Forschung

Im Rahmen einer internationalen Forschungskooperation wird der Altausseer See - im steirischen Salzkammergut in Österreich gelegen - mit modernsten hydroakustischen Messmethoden vermessen und hydrobiologisch sowie mikrobiologisch untersucht. Die Idee zu dieser umfassenden Erforschung des Sees hatte der berühmte US-Ozeanforscher Walter Munk, der als gebürtiger Österreicher viele Sommer und Winter seiner Kindheit in Altaussee verbrachte. Forscher des Ozeanografischen Instituts Scripps in Kalifornien, an dem auch Walter Munk einst gearbeitet hat, widmen sich insbesondere dem Vorkommen und - sofern vorhanden - der Verteilung von Mikroplastik im Wasserkörper. Mithilfe eines hochauflösenden Fächerecholots wird ein präzises 3D-Modell des Seebeckens erstellt. Es ist hochdetailliert und zeigt somit Sedimentformationen, größere Steine, Risse, die im See verlegten Leitungen sowie die trichterförmigen Krater (Karstquellen) von unterschiedlicher Ausdehnung und Tiefe. Zur genaueren Untersuchung des geologischen Aufbaus des Seebeckens werden Sedimentecholote mehrerer Typen eingesetzt. Die Wellen dieser Echolote dringen in den Seeboden ein und liefern ein grafisches Abbild der Sedimentschichtung des Bodens. Dadurch lassen sich in den Messdaten zum Beispiel aktive von inaktiven Karstquellen unterscheiden oder historisch bedeutsame Naturereignisse wie große Hangrutschungen werden sichtbar. Ein ferngesteuerter Unterseeroboter mit Greifarm wird in die Karstquellenkrater geschickt, um die geologische Situation sowie dort eventuell vorkommenden Fische filmisch zu dokumentieren. Mit einem speziellen Greifer werden auch Proben von Sedimenten des Seebodens entnommen. Desweiteren erfassen Kollegen vom Ozeanografischen Institut Paul Ricard aus Frankreich sowie Mikrobiologe Christoph Steininger von der Medizinischen Universität Wien chemische und physikalische Daten des Wasserkörpers. All diese Daten dienen schlussendlich dazu, genauere Aussagen über die Hydrobiologie, Wasserqualität und den Wasseraustausch im See und mit dem umliegenden Karstsystem machen zu können.

Der Klimawandel stellt aktuell eine der größten Herausforderungen der Gegenwart dar. Der Einfluss des Bausektors ist dabei mit einem Rohstoffverbrauch von 47,5 Gigatonnen pro Jahr und einem Energieverbrauch 40% der weltweiten verbrauchten Gesamtenergie enorm. Laut dem Bericht Energie in Österreich 2021: Zahlen, Daten, Fakten des BMK werden für die Bereitstellung von Raumwärme und Klimatisierung fast 24% des gesamten Endenergiebedarfs verbraucht. Fortschritte in Hinblick auf die ökologische und energetische Effizienz von Wohn- und Dienstleistungsgebäuden sind daher insbesondere in diesem Sektor besonders ausschlaggebend. 30% der ÖsterreicherInnen leben in Gebäuden, die in den sechziger und siebziger Jahren errichtet wurden, weitere 30% in Häusern die älter als 40 Jahre sind. Die neu errichteten Gebäude sind aufgrund der hohen Anforderungen an den Wärmeschutz für lediglich 10-20% des Gesamtenergieaufkommen verantwortlich. 80% der Energie wird von den älteren Bestandsgebäuden verbraucht. In Österreich weisen rund 1,9 Millionen Wohneinheiten einen thermisch unzureichenden Zustand auf und sind somit sanierungsbedürftig. Die Sanierung von Bestandsgebäuden und insbesondere die Erneuerung und thermische Sanierung der Fassade ist daher gegenwärtig zu einem der wichtigsten Teilbereiche der Baubranche zu zählen. Das Vorantreiben der Forschung sowie die großflächige Etablierung von ökologisch und ökonomisch attraktiven Systemen ist daher unabdingbar. Das Ziel dieses Projektes ist die Grundlagen für die Entwicklung von seriell vorgefertigten Systemen (z.B. aus nachwachsenden Rohstoffen) zu erforschen. Mit Hilfe dieser Grundlagen soll eine Basis für die Branche geschaffen werden, um zukünftig innovative und insbesondere auch wirtschaftlich konkurrenzfähige Alternativen zu den aktuell großteils eingesetzten Wärmedämmverbundsystemen mit entsprechenden Kapazitäten am Markt anbieten zu können. Der Fokus wird auf ressourceneffiziente und kreislauffähige Systeme und Baumaterialien sowie eine effiziente und wirtschaftliche Herstellung und Montage gelegt. Begleitend zur Erforschung von technischen Lösungen wird eine ökologische und ökonomische Analyse durchgeführt um das Potential auch entsprechend quantifizieren zu können.

