Algorithmisches Tool zur Belastungsbeurteilung von Bauten nach seismischer Beanspruchung
Der einzige Weg zur Verringerung der Schäden, die ein Erdbeben verursacht, besteht in der Schaffung von Gebäudestrukturen, die den bei einem Erdbeben auftretenden Vibrationen standhalten. Bis heute sind Rütteltischtests eines der am gängigsten Verfahren, die angewandt werden, um das Verhalten von Gebäudestrukturen, die einem Erdbeben ausgesetzt waren, experimentell zu untersuchen. Während dieser Tests wird ein maßstabsgetreues Modell einer vordefinierten Bewegung des Untergrundes ausgesetzt. Allerdings ergeben sich bei dieser Methode wie auch bei anderen konventionellen Verfahren, die für denselben Zweck eingesetzt werden, gewissen Unsicherheiten, die sich nur mit höherem Kostenaufwand für die Tests reduzieren lassen. Wünschenswert wäre daher ein wirtschaftlicheres Alternativkonzept. Die Mitarbeiter der Abteilung für Maschinenbau der Universität Bristol gehören zu den führenden Teams, die sich mit der Entwicklung eines neuen und vielleicht den größten Erfolg verheißenden Konzepts beschäftigen. Bei diesem Konzept mit der Bezeichnung RTS-Test (mit RTS für Real-Time Substructure) wird ein kritischer Teil des Bauwerks einem physikalischem Test unterzogen, während der restliche Unterbau (substructure) numerisch simuliert wird. Dabei sorgen servohydraulische Aktoren in Echtzeit für den Austausch der Ergebnisse zwischen dem physikalischen Teil und dem simulierten Unterbau. Das numerische Modell liefert eine Serie von Schnittstellen-Verschiebungen, mit denen dann das Prüfmuster beaufschlagt werden. Die resultierenden Widerstandskräfte werden gemessen und zurück an das numerische Modell übermittelt. Dieser Vorgang wird je nach Testprotokoll mehrmals wiederholt. Darüber hinaus wurden ein innovativer Algorithmus mit der Bezeichnung MCS (Minimal Control Synthesis) und ein Software-Tool entwickelt, die die geforderten extrem schnellen Berechnungsvorgänge, Kommunikationsfunktionen und robuste Steuerungsvorgänge ausführen und die systemimmanenten zeitliche Verzögerungen der Aktoren kompensieren. Der MCS-Algorithmus kann zwar bereits als abgeschlossenes Produkt eingesetzt werden, wird aber ständig weiter entwickelt. Die Forschungsarbeiten werden in Zusammenarbeit mit europäischen und amerikanischen Forschungsinstituten fortgesetzt. Die Tatsache, dass das neue Verfahren bislang hauptsächlich im Kontext des erdbebensicheren Bauens eingesetzt wurde, sollte möglichen weiteren Anwendungen nicht im Wege stehen. Beispiele hierfür sind etwa die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrttechnik und die Werkstoffprüfung.
