Tendon-Systeme zur Erdbebensicherung historischer Tragwerke aus Steinblöcken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Dorka
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250867227

Antike Bauwerke aus großformatigen Steinblöcken (z.B. griechische Tempel) waren sehr robuste Bauwerke, selbst gegenüber Erdbeben. Heute sind die meisten jedoch Ruinen und wir wissen nicht genau, wie sie sich unter extremen Erdbeben verhalten. Dies ist aber wichtig, wenn wir sie auch für die Zukunft erhalten wollen und wenn u.U. Erdbebensicherungsmaßnahmen erforderlich sein sollten.Das Vorgängerprojekt hat hier wesentliche Grundlagen zum Verständnis des Verhaltens von Säulen geschaffen, indem numerische Modelle entwickelt und durch s.g. "hybride Simulationen" abgesichert wurden. Damit konnte auch die Wirksamkeit des s.g. Tendon Systems zur Erdbebensicherung derartiger Bauwerke gezeigt werden. Dieses "Seismic Control" Konzept stabilisiert die Säulenbewegung durch ein im Säuleninnern angeordnetes Tendon, das nur dann Rückstellkräfte erzeugt, wenn ein Erdbeben stattfindet. Das System verändert nicht das ursprüngliche Tragkonzept (das auch Teil unseres Kulturerbes ist, nicht nur die Architektur) und ist weitestgehend reversibel, beides wichtige Voraussetzung für eine Sicherungsmaßnahme in historischen Bauwerken.Die Erkenntnisse und Vorgehensweisen für die Säulen sollen in der Fortsetzung nun auch auf die Blockstrukturen in den Architraven und Giebeln angewendet werden, um so das gesamte Tragwerk realistisch numerisch unter Erdbeben simulieren zu können. Dazu wird eine Block-für-Block Modellierung entwickelt, die nicht nur das Verhalten der Blöcke untereinander, sondern auch den Einfluss des Setzmusters berücksichtigt, das durch seine Geometrie bestimmte Bewegungsmuster vorgibt. Die hybride Simulation (eine online Kombination aus numerischem Modell und Versuchskörper) , die sich für die Untersuchungen an den Säulen hervorragend bewährt hat, wird auch hier wieder eingesetzt, um realistische Eingangsdaten zu erhalten und die numerische Modellierung abzusichern.Dazu kommen weitergehende Untersuchungen zum Tendon System, das durch Geräte ergänzt wird, die es erlauben, die Kräfte in den Tendons zu regeln.Am Ende diese Vorhabens soll so eine Methode zur Verfügung stehen, die es uns erlaubt, das Verhalten antiker Tragwerke aus großformatigen Steinblöcken unter Erdbeben realistisch simulieren zu können und entscheiden hilft, ob geeignete Sicherungsmaßnahmen (insbesondere das regelbare Tendon System) sinnvoll sind. Damit würde ein wesentlicher Beitrag zur Sicherung unseres Kulturerbes gegen eine der größten Naturgefahren geleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen