Es war Millimeterarbeit gefragt

Zuerst veröffentlicht im «Züriberg» vom 29. April 2021.

Die geotechnische Zentrifuge der ETH wird langsam in den Untergrund hinabgesenkt. Sie wurde ursprünglich in Bochum verwendet und für die ETH Zürich aufgerüstet. Foto: Pascal Turin

In Zukunft können ETH-Forscherinnen und ETH-Forscher Erdbeben oder Bodenverschiebungen realistisch simulieren. Auf dem Campus Hönggerberg wurde eine der weltgrössten Zentrifugen installiert.

Ganz langsam senkten die Bauarbeiter das knapp zehn Meter lange Objekt von einem mobilen Kran in den Untergrund hinab. Millimetergenau musste es an die richtige Stelle gesetzt und in einen Betonzylinder eingefügt werden. Die riesige Zentrifuge, die kürzlich auf dem Campus Hönggerberg der ETH Zürich installiert wurde, ist laut der Hochschule die fünftgrösste der Welt.

Mit dieser geotechnischen Zentrifuge wollen Forscherinnen und Forscher zukünftig Erdbeben oder Bodenverschiebungen realistisch simulieren, wie Ioannis Anastasopoulos erklärte. Er ist Professor für Geotechnik an der ETH. Dieses Fachgebiet beschäftigt sich unter anderem mit Baugrunduntersuchungen. Dank der Zentrifuge können Modelle erstellt und Risiken beim Bauen besser eingeschätzt werden – darunter die Stabilität von Hochhausfundamenten.

Federn dämpfen Vibrationen
Durch die Rotation der Zentrifuge entsteht Beschleunigung. «Die Kraft, die auf den Untergrund wirkt, kann dadurch mit einer viel kleineren Menge der entsprechenden Erde simuliert werden», sagte Anastasopoulos. Die geotechnische Zen­trifuge kann G-Kräfte erzeugen, die dem 250-Fachen der Erdbeschleunigung entsprechen, und dabei bis zu zwei Tonnen Last tragen.

Zum Vergleich: Kampfjetpilotinnen und Kampfjetpiloten müssen in Tests für kurze Zeit 9 g aushalten. Zum Glück war es James Bond im Film «Moonraker» also möglich, die Zentrifuge fürs Astronautentraining in letzter Sekunde zu stoppen. In dieser wollte ihn ein Bösewicht skrupellos um die Ecke bringen.

Die Zentrifuge der ETH steht auf einem Betonzylinder. Darunter befinden sich Stahlfedern. «Durch die speziell angefertigten Federn werden die Schwingungen gedämpft, welche durch die Zentrifuge entstehen», erklärte Bauprojektleiter Rainer Brandstätter. Damit soll verhindert werden, dass sich Vibrationen auf dem Hönggerberg ausbreiten. Das ist besonders wichtig, weil überall auf dem Campus Messungen stattfinden, die nicht gestört werden dürfen.

Die Zentrifuge ist übrigens aus zweiter Hand. Sie stand bei der Ruhr-Universität in Bochum und wurde dort nicht mehr gebraucht. «Sie war eine grossartige Kaufgelegenheit, viel billiger als eine neue Zentrifuge», sagte Brandstätter. Für die ETH Zürich wurde die Zentrifuge jedoch aufgerüstet, darunter mit einem Schütteltisch zur Simulation von Erdbeben.

Das ganze Projekt ist Teil der Sanierung und Erweiterung des Gebäudes HIF.  Dieses stammt aus dem Jahr 1976. Dort forscht und lehrt das Departement Bau, Umwelt und Geomatik. Aktuell wird fleissig gearbeitet, Anfang 2023 soll der gesamte Bau fertig sein. Teile des Gebäudes werden aber schon vorher bezogen.