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StartseiteForschung aktuellTapezieren gegen den Einsturz10.08.2010

Tapezieren gegen den Einsturz

System zur Verstärkung erdbebengefährdeter Mauerwerke entwickelt

Technologie.- Das Erdbeben im italienischen L'Aquila machte im April 2009 rund 17.000 Menschen obdachlos. Ein Grund war auch die unstabile Bauweise der Häuser. Karlsruher Forscher haben nun ein System entwickelt, mit dem selbst marode Mauerwerke verstärkt werden können.

Von Michael Stang

Ein zerstörtes Gebäude in der italienischen Stadt L'Aquila.  (AP)
Ein zerstörtes Gebäude in der italienischen Stadt L'Aquila. (AP)
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Die Frage, die sich Moritz Urban und seine Kollegen vom Karlsruher Institut für Technologie stellten, war einfach: Wie lassen sich bestehende Gebäude schnell und einfach erdbebensicher machen? Die Antwort ist ebenso simpel. Die Lösung heißt: Mit Textilien.

"Textilien deshalb, weil wir Mauerwerk auf Zug verstärken wollen und die recht leicht sind, die Fasern von dem Textil, das heißt wir erhöhen nicht die Last vom Gebäude, sondern haben ganz leichte Textilien aufgeklebt, die die Zugfestigkeit vom Mauerwerk richtig stark erhöhen."

Bei Erdbeben kommt es durch Verformungen im Mauerwerk zu großen Zugspannungen. Dadurch entstehen Risse in den Wänden. Die ins Textil eingewoben Polypropylen- und Glasfasern sollen dies verhindern. Da die Zugspannungen in alle Richtungen auftreten können, haben die Karlsruher Forscher die Fasern in vier verschiedene Richtungen ins Textil eingewebt. Das Befestigen am Gebäude sei nicht schwer, sagt Moritz Urban.

"Das ist eigentlich alles ganz einfach. Man nimmt ein Gebäude, bringt einen speziellen Putz auf. In den Putz legt man das Gewebe ein. Der Putz muss natürlich noch weich sein, dass durch die Öffnung von dem Gewebe das Material herauskommt. Dann verstreicht man das Ganze, dass ein guter Verbund herrscht zwischen dem Textil und dem epoxydharz- vergüteten Mörtel, bringt dann noch eine zweite Schicht auf. Das ist dann wie so eine Art Sandwichsystem mit verschiedenen Schichten und das bringt man alles aufs Mauerwerk auf."

Mithilfe der aufgeklebten Fasermatten sollen Wände noch halten, wenn während eines Erdbebens schon viele Risse entstanden sind, ähnlich einer mit Klebeband umwickelten Tasse, die auf den Boden gefallen ist. Die ist zwar in ihre Einzelteile zersprungen, behält jedoch Dank des Klebebandes ihre Form. Um das System auf die Probe zu stellen, wurde im Juli dieses Jahres einen Praxistest im italienischen Pavia durchgeführt. Dort wurde ein für die Abruzzen typisches zweistöckiges Haus gebaut, ähnlich den Häusern in L'Aquila, die 2009 zerstört wurden.

"Wir haben einen großen Rütteltisch, der ist sechs mal fünf Meter groß, da haben wir das komplette Haus draufgestellt. Und der Tisch bewegt sich hin und her, genau wie sich ein Erdbeben eigentlich verhält, genau mit derselben Frequenz und durch bestimmte Spektren können wir quasi genau die Verschiebungen nachempfinden. Und dadurch, dass das alles so groß ist, kann man sogar ein ganzes Haus draufstellen."

Beim ersten Test wurde das Haus ohne Textilverstärkung auf der Rüttelplatte durchgeschüttelt, um ein Erdbeben zu simulieren.

"Dann war das natürlich komplett zerstört, das Gebäude. Es war kurz vor dem Kollaps. Dann haben wir nachträglich das zerstörte Gebäude verstärkt mit unserem Mörtel- und Textilsystem. Und das Ergebnis war, dass es stärker als vorher war - im ungeschädigten Zustand."

Mithilfe dieses Verstärkungssystems lassen sich nicht nur intakte Gebäude vorbeugend schützen, sondern auch bereits geschädigte Bauwerke stabilisieren und dadurch wieder nutzbar machen. Der Clou der Textilien ist die unterschiedliche Beschaffenheit der eingewobenen Fasern. Die spröden Glasfasern dienen als Grundverstärkung, reißen aber bei einem starken Beben. Als Backup halten dann noch die dehnbaren Polypropylenfasern. Daher ist eine auf diese Weise präparierte Wand nicht steif, sondern duktil, also dehnbar. Moritz Urban führt das Video des italienischen Erdbebentests auf seinem PC vor.

"Wenn ein Mauerwerk sich so verformt wie hier, ist es schon längst kaputt. Das ist ein Riesenvorteil, dass wir das Mauerwerk duktil gemacht haben. Und das ist eigentlich die Hauptidee bei dem System, das Mauerwerk duktiler zu machen, dass es sich mehr verformt, quasi aus dem Erdbeben heraus schwingen kann."

Die Schutzschicht ist nur 1,2 Zentimeter dick und lässt sich im Prinzip auf alle Arten von Mauerwerken aufbringen. Ein zweiter Praxistest in Indien brachte ähnliche Ergebnisse. Wenn die Faserverstärkung von außen und innen aufgetragen wurde, war es statisch gar nicht mehr so verheerend, dass die Mauern überwiegend aus Ziegelstein bestanden. Damit ist für die Forscher der Schritt hin zur Marktreife schon fast geschafft. Es muss jedoch nicht zwangsläufig auf einen Putz hinauslaufen. Das fertige Gemisch zum Auftragen auf die Wand ist auch mit Kleberollen denkbar.

"Den Ansatz haben wir auch verfolgt, dass man quasi nur eine Tapete hat. Dann bringt man einen speziellen duktilen Kleber auf und dann ist das eigentlich wie Tapetenhängen. Man kann es direkt auf den Putz draufkleben."

Doch bevor die Anti-Erdbeben-Technologie auf den Markt kommen könnte, müssen die Materialien noch billiger werden. Dies sei aber kein Problem, so Moritz Urban. Durch höhere Sandanteile etwa sei ein Quadratmeterpreis von 20 Euro realistisch. Das dürfte sowohl in Indien als auch in Italien weit unter dem Preis liegen, den man für den kompletten Neubau eines erdbebengeschädigten Hauses bezahlen müsste.

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