Forschung

Die europäische Verkehrsinfrastruktur steht vor einem tiefgreifenden Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft und Klimaresilienz. Alternde Infrastrukturen, zunehmende klimabedingte Belastungen sowie steigende Anforderungen an Mobilität und Ressourceneffizienz erfordern neue Ansätze für Planung, Bau und Erhaltung. Obwohl in den vergangenen Jahren durch zahlreiche europäische Forschungsprojekte wichtige Fortschritte bei CO₂-armen Baustoffen, digitalen Zustandsüberwachungs- und Bewertungsmethoden, resilienzorientierten Entscheidungswerkzeugen sowie naturbasierten Lösungen erzielt wurden, bestehen weiterhin erhebliche Herausforderungen. Insbesondere fehlen integrierte Ansätze, die Sicherheit, Klimaanpassung, Dekarbonisierung, Kreislaufwirtschaft und Biodiversität über den gesamten Lebenszyklus von Verkehrsinfrastrukturen zusammenführen. Darüber hinaus erschweren fragmentierte Datenlandschaften, unzureichend harmonisierte Bewertungsverfahren sowie die begrenzte Markteinführung innovativer Technologien eine breite Umsetzung. Zur Erreichung der europäischen Klimaziele ist daher eine neue Generation intelligenter, ressourceneffizienter und widerstandsfähiger Infrastrukturkonzepte erforderlich, die innovative Materialien, digitale Technologien, naturbasierte Lösungen und lebenszyklusorientierte Entscheidungsprozesse in einem ganzheitlichen Rahmen vereint.

Das Projekt umfasst die Entwicklung eines Algorithmus für ein faseroptisches Inklinometermesssystem (FOS), bestehend aus einem zylindrischen Glasfaserstab, in den entlang der Längsachse faseroptische Faser-Bragg-Gitter (FBG) integriert sind. Auf Basis der entlang des Stabes erfassten FOS-Messdaten sollen die räumlichen Verformungszustandsgrößen sowohl für kleine als auch für große dreidimensionale Verformungen bestimmt werden. Darüber hinaus sollen lokale Materialspannungen abgeleitet und mit definierten Grenzzuständen verglichen werden, um Grenzzustände der Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Lebensdauer von Bauteilen zu verifizieren. Zu diesem Zweck wird im Rahmen des Projekts ein Auswertealgorithmus entwickelt, der die FOS-Messgrößen in Inklinometer-, Extensometer- sowie lokale Dehnungsinformationen überführt. Die Umrechnung erfolgt durch die Kopplung der Messdaten mit einem speziell entwickelten inversen Finite-Elemente-Programm sowie einem Optimierungsalgorithmus. Das Projekt baut auf einem bereits erfolgreich entwickelten Algorithmus für ein FOS-Lamellenmesssystem mit rechteckigem Querschnitt auf, bei dem zwei eingebettete faseroptische Sensoren zu einem Messsystem kombiniert wurden. Ziel des Projekts ist es, dieses bewährte Lamellenmesssystem mit rechteckigem Querschnitt und zwei eingebetteten faseroptischen Sensoren zu einem FOS-Messsystem mit kreisförmigem Querschnitt und drei eingebetteten faseroptischen Sensoren weiterzuentwickeln, das insbesondere für die Messung großer Durchbiegungen und komplexer dreidimensionaler Verformungen geeignet ist.

Im Rahmen des Projekts wird ein integriertes Forschungszentrum (IREC) für fortgeschrittene numerische und analytische Analysen der Zuverlässigkeit, Leistung und Lebensdauer bestehender und neuer Bauwerke wie Brücken, Tunnel, Schutzbauwerke des Alpinen Raumes usw. eingerichtet. Das IREC wird darauf abzielen, das Wissen und die Werkzeuge der grenzüberschreitenden Partner von BOKU-IKI und BUT-STM zu integrieren und den Zielgruppen auf beiden Seiten der Grenze einen einheitlichen und effizienten Zugang und Service zu bieten. Diese Synergie wird einen einfachen grenzüberschreitenden Transfer von Lösungen für komplexe Probleme ermöglichen. Im Rahmen der Aktivitäten wird das Zentrum sowohl Wissenstransfer in Form von Seminaren und Veröffentlichungen als auch direkte Anwendungs- und Beratungsaktivitäten für Partner aus Ingenieurbüros und Infrastrukturbetreibern und -eigentümern anbieten. Die gemeinsamen Dienstleistungen, Methoden und Werkzeuge werden intensiviert und an die aktuellen Bedürfnisse der Zielgruppen angepasst und damit für einen optimierten Betrieb des Forschungszentrums nach Projektende vorbereitet.