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Erdbebensicher bauen mit intelligenten Textilien

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Erdbebensicher bauen mit intelligenten Textilien

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Wer auf einer Straße fährt, hofft natürlich, dass sie nicht unter seinem Auto wegbricht. Aber wie sicher können wir wirklich sein? Durch den Klimawandel dürften Erdrutsche und Absackungen wahrscheinlicher werden. Forscher und Ingenieure suchen also nach neuen Konstruktionsmethoden und Baustoffen, um Straßen und Gebäude erdrutschsicherer zu machen.

Ingenieure des europäischen Multitexco-Forschungsprojekts testen in Spanien eine neue Methode zur Unfallverhütung. Für das Experiment wird ein Fahrdamm aus verdichteter Erde aufgeschüttet. Auf verschiedenen Ebenen in der Struktur wird ein spezielles Textilnetz eingearbeitet. “Das Netz hat generell zwei Funktionen”, erklärt Werkstoffingenieur Paolo Corvaglia. “Erstens verstärkt es die Konstruktion. Und zweitens kann es dabei helfen, Verformungen zu entdecken. In diesem Experiment messen wir Verformungen, Bewegungen des Bodens, mit Hilfe eines faseroptischen Sensors, der bei der Produktion in das Netz eingeflochten wurde.”

Im Grunde wird dieselbe Glasfaser-Technologie genutzt wie bei der Telekommunikation. Bei dem Experiment werden die dünnen Kabel aber als Sensoren verwendet. Um die Funktion zu testen, setzen die Ingenieue den Fahrdamm unter Wasser. Der Damm verformt sich in seinem Inneren, dadurch entsteht Druck auf das darin vergrabene Netz, und dieser wird von den integrierten Sensoren registriert. Werkstoffingenieurin Angela Coricciati erläutert, wie der Sensor funktioniert: “Wir senden einen Lichtstrahl hindurch, und analysieren das reflektierte Signal. Dadurch können wir die Abweichungen messen, die der Sensor registriert hat. Und so kann man Punkt für Punkt recht schnell definieren, welche Verformungen es gegeben hat.”

Ingenieure und Forscher sehen viele Vorzüge der Glasfaser im Vergleich zu anderen Sensoren. Die Fasern können Daten sammeln und weiterleiten. Sie sind relativ kostengünstig und unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern, die gerade im Bau entscheidenden Einfluss haben können. Glasfasern lassen sich auch in der Nähe von entflammbaren Materialien verwenden. Durch sie fließt kein Strom, sondern Lichtwellen. Glasfasern brauchen auch keine elektrischen Versorgungsleitungen. “Es sind sehr stabile Sensoren”, lobt Paolo Corvaglia. “Sie müssen nicht ständig wieder rekalibriert werden, sie sind langlebig, sie halten aggressive Umfelder aus, wie es das geotechnische Umfeld des Boden sein kann, und all das ermöglicht auch die Beobachtung über einen langen Zeitraum.”

Das Multitexco-Projekt zielt darauf ab, den Einsatz sogenannter intelligenter Textilien im Bau zu fördern – wie in diesem Fall Textilnetze mit faseroptischen Sensoren. In intelligente Textilien können aber auch Mikroprozessoren eingewebt sein, elektronische Bauteile oder elektrisch leitende Fasern.

Durch solche neuen “Zutaten” im Straßen- und Hausbau wäre man für Erbeben, Überschwemmungen und Erdrutsche besser gewappnet. Multitexco-Projektkoordinator Aldo Tempesti: “Diese Technologie lässt sich nicht nur im Straßen- und Eisenbahnbau einsetzen, sondern auch in anderen Sektoren, um zum Beispiel die Stabilität von Gebäuden nach Erdbeben zu überwachen. Auch in der Seilnetzarchitektur, mit der man unter anderem große Flächen wie Stadien oder Busbahnhöfe überdacht, kann die Technologie für die Unfallverhütung nützlich sein, indem man die Vibrationen und Spannungen innerhalb dieser Strukturen misst.”

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