zu beschreiben und zu erklären.

So würde z.B. die Modellierung der Griffigkeitswerte erlauben, die Genauigkeit der Griffigkeitsmessungen erheblich zu steigern, indem die zu einem beliebigen Zeitpunkt ermittelten Messwerte auf ein schwankungsunabhängiges Vergleichsniveau zurückgerechnet werden können.Außerdem könnten aus dieser modellhaften Beschreibung effektive Maßnahmen zur Herstellung und Erhaltung der Griffigkeit in Abhängigkeit von jeweiliger Verkehrsmenge und anderen, auch griffigkeitssteigernden Beanspruchungen hergeleitet werden.

Das Institut ist ständiges Mitglied in der Gütegemeinschaft Griffigkeitsmessungen. Diese steht seit ihrer Gründung 2004 für hochwertige Griffigkeitsmessungen durch die Einhaltung eigens auferlegter hoher Qualitätsstandards und unterstützt bei der Auswahl geeigneter Messsysteme.

Profilprägende Kompetenzen

Prof. Dr.-Ing. J. Stefan Bald

Regierungsbaumeister:

  • Interesse an komplexen, interdisziplinären Fragestellungen, die nur in Kooperation zu lösen sind; dazu entsprechend breit angelegtes Grundlagenwissen
  • Erfahrungen mit der nummerischen Modellierung von Zusammenhängen (Vertieferarbeit: Integration von Beton-Werkstoffverhalten in ein FEM-Programm; Dissertation: Umgang mit mehrdimensionalen statistischen Verteilungen)
  • Interesse und Kompetenz im Spannungsfeld von Technik und Recht (Tätigkeit im höheren bautechnischen Verwaltungsdienst)

Akad. Dir. Dr.-Ing. Stefan Böhm

Vereidigter Sachverständiger für Straßenbaustoffe (Boden, Mineralstoffe, Asphalt)

Leiter der Amtlichen Prüfstelle für das Straßenwesen in Hessen

  • Langjährige Erfahrung im Umgang mit Straßenbaustoffen und -bauweisen
  • Langjährige Erfahrung in der Anwendung von Laborverfahren im Straßenwesen
  • Besonderes Interesse am Zusammenführen von wissenschaftlicher Entwicklung und praktischer Umsetzung