Adaptive Struktur: Diese Fußgängerbrücke passt sich dem zu tragenden Gewicht an

Auch der Bausektor wird seine Bemühungen in Sachen Klimaschutz in den nächsten Jahren weiter erhöhen müssen. Denn große Bauwerke verbrauchen immer auch gewaltige Mengen an Ressourcen und Energie. Dies hängt teilweise auch mit den geltenden Sicherheitsstandards zusammen. Denn tragende Elemente müssen so konzipiert werden, dass sie auch Extremsituationen überstehen – etwa Erdbeben oder besonders schwere Lasten. In der Realität werden diese Fähigkeiten aber nur sehr selten benötigt. So wurden bestimmte Brücken so errichtet, dass auch Panzerkolonnen diese unbeschadet passieren können. Tatsächlich sind Panzer hierzulande glücklicherweise aber nur selten auf öffentlichen Straßen unterwegs. Forscher der technischen Hochschule in Lausanne haben daher nun einen komplett neuen Ansatz präsentiert: Adaptive Strukturen, die sich automatisch an die aktuell zu tragende Last anpassen.

Sensoren messen die aktuelle Belastung und lösen Anpassungen aus

Veranschaulicht wurde das Konzept mithilfe eines ersten Prototyps. Dabei handelt es sich um eine Fußgängerbrücke. Die einzelnen Strukturelemente statteten die Forscher jeweils mit einem Dehnungssensor, einem optischen Tracking-System sowie einem sogenannten Aktor aus. Letzterer hat die Aufgabe, die elektrischen Signale in mechanische Bewegungen umzusetzen. Dadurch wird es möglich, dass sich die Strukturen jederzeit an die aktuelle Belastung anpassen können. Letztlich könnte dadurch eine grundsätzlich deutlich schlankere Bauweise ermöglicht werden. Dies wiederum hätte erhebliche Einsparungen bei Material und Energieverbrauch zur Folge, selbst wenn man den zusätzlichen Energieverbrauch der Sensoren und des mechanischen Systems mit einberechnet. Auch die Lebensdauer der Konstruktionen soll sich erhöhen. Aufwändige Instandsetzungen wären dadurch seltener nötig.

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Sicherheitsfragen stehen bei der Zulassung im Fokus

Die Forscher betonen zudem, dass Brücken nur eine mögliche Form der Anwendung des neuen Konzepts sind. Tatsächlich könnte der gesamte Städtebau von der neuartigen Bauweise profitieren. So könnten Hochhäuser zukünftig deutlich schmaler konzipiert werden, was zusätzliche Flächen in den Innenstädten freigäbe. Bis dahin müssen die Forscher ihr System aber zunächst noch offiziell von den Behörden genehmigen lassen. Im Fokus dürfte dabei vor allem die Frage stehen, wie autonom die Funktionsweise tatsächlich ist. So muss etwa geklärt werden, was im Falle eines Stromausfalls passiert. In diesem Punkt können die Forscher zumindest teilweise Entwarnung geben: Die Bauwerke stürzen dann nicht sofort ein. Denn sie verfügen auch weiterhin über ausreichend tragende Elemente. Um offiziell zugelassen zu werden, müssen die Forscher aber wohl noch die Frage beantworten, was passiert, wenn Stromausfall und außergewöhnliche Belastung gleichzeitig auftreten – etwa bei einem Wirbelsturm?

Via: EPFL