Research projects

Optimization of support system for urban deep excavations with machine learning techniques
Productivity in the construction sector, particularly in soil excavation, has stagnated for decades. The main advances were made 30 years ago with the development of finite element simulation tools. Today, planning an excavation for a building is still based on a long human process of trial and error. At the same time, important steps are being taken to unify data models for different construction professions. Important progresses are also being made in the field of soil cartography in Switzerland, such as SwissTopo. The development of these models will provide large amounts of numerical data describing the different parameters and stages of building construction and in particular excavation in a given soil environment. The underlying scientific question is about the usability of such data to improve methods and knowledge about geotechnical structure design. More specifically, the objective of the OptiSoil project is to use this data to apply artificial intelligence algorithms using machine learning techniques to develop innovative excavation design techniques that optimize stability, risk and cost constraints.

Evaluation des dommages sur les structures causés par les coulées de laves torrentielles
Les glissements de terrain et laves torrentielles sont parmi les dangers naturels les plus courants sur le territoire suisse, mais aussi parmi les plus compliqués à prévoir et modéliser. Selon un communiqué de presse datant d'avril 2018, le gouvernement suisse a d'ailleurs autorisé les mesures nécessaires pour l'alerte en cas de glissements de terrain dans le cadre du projet «Optimisation de l'alerte et de la transmission de l'alarme».

Modélisation physique de la propagation d'avalanches rocheuses ' Influence des caractéristiques de la masse au départ
Compared to other landslide movements, rock avalanches are catastrophic events involving a huge volume of material (more than 1 million cubic meters) and characterised by sudden failure, high propagation speed and very long travel distance. Due to these features, when an event occurs, the ability of persons to take evasive actions is almost reduced to zero and the risk of fatalities is considerable. Because of their mass, stabilisation measures are hardly possible to prevent the departure. Because of their energy, protection measures along their path will be swept away and totally ineffective. As a consequence, the only way to prevent fatalities and reduce risk is to delineate the zones of the territory that could be reached by such events.

Modélisations physique et numérique de la zone endommagée autour de galeries dans une formation argileuse dans le contexte d'un dépôt géologique
The research aims at better describing and understanding the failure mechanisms and the anisotropic fracture patterns that develop during the construction of galleries in the Boom Clay formation (Belgium). For this purpose, experiments on thick-walled hollow cylindrical specimens that are mimicking at reduced-scale gallery excavation will be performed. A thorough testing campaign is foreseen with different testing conditions to assess their influence on the development and the evolution of the "Excavation Damaged Zone" (EDZ). In addition, numerical simulations of the hollow cylinder experiments will be performed in order to assess the capability of existing constitutive models to adequately reproduce the observed mechanical anisotropy.

TTV Project
Evaluation of green roofs consisting of vegetable gardens with biochar-based substrates and rainwater recirculation systems.

Project LASOL
The scale of this project provides a unique opportunity to consider the integration of soil value into spatial planning.

Supercritical flow in bend manholes
Hydraulic design of variable bend manhole geometries with supercritical flow based on hydrodynamic simulations.

Schwemmholz
Dams are civil structures indispensable to modern civilization, as they make available water for irrigation and electricity production, among others. In parallel, they can be a threat if not properly designed and operated. A particular risk that can potentially lead to dam failure is the blocking of the spillway inlet with driftwood or debris.

Sylvo - Utilisation de biochars de bois pour le traitement des eaux usées et de réinfiltration de nappes
Dans un proche avenir, développements agricole, urbain et industriel seront fortement liés à la disponibilité d’une eau de qualité (et seront concurrents pour celle-ci). Les modèles de changement climatique prévoient une modification temporelle des flux d'eau venant des réservoirs alpins avec des pics en sortie d'hivers et en fin d'été, ne correspondant pas aux pics de besoins (urbains, énergétiques, agricoles).

Efficacité de traitement d'un nouveau système de traitement des eaux de ruissellement de voies de chemin de fer
Les CFF doivent actualiser leurs systèmes de traitement des eaux de ruissellement des voies pour respecter les législations en cours. Des solutions techniques nouvelles sont recherchées, respectant les contraintes d'exploitation des voies. Le projet Léman 2020 entre Lausanne et Renens offre un site de test. Les performances hydrauliques et de dépollution d'un nouveau système de traitement des eaux de ruissellement sont mesurées. Outre la performance calculée, ce projet permet de redéfinir les besoins en termes de génie civil pour l'accueil de ces systèmes et la vérification ponctuelle de leur bon fonctionnement.

Smart clean city (SMACC)
Le Projet Smart-clean city (SMACC) vise à développer une méthode de traitement des eaux usées et eaux claires en utilisant des déchets verts urbains revalorisés sous forme de biochar.

BAROMaL
Recycled concrete aggregates optimized by machine learning

HaWoBat
Evaluating the potential of hardwood for use in construction and its contribution to the Swiss 2050 Energy Strategy.

PlaGra
Strength tests for the stands in Sierre’s ice rink

CASP
S&P C-Anchor: carbon-fiber fabric anchoring systems

ORCADEMO
Optimized Recycled Concrete mix design by Artificial intelligence image processing of DEMOlition waste

ArraTex
Pull-out tests for FRP laminate anchoring systems

ECon-BioLA
New Ecological CONcretes based on low-energy BIO-based artificial Lightweight Aggregates with multifunctional properties.

i-BioLAP
Initiation to pelletizing lightweight aggregates from biomass and cement (initiation to BIO-based Light Aggregate Pelletizing)

ARMO-Cure Innosuisse
Development of a maintenance and reinforcement system for corrugated steel pipes

Planchers en bois hybrides bi-axiales multifonctionnels
Le projet veut prouver la faisabilité technique d'un système de plancher, composé de bois et béton allégé par le bois (bois-béton « WooCon »), comme alternative aux prédalles en béton. Il est composé de multiples petites sections en bois massif comme coffrage perdu autoporteur, d'où les connexions sont optimisées par fabrication digitale, finalement intégrées dans un bois-béton monolithique coulé sur place, fournissant aussi des performances importantes physiques du bâtiment.

Multifunctionality features of alternative structural slab components made of wood-based light-weight concrete and technical flax-fiber textiles
The project targets at evaluating relevant multifunctionality properties and ecological impacts of new slab elements to be developed. It aims at identifying thermal properties of newly developed wood-based "bio-concretes", and at evaluating impacts of different conceptual designs for hybrid slabs on overall energy consumption of a case study building and eco-balance. The projects also envisages fabrication of a demonstrator, in view of a potential commercialization of the construction system.

NaturaBIM - Optimierter Gebäudeschutz vor Naturgefahren mit BIM
Das naturgefahrengerechte Bauen ist die logische Antwort auf die steigenden Gebäudeschäden infolge Naturereignissen. Die konzeptionellen und konstruktiven Lösungen hierzu sind vorhanden und erprobt, werden aber zu wenig beachtet.

Construire la densification des surfaces habitables urbaines en équilibre avec la nature
Toutes les prévisions démographiques prévoient que la densité de population des milieux urbains augmentera fortement ces prochaines décennies. Afin de lutter contre l'étalement des villes (étant principalement au détriment des surfaces agricoles et naturelles), ces dernières doivent alors être densifiées vers l'intérieur comme l'exige aussi la dernière loi de l'aménagement du territoire (LAT) et ceci sur la base d'un parc de bâtiments urbain bien âgé, divers et variable.

Analyse expérimentale du comportement mécanique de béquilles en BFUP et de leurs détails de connexion pour l'élargissement d'un pont caisson autoroutier
Dans le cadre de travaux de renforcement et délargissement de ponts autoroutiers, l'auteur du projet a proposé la mise en place de nouvelles béquilles en BFUP préfabriquées et connectées à la structure existante par des longrines en BFUP coulées sur place. Dans ce contexte, le laboratoire de structures de la Haute École d'Ingénierie et d'Architecture de Fribourg a été mandaté pour réaliser une série d'essais de laboratoire dans le but d'évaluer le comportement mécanique et la résistance des béquilles en BFUP ainsi que des détails de connexion entre les béquilles et la structure existante. Les résultats des essais ont permis de démontrer l'adéquation de la solution proposée par l'auteur du projet.

A multi-generation structural system for office buildings made with timber and ultra high-performance fibre reinforced concrete
The project is the result of a collaboration between Structural Xploration Lab (EPFL, Prof. Corentin Fivet, research leader) and Institute of Environnemental and Construction Technologies (HEIA, Prof. Dario Redaelli).

Analyse expérimentale de l'influence du trafic routier sur l'adhérence béton-BFUP
L'emploi des Bétons fibrés ultra-performants (BFUP) dans le cadre de réhabilitation ou de renforcement de ponts permet généralement un raccourcissement de la durée du chantier et une limitation de l'entrave au trafic routier. Afin d'exploiter de manière optimale cet avantage, il est cependant nécessaire de définir si une ouverture au trafic à proximité d'une zone de BFUP récemment mis en place risque de péjorer l'adhérence entre le BFUP et le béton ordinaire (BO) de support et de compromettre l'obtention d'un comportement mixte entre ces deux matériaux. Une étude expérimentale a été effectuée au laboratoire de structures de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg (HEIA), dans le but de déterminer l'évolution de l'adhérence entre le BFUP et le BO pendant les premières heures qui suivent la mise en place du BFUP, ainsi que les éventuelles conséquences de vibrations ou de sollicitations cycliques, appliquées entre 0 et 48 heures, sur les propriétés d'adhérence à 28 jours.

Verstärken von Fahrbahnplatten mit Textilbeton
Das Projekt arbeitet den Kenntnisstand zu Verstärkungen von Betonbauteilen mit Textilbeton gezielt für Kunstbauten auf - mit besonderem Fokus auf Fahrbahnplatten von Brücken - und stellt den Projektverantwortlichen damit Bemessungsgrundlagen zur Verfügung. Die Einpassung dieser relativ neuen Verstärkungsmethode in Schweizer Gepflogenheiten und Regelwerke bei der Tragwerksanalyse und Bemessung werden aufgezeigt. Kenntnislücken für die spezifische Anwendung von Textilbetonverstärkungen auf Betonbauteile von Kunstbauten werden identifiziert und allfällige weitere Forschungsbedürfnisse formuliert.

Utilisation de couches minces en BFUP pour le renforcement des murs en maçonnerie
Ce projet de recherche vise au développement de solutions techniques innovantes et peu invasives pour le renforcement parasismique des murs en maçonnerie grâce à l'emploi de couches minces et en Béton Fibré Ultra-Performant (BFUP). Le résultats du projet pourront être appliquées aussi bien à la remise en état des bâtiments existants qu'à la construction des nouveaux bâtiments. Le projet est le résultat d'une collaboration avec la Professeure Mylène Devaux.

Stratégie énergétique 2050 des transports publics SETP 2050
Les capacités routières et ferroviaires atteignent leurs limites physiques et l'absorption de l'augmentation de la mobilité par le rail est limitée et conduit à des investissements colossaux. De nouveaux systèmes souterrains se profilent (Cargo SousTerrain, Swissmetro NG) et devront être étudiés pour analyser leur contribution potentielle à la problématique. Le projet vise à analyser l'impact de ces solutions à l'horizon 2030-2050 dans la perspective de la stratégie énergétique 2015.

Création de parkings de covoiturage dans le canton de Fribourg
L'objet du mandat est de donner suite à la décision du Grand-Conseil de donner man-dat au Conseil d'Etat de créer des places de covoiturage aux sorties des autoroutes du canton de Fribourg. Il s'agira notamment de faire le point sur les expériences menées en Suisse et à l'étranger, tant en ce qui concerne les plateformes numériques d'échange que les infrastructures réalisées. Dans un second temps, cette étude permettra de formaliser des critères concernant l'opportunité, l'implantation, le dimensionnement et la gestion des infrastructures afin de cibler et d'optimiser les investissements consentis en la matière.