Forschungsgebiete
Zukunftsorientierte Bauwerke
Dieses Grundbedürfnis moderner Gesellschaften steht im Zentrum der Forschung unserer Gruppe seit Prof. Kaufmann, nach langjähriger Tätigkeit in der Ingenieurpraxis, im Jahr 2014 als Professor für Baustatik und Konstruktion an die ETH Zürich berufen wurde. Unser Ziel ist es dabei, unnötige Verstärkungen bestehender Bauwerke zu vermeiden und effizientere Tragwerke zu entwerfen, die nicht nutzlos überdimensioniert sind – ohne dabei die Tragsicherheit und Robustheit zu beeinträchtigen und damit unverhältnismässige Risiken einzugehen. Die Bedeutung dieser Themen nimmt stetig zu, und ressourcenschonende Ansätze sind in unserem Bereich besonders wirkungsvoll, da Beton – nach Wasser – das meistverwendete Material der Welt ist. Eine der grössten Herausforderungen besteht darin, dass viele bestehende Bauwerke, wie auch nicht konventionell bewehrte Bauwerke aus innovativen Werkstoffen, den aktuellen Bemessungsnormen und deren Voraussetzungen nicht entsprechen, insbesondere aufgrund begrenzter Duktilität. Daher muss ihr Last-Verformungsverhalten bei der Bemessung berücksichtigt werden; die Kenntnisse über das Last-Verformungsverhalten von allgemein beanspruchten Beton-Flächentragwerken sind jedoch noch immer erstaunlich begrenzt. Dies ist daher ein zentrales Thema unserer Forschung.
Digitale Fabrikation
Dieser Bereich ist ein wichtiger Teil unserer Forschung seit unserer aktiven Beteiligung am Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) Digitale Fabrikation in Architektur und Bauwesen (NCCR dfab), wo wir derzeit das übergreifende Querschnittsthema "Fostering Implementation of Digital Fabrication Technologies" leiten. In diesem Querschnittsthema untersuchen wir tragsicherheitsrelevante Aspekte und koordinieren die sieben am Thema beteiligten Professuren. Darüber hinaus sind wir mit drei Doktoranden im NCCR dfab engagiert, welche (i) die Verwendung von gestrickten Textilien zur Bewehrung dünner gekrümmter Beton-Flächentragwerke untersuchen, (ii) das Potenzial einer Stahlfaserbewehrung für digital fabrizierte Betontragwerke erforschen und (iii) neue konzeptionelle Lösungen für digital fabrizierten Stahlbeton suchen (anstatt mit Robotern konventionelle Bauprozesse und Tragwerke nachzuahmen).
Tragwerksentwurf
Dieser Bereich, der viele Synergien mit zukunftsorientierten Bauwerken aufweist, steht seit jeher im Fokus von Prof. Kaufmann. Um sich in den ersten Jahren nach der Berufung nicht zu verzetteln, beschränkten sich die damit verbundenen Aktivitäten auf Brückenbauwettbewerbe, an denen er entweder aktiv mit seiner ehemaligen Firma oder als Jurymitglied teilnahm. Nun, da die Professur etabliert ist, widmen wir uns grundlegenderen Fragestellungen im Bereich Tragwerksentwurf, beginnend mit einem Projekt zu innovativen Tragwerkskonzepten für Autobahnüberführungen. Zudem tragen wir wesentlich zur erfolgreichen interdisziplinären ETH+-Initiative "Computationally Augmented Design in Architecture and Construction" (Design++) bei, die 2019 genehmigt wurde und 2020/21 umgesetzt werden soll. Design++ zielt darauf ab, durch den Einsatz maschinellen Lernens, künstlicher Intelligenz und virtueller Realität signifikante Fortschritte im Entwurfsprozess zu erzielen, wozu auch eine neue Professur für Augmented Computational Design aufgebaut wird. Dabei werden wir die Integration dieser Themen in die Lehre unseres Departements koordinieren und gemeinsam mit GramazioKohler Research das Immersive Design Lab betreiben.
