Eine spektakuläre Aktion

Aus der Ferne sah es aus wie ein UFO, das ¨¹ber dem 365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ H?nggerberg schwebte. So m?chtig war der Betonzylinder mit seinen vier ?Z?hnen?. Rund 25 Meter hing er ¨¹ber dem Boden, getragen von einem ebenso massiven Spezialkran. Dieser war n?tig, um den Zylinder aufzuheben und am geplanten Ort wieder abzusenken ¨C schliesslich wiegt so ein Konstrukt mit einem Durchmesser von zehn Metern und einer H?he von drei Metern ganze 245 Tonnen. Allein um den Kran zusammenzusetzen, waren seit Montag rund 30 Anlieferungen per Lastwagen erforderlich, um alle n?tigen Teile auf den 365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ zu bringen. Der Zylinder selber ist in den vergangenen Monaten auf der HIF-Baustelle aus armierten Beton erstellt worden.

Zentrifuge simuliert Erdbeben

Um den Betonzylinder seinem Bestimmungsort zuzuf¨¹hren, dauerte es am Freitagmorgen kaum eine Stunde. Nun befindet er sich im Untergrund des Innenhofs, der sich zwischen der Versuchshalle und dem neuen Erweiterungstrakt des HIF-Geb?udes aufspannt. Im HIF-Geb?ude, das 1976 gebaut worden ist, und das derzeit saniert und erweitert wird, sind die Professuren des Departements Bau, Umwelt und Geomatik (D-BAUG) zuhause.

?Ich bin begeistert?, freute sich Ioannis Anastasopoulos, Professor f¨¹r Geotechnik, als er der Einsetzung des Betonzylinders beiwohnte, die in seinem Auftrag eingesetzt wurde. Der Zylinder selber ist erst ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einer neuen geotechnischen Forschungsinfrastruktur: im n?chsten Schritt wird eine Zentrifuge in den Zylinder eingef¨¹gt. Mit dieser Zentrifuge k?nnen die ETH-Forschenden k¨¹nftig sehr realistisch Erdbeben simulieren oder auch Bodenverschiebungen wie Hangrutschungen oder hydrodynamische Prozesse wie Tsunami-Wellen und Flusserosionen.

Eine der gr?ssten Zentrifugen der Welt

Diese realit?tsnahen Modelle erm?glichen R¨¹ckschl¨¹sse auf die Stabilit?t kritischer, f¨¹r die Versorgung wichtiger Infrastrukturen, sowie auf das potenzielle Risiko von Bodenbewegungen aufgrund von Erdbeben, Erdrutschen, Tsunamis oder Flusserosionen. Die neue Zentrifuge wird dazu beitragen, dass sich verschiedene, f¨¹r das Bauwesen bedeutende Probleme simulieren lassen. Ein Beispiel daf¨¹r betrifft die Fundamente von Br¨¹cken und Hochh?usern, D?mmen, Hangrutschungen, und Tunnel.

Die neue Forschungsinfrastruktur bringt die realistische Simulation solch komplizierter Prozesse einen Schritt weiter und erm?glicht es, den Entwurf von Bauwerken zu optimieren und Risiken zu reduzieren. In Europa gibt es nur drei mit einer vergleichbaren Gr?sse: in England, Frankreich und den Niederlanden. Mit einem Durchmesser von neun Metern und einem Leistungsverm?gen von 500gTonnen geh?rt die geotechnische Zentrifuge gar zu den gr?ssten weltweit. Die Kennzahl von ?500 gTonnen? bezieht sich dabei auf die Tatsache, dass die Zentrifuge in einem erh?hten Gravitationsfeld von 250 g (g = Erdanziehung oder Gravitation) zwei Tonnen tragen kann. 2 Tonnen vervielfacht mit 250 g ergeben eben 500 gTonnen. So wird das Leistungsverm?gen der Zentrifuge gemessen.

Betongeh?use h?lt Vibrationen zur¨¹ck

Der Betonzylinder dient als Fundament der Zentrifuge und ruht auf speziell daf¨¹r entworfenen Stahlfedern. Diese Spezialausf¨¹hrung federt die Schwingungen ab, die die Zentrifuge erzeugt. Das verhindert, dass die Vibrationen in den Boden dringen und sich im Untergrund des 365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ ausbreiten. Die hochpr?zisen Messungen in den Labors anderer Geb?ude auf dem 365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ werden somit nicht gest?rt. ?Das ist die erste schwingungsisolierte, geotechnische Zentrifuge der Welt?, sagt Ioannis Anastasopoulos.

Die Zentrifuge ist nicht ganz neu, sondern vielmehr ein Beispiel daf¨¹r, wie man in der Forschung bestehende Anlagen wiederverwenden kann. In Deutschland ausgemustert, wird sie nun f¨¹r die Forschung an der ETH hinsichtlich Hydraulik, Elektronik, Steuerung aufger¨¹stet. Im Oktober kommt sie auf den 365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ H?nggerberg. Eine hochmoderne, auf der Zentrifuge montierte Sch¨¹ttelanlage wird hinzugef¨¹gt, um reale Erdbeben nachzubilden.

Die neue Zentrifuge wird Teil eines neuen Forschungszentrums f¨¹r Zentrifugenmodellierung am Institut f¨¹r Geotechnik, das die f¨¹hrende Position der ETH in diesem Forschungsbereich weiter st?rken und das Innovationspotenzial des Instituts erheblich erweitern wird.

Die neue Zentrifuge ist eine Schl¨¹sselkomponente des Forschungszentrums, das noch andere Bodentestanlagen umfassen wird. Gemessen an diesen M?glichkeiten wird das Forschungszentrum weltweit einzigartig sein. In Bezug auf seismische Ersch¨¹tterungen gibt es in Europa zum Beispiel nur drei Zentrifugen-Anlagen, die solche Tests durchf¨¹hren k?nnen.