Extreme Engineering - Zukunftsthema am Fachbereich

Forschung und Lehre im Bereich der „Geplanten und Gebauten Umwelt“ arbeiten unter der Prämisse der üblichen Randbedingungen innerhalb der Erdatmosphäre. Das Ziel ist dabei in der Regel die Schaffung dauerhafter, gebrauchstauglicher sowie nachhaltiger Bauwerke als Solitäre oder Bauwerkskomplexe unter den auf der Erde in bewohnbaren Gebieten gegebenen Randbedingungen.

Was passiert aber, wenn die Umgebung andere Parameter aufweist als üblich? Große Wasserdrücke (Deep Sea Structures), extreme Temperaturen (Wüsten, Polar- und Hochgebirgszonen), Überschwemmungsrisiken oder extreme Baugrundbewegungen erzeugen beispielsweise Randbedingungen, welche die üblichen Lösungen herausfordern und infrage stellen. Noch extremer gilt dies für das extraterrestrisches Bauen mit veränderter Gravitation, intensiver Strahlung und begrenzten Ressourcen. Was passiert zudem, wenn die Umgebung und die Anforderungen an die Bauwerke sich in extremer Weise verändern? Dürren, schmelzende Permafrostböden, Starkregen- und Starkwindereignisse: der Klimawandel erzeugt bereits heute solche veränderten Randbedingungen und erfordert ganzheitliche, innovative Lösungskonzepte.

Ein wesentliches Ziel des Forschungsschwerpunkts Extreme Engineering ist die Entwicklung solcher Lösungskonzepte für extreme Umweltbedingungen. Einen Schwerpunkt bildet die Erschließung neuer Lebens- und Wirkungsräume (beispielsweise extraterrestrisch oder tief Untertage) und die damit verbundene Schaffung neuer Baustrukturen einschließlich deren Berechnungsmodelle, die Entwicklung neuer Bauverfahren und Baustoffe unter Nutzung der lokal verfügbaren Materialien zusammen mit deren Produktion und Logistik. Darüber hinaus sollen die entsprechenden geodätischen Mess- und Monitoringsysteme entwickelt werden. Den zweiten Schwerpunkt stellen Forschungen zu möglichen Auswirkungen von extremen Szenarien des Klimawandels und deren Folgen auf die natürliche, geplante und gebaute Umwelt dar. Diese sollen in die Berechnungs- und Planungsmodelle mit einbezogen werden, sowie die Potentiale der Fernerkundung für die frühzeitige Identifizierung solcher Veränderungen genutzt werden.

Daraus ergeben sich innovative Forschungsthemen wie:

  • Monitoring der Umweltbedingungen zur Prävention von katastrophalen Einflüssen des Klimawandels und zur Analyse von Einzelereignissen
  • Ertüchtigung bestehender Bauten gegen Starkwindereignisse
  • Erprobung von Baustoffen zum Einsatz unter hohen Drücken, beispielsweise im Bergbau gegen sehr hohe Wasserdrücke von bis zu 150 bar
  • Entwicklung und Erprobung innovativer Konzepte und Tragstrukturen zum extraterrestrischen Bauen und Betreiben von Bauwerken
  • 3D Druck mit nur lokal verfügbaren Baumaterialien z.B. aride Zonen (terrestrisch) oder auf dem Mond oder dem Mars (extraterrestrisch)
  • Ermittlung der Auswirkungen von Extremwetter auf geotechnische Infrastrukturen und Entwicklung von geeigneten Sicherungskonzepten z.B. in alpinen Regionen
  • Sensorbasierte Baufortschrittskontrolle zur Steuerung von Megaprojekten
  • Bauen in erdbebengefährdeten Zonen
  • Konzeption, Herstellung, Transport und Montage von extrem leichten, leicht montierbaren oder sperrigen Bauteilen

Beteiligte Forschende