Bewertung der Verletzbarkeit von typisierten Bestandsbauten unter dem Einfluss extremer Naturgefahren

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jochen Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278225923

Ziel der ersten Projektphase war die Entwicklung eines ingenieurmäßigen, mathematisch fundierten Bewertungssystems für die Verletzbarkeit von Gebäudebeständen in ihrer räumlichen Verteilung unter den Einwirkungen der Naturgefahren Erdbeben, Hochwasser, Tsunami und Wind und ihrer Kombination im Sinne einer Multi Hazard Verletzbarkeit. Ein wesentliches Ziel der Fortsetzungsphase besteht darin, die entwickelten Modelle mit dem Konzept der "LEGOisierung" der Bestandsgebäude zu erweitern. Die Substrukturierung der Gebäude in Geschosse (inkl. Dach, Keller und Decken) ermöglicht die Typisierung der Widerstands- bzw. Schadensmerkmale in den einzelnen Bauwerksbereichen und die Generierung von repräsentativen Gebäude-Prototypen. Um die Multi Hazard Verletzbarkeit in Verbindung zur Gefährdung zu setzen, werden Expositionsklassen festgelegt, welche die konkrete Gefährdungssituation durch die einzelnen Naturgefahren am Standort widerspiegeln und somit eine Bewertung der Dominanz der entsprechenden Naturgefahren bzw. einen Vergleich der Gefährdung infolge der betrachteten Naturgefahren gewährleisten. Die aufwendigen "Feld orientierten" Datenerhebungen sind durch neue Methoden, wie "Remote Sensing" Technologien und die Auswertung von Luftbildaufnahmen zur Situations- und Zustandsänderungen (Change Detection) in unterschiedlichen Zeitfenstern zu ergänzen, zu ersetzen bzw. vorzugsweise zu koppeln. Das aus dem Erdbebenbereich bekannte Konzept der Einwirkungsintensität ist auf andere Naturgefahren zu übertragen, so dass diese mit den charakteristischen Gebäudeschäden verbunden werden können. Die Definition der Schadensgrade sind um Schadensbilder an Dachkonstruktionen und Schornsteinen als eigenständige, an der Bauwerksspitