PhD-Stelle: Multiskalen-Modellierung und experimentelle Bewertung von volumetrisch vorgespanntem Beton

Materialwissenschaft und -technologie sind unsere Leidenschaft. Mit unserer Spitzenforschung leisten die rund 1'100 Mitarbeitenden der Empa wesentliche Beiträge zum Wohl der Gesellschaft für eine lebenswerte Zukunft. Die Empa ist eine Forschungsinstitution des ETH Domain.

Smart and Sustainable Resilient Performance-based Cementitious Composites for Adaptive Strengthening and Repair System (SURPASS) ist ein EU Horizon Forschungs- und Innovationsprojekt (2027-2031), das darauf abzielt, adaptive Verstärkungs- und Reparaturstrategien für alternde Infrastrukturen in aggressiven Umgebungen zu entwickeln. Das Projekt strebt die Entwicklung von Interventionsverfahren an, die dazu beitragen können, die Wartungskosten zu senken und die Zirkularität über den Lebenszyklus einer Struktur zu erhöhen. Die SURPASS-Lösungen kombinieren ökoeffizientes UHPFRC, das CO2-negative SCMs enthält, biobasiertes selbstheilendes, hybrides Faserdesign, Fe-SMA-basierte Selbstvorspannung und integriertes Structural Health Monitoring zu einem kohärenten System für dünne, langlebige strukturelle Interventionen. Es kann durch konventionelles Gießen für Standardanwendungen und durch 3D-Druck für komplexe oder nicht-planare Geometrien eingesetzt werden. Parallel dazu werden zirkuläre End-of-Life-Strategien Fasern zurückgewinnen, Feinanteile zu neuen kohlenstoffarmen Bestandteilen upcyclen und die strukturelle Wiederverwendung ermöglichen. Das Projekt umfasst 11 Partner weltweit, darunter Partner aus Europa, Kanada und Japan.

Ihre Aufgaben ###

Die Aufgaben des PhD an der ETHZ und der Empa im Rahmen von SURPASS sind wie folgt:

• Volumetrische Vorspannung von gegossenen und 3D-druckbaren SURPASS-Overlays unter Verwendung von Fe-SMA-Fasern.
• Meso-skalige Finite-Elemente-Modellierung von volumetrischen Vorspannungsmechanismen mit Fe-SMA-Fasern, einschließlich Aktivierung, Erholungspannung, Vorspannübertragung und Reaktivierung.
• Simulation auf Struktur-Ebene von SURPASS-Overlays in verstärkten Bauteilen, einschließlich parametrischer Finite-Elemente-Analysen zur Entwicklung von Ersatzmodellen (Surrogate Models) und zur Unterstützung des Digitalen Zwilling.
• Großmaßstäbliche experimentelle Bewertung von volumetrisch vorgespannten SURPASS-Overlays für nicht-planare Strukturen, einschließlich repräsentativer Anwendungen wie Tunnelverkleidungen, Bogenintrados und gekrümmte Brückensohlplatten.

Ihr Profil ###

Der Kandidat sollte einen Master-Abschluss in Structural Engineering (oder verwandten Ingenieurwissenschaften) mit einem starken Hintergrund in nichtlinearer Finite-Elemente-Modellierung, Strukturmechanik und Betonbau haben. Erfahrung oder Interesse an 3D-Betondruck ist ebenfalls wichtig. Zusätzliche Fähigkeiten, einschließlich Erfahrung in klein- und großmaßstäblichen experimentellen Untersuchungen und Kenntnisse über Formgedächtnislegierungen, wären von Vorteil. Ein starker Wunsch und die Motivation, wegweisende und innovative Lösungen im Bereich des Bauingenieurwesens zu finden, sind essenziell. Ausgezeichnete Englischkenntnisse (mündlich und schriftlich) sind obligatorisch. Kenntnisse der deutschen Sprache wären von Vorteil.

Unser Angebot ###

Wir bieten eine vielseitige, anspruchsvolle und vollständig finanzierte PhD-Stelle für 48 Monate in einem modernen Forschungsumfeld mit exzellenter Infrastruktur und regelmäßiger Betreuung. Die Doktorväterin des PhD-Studenten wird Prof. Dr. Eleni Chatzi sein, die den Lehrstuhl für Structural Mechanics and Monitoring an der ETH Zürich leitet. Der Kandidat wird an der Empa Dübendorf ansässig sein, wo die tägliche Forschung von Prof. Dr. Moslem Shahverdi und Dr. Saim Raza betreut wird. Die Stelle ist ab sofort verfügbar, sollte aber bis spätestens 1. März 2027 besetzt werden.

Wir leben eine Kultur der Inklusion und des Respekts. Wir begrüßen alle Menschen, die an innovativen, nachhaltigen und sinnvollen Aktivitäten interessiert sind – das ist es, was zählt.

Wir freuen uns auf Ihre vollständige Online-Bewerbung inklusive Motivationsschreiben, CV, Zeugnissen, Diplomen und Kontaktdaten von zwei Referenzpersonen. Bitte reichen Sie diese ausschließlich über unser Jobportal ein. Bewerbungen per E-Mail oder per Post werden nicht berücksichtigt.

Patricia Nitzsche, Stv. Leiterin Human Resources / Dep. Head Human Resources

Fragen? ###

Prof. Dr Moslem Shahverdi
Scientific Groupleader
Structural Engineering Laboratory

https://www.empa.ch/web/s303/advanced-structural-materials