UPV-Forscher bringen ihre neue Methode zur Erzielung extrem widerstandsfähiger Gebäude auf das Cover von „Nature“

Sie entwickeln einen Designvorschlag, der katastrophale Einstürze verhindert und sich von der Art und Weise inspirieren lässt, wie Eidechsen sich vor Raubtieren schützen

VALENCIA, 15. Mai. (EUROPA PRESS) –

Ein Team des Icitech-Instituts der Polytechnischen Universität Valencia (UPV) hat in „Nature“ die neuesten Ergebnisse seines „radikalen“ Vorschlags veröffentlicht, ultra-resistente Gebäude zu schaffen, die extremen Situationen durch Naturkatastrophen – Überschwemmungen – standhalten können , Überschwemmungen, Erdrutsche – Explosionen, die eigene Alterung oder unzureichende Wartung und Konservierung.

Dieser Vorschlag fügt dem Entwurf der Gebäudestruktur eine letzte Verteidigungslinie hinzu, um katastrophale Einstürze zu verhindern, und die neue Methode ist davon inspiriert, wie Eidechsen sich vor Raubtieren schützen, indem sie ihren Schwanz freigeben, wenn sie angegriffen werden.

Das renommierte Wissenschaftsmagazin „Nature“ hat die Arbeit des Teams vom Icitech-Institut des UPV auf dem Cover seiner heutigen Ausgabe veröffentlicht. Darüber hinaus ist es das erste Mal, dass das Magazin einen Forschungsartikel im Bereich Gebäudedesign und -konstruktion veröffentlicht.

Von der akademischen Einrichtung erklären sie, dass aktuelle Entwurfsmethoden auf der Verbesserung der Konnektivität zwischen den Komponenten der Struktur basieren. Für den Fall, dass eine Komponente ausfällt, ermöglicht diese Konnektivität, dass die von den ausgefallenen Komponenten getragenen Lasten auf den Rest des Struktursystems umverteilt werden.

Obwohl diese Formeln bei kleinen anfänglichen Ausfällen wirksam sind, können sie das Risiko eines fortschreitenden Zusammenbruchs nach großen anfänglichen Ausfällen erhöhen, was zu vollständigen oder großen Zusammenbrüchen führen kann. Dies geschah zum Beispiel bei den Champlain Towers und beim Einsturz eines Gebäudes in Peñíscola im Jahr 2021 oder in der iranischen Stadt Abadan im Jahr 2022. Und genau das vermeidet der aus dem Icitech der UPV hervorgegangene Vorschlag.

„Unsere neuartige Entwurfsmethode bietet eine Lösung, um diese alarmierende Einschränkung zu überwinden und widerstandsfähigere Gebäude zu schaffen, die in der Lage ist, den Einsturz nur des Teils der Struktur zu isolieren, der den anfänglichen Ausfall erlitten hat, und den Rest des Gebäudes zu schützen. Die neue Entwurfsmethode.“ „Das Design wurde durch einen Test an einem realen Gebäude verifiziert. Daher ist es die erste Lösung gegen die Ausbreitung von Einstürzen in Gebäuden nach großen anfänglichen Ausfällen, die im realen Maßstab getestet und verifiziert wurde“, betont José M. Adam, Co- Autor. Veröffentlichung mit Nirvan Makoond, Andri Setiawan und Manuel Buitrago; allesamt Mitglieder des Icitech des UPV.

„Mit der Anwendung der neuen Entwurfsmethode“, fügt er hinzu, „wird es möglich sein, katastrophale Einstürze zu verhindern, so Menschenleben zu schützen und die Materialkosten zu minimieren, die ein vollständiger Einsturz des Bauwerks mit sich bringen würde.“

Der Schlüssel zu der vom UPV-Team entwickelten Methode liegt in der Verwendung des Konzepts der strukturellen Sicherung, das es ermöglicht, die beschädigten Teile eines Gebäudes zu isolieren, um die Ausbreitung schwerwiegender Ausfälle auf die gesamte Konstruktion zu verhindern.

„Diese neue Philosophie ähnelt der Art und Weise, wie elektrische Netzwerke vor Überlastungen geschützt werden, indem verschiedene Segmente des Netzwerks mithilfe elektrischer Sicherungen verbunden werden. Bei unseren Entwürfen weist das Gebäude unter normalen Betriebsbedingungen strukturelle Kontinuität auf, wird jedoch segmentiert, wenn sich ein Fehler ausbreitet.“ ist unvermeidlich, wodurch das Ausmaß des Zusammenbruchs verringert und ein völliger Zusammenbruch vermieden wird“, bemerkt Nirvan Makoond.

„Die Umsetzung der Methode wird einen geringen oder sogar vernachlässigbaren Einfluss auf die Kosten der Struktur haben, da konventionelle Konstruktionsdetails und Materialien verwendet werden“, sagt Andri Setiawan.

In seinem aktuellen Entwicklungsstand lässt sich der neue Entwurf dieser Forscher auf nahezu jedes neu errichtete Gebäude anwenden. „Seine Wirksamkeit wurde für Gebäude mit einer vorgefertigten Betonkonstruktion überprüft und nachgewiesen. Wir arbeiten derzeit an der Anwendung der Methodik auf Gebäude, die mit Ortbeton ausgeführt wurden, und auf Gebäude mit einer Stahlkonstruktion“, schließt Manuel Buitrago.

Die Entwicklung dieser neuen Entwurfsmethode ist eines der bisher bemerkenswertesten Ergebnisse des Endure-Projekts, das vom Europäischen Forschungsrat – ERC (European Research Council) mit einem Consolidator Grant von mehr als 2,5 Millionen Euro gefördert wird. Genau im Rahmen dieses Projekts wurde im Juni letzten Jahres ein weltweit bahnbrechender Test durchgeführt, der die Leistungsvalidierung ermöglichte.

Die Tests wurden mit einem kompletten Gebäude im Originalmaßstab durchgeführt, bei dem ein großer anfänglicher Fehler in der Struktur in einem Teil des Gebäudes isoliert wurde und so dessen Ausbreitung auf die gesamte Struktur verhindert wurde. Es ist zu beachten, dass die Forschung zu 100 % bei der UPV durchgeführt wird und die vier Autoren der Veröffentlichung auch Forscher bei der UPV sind.

Der Keim dieses Projekts entstand aus einem Leonardo-Stipendium, das die BBVA-Stiftung 2017 an José M. Adam vergab. Jetzt, sieben Jahre später, setzt der ICITECH-UPV-Forscher dieses revolutionäre Projekt Hand in Hand mit dem Europäischen Forschungsrat fort, das den Bau sichererer Gebäude und die Rettung von Menschenleben ermöglichen wird.

Endure wird bis 2026 im ICITECH-Strukturlabor der Polytechnischen Universität Valencia entwickelt, einem der größten in Europa für die Prüfung großer Strukturelemente.