Bewertung und Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Ingenieurbauwerken gegen Naturgefahren

Zu den leitenden gesellschaftlichen Herausforderungen gehört der Umgang mit den negativen Folgen meteorologischer Umweltereignisse, wie etwa Starkregen, Hagel oder Hitze. Intensive Niederschläge können an Gewässern zudem zu Hochwasser führen, das Menschen mit ihrem Hab und Gut gefährdet oder Schäden an Bauwerken verursacht.

Das Ausmaß und die Häufigkeit solcher Umweltereignisse nehmen weltweit infolge klimatischer Veränderungen zu. Insbesondere in Mittelgebirgslagen ist Hochwasser, neben der Überflutungshöhe, stets auch mit hohen Fließgeschwindigkeiten und intensiven Geschiebetransporten verbunden. Die aufgrund dieser außergewöhnlichen Einwirkungen resultierenden strukturellen Schäden an Brücken, erd- und wasserbaulichen Anlagen, Straßen, Gleisen und Gebäuden infolge dieser Sturzfluten sind von hoher gesellschaftlicher Relevanz.

Die ingenieurwissenschaftlich geprägte Nachwuchsforschergruppe IRIS untersucht mit Hilfe empirischer Verfahren die Wirkungszusammenhänge zwischen diesen Umweltereignissen und den potentiell resultierenden Schäden an bestehenden Bauwerken. Die Ergebnisse dienen einem aktiven Akteurskreis (z. B. Fachbehörden, kommunale Verwaltung, Praktiker) der besseren Bewältigung zukünftiger Ereignisse und andererseits der Planung und Umsetzung geeigneter und konkreter Vorsorge- und Anpassungsmaßnahmen, welche die Risiken kommender Ereignisse wirksam reduzieren.

Die Nachwuchswissenschaftler verwenden einen vierstufigen Ansatz, um die Schadensumfang bzw. die Wahrscheinlichkeit und die Folgen eines strukturellen Versagens der oben genannten Bauwerke zu bewerten: (i) Anamnese, (ii) Diagnose, (iii) Prognose und (iv) Therapie. Die Anamnese umfasst die Strukturanalyse bestehender Konstruktionen, die Charakterisierung ihrer Materialien sowie die Bestimmung ihres aktuellen Zustands. Die Diagnose beinhaltet die Bewertung der Schadensanfälligkeit auf der Grundlage physikalischer oder numerischer Modelle. Die anschließende Prognose nutzt einen szenariobasierten Ansatz um zukünftige Umwelteinwirkungen und Bauteilwiderstände zu beschreiben. Die Therapie stellt Möglichkeiten der Bauwerksertüchtigung zur Verfügung, die zur Minderung der Schadensanfälligkeit und zur Verbesserung der Resilienz gegenüber Umwelteinwirkungen beitragen.

Die Nachwuchsforschergruppe wird durch sechs Wissenschaftler/innen der HTW Dresden und der TU Dresden gebildet. Neben den Forschungsaktivitäten sammeln die Mitglieder wertvolle Lehrerfahrungen, erwerben Führungsqualifikationen und haben Zugang zu wissenschaftlichen Netzwerken. Durch vielfältige Aktivitäten zum Wissenstransfer trägt die Nachwuchsforschergruppe zu wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Diskursen zur Resilienz von Infrastrukturen bei.