Die ÖBB-Infrastruktur erhält und betreibt etwa 150 Tunnelbauwerke mit einem Alter von mehr als 100 Jahren. Ein Großteil davon sind Mauerwerkstunnels, deren Auskleidung in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein kann (z.B. Bruchsteinmauerwerk, Ziegelmauerwerk, Betonformsteine). Schäden, verursacht beispielsweise durch Alterung und Einflüssen aus dem Betrieb sowie Anforderungen an aktuelle Lichtraumvorgaben erfordern zum Teil umfangreiche Instandsetzungs- bzw. Erneuerungsmaßnahmen am bestehenden Mauerwerk. Diese Maßnahmen, welche zum Teil unter laufendem Bahnbetrieb abgewickelt werden, gehen meist mit einer temporären Schwächung des bestehenden Tunnelgewölbes einher. Der Eurocode 7 sieht die Beobachtungsmethode als geeignetes Mittel, wenn eine Vorhersage des geotechnischen Verhaltens schwierig ist. Wesentlich für die Beobachtungsmethode ist, dass ein Hilfsmittel zur Verfügung steht, welches Daten in geeigneter Form zuverlässig liefern kann. Messsysteme, welche sich im konventionellen Tunnelbau etabliert haben, wie z.B. die Durchführung von 3D-Verschiebungsmessungen sind bei Umsetzung von Baumaßnahmen in Mauerwerkstunnels nicht oder nur als zusätzliches Hilfsmittel geeignet. Für die Wahl eines geeigneten Hilfsmittels für die Beobachtungsmethode sind die im Tunnel vorherrschenden Randbedingungen wesentlich. Diese können sein: • Betriebliche Randbedingungen – einerseits für die Installation, andererseits für die laufende Beobachtung • Beschaffenheit des Mauerwerks (Geometrie, Rauigkeit, …) • Oberleitung (z.B. elektromagnetisches Feld) • Temperatur bzw. Temperaturschwankungen • Feuchtigkeit • Aerodynamische Einwirkungen durch Zugfahrt • Staub (z.B. durch Zugfahrt, Baumaßnahmen) • Erschütterungen / Vibrationen (z.B. durch Zugfahrt bzw. Baumaßnahmen) • Lichtverhältnisse Die Erfahrung bei der Abschätzung der Tragfähigkeit des Mauerwerks mit numerischen Modellen zeigt, dass bei einem Eingriff in die Tragstruktur die aus den Baumaßnahmen resultierenden Verschiebungen sehr geringe Werte aufweisen. Erste Abweichungen vom Sollzustand können sich speziell bei einem Teilabtrag des Mauerwerkes anhand von lokalen Abplatzungen oder Ablösungen zeigen. Diese können auch bei bereits äußerst geringen und mit den gängigen Methoden nicht erfassbaren Verschiebungswerten auftreten. Daher gilt es bei der Wahl der Hilfsmittel zu beachten, welche Phänomene im Zuge der Beobachtung erfasst werden sollen (z.B. Verschiebungen). Im gegenständlichen Forschungsvorhaben sollen Monitoringsysteme entwickelt werden, welche im Zuge von Gewölbeinstandsetzungen von alten Mauerwerkstunneln unter Tunnelbedingungen zuverlässig und wirtschaftlich eingesetzt werden können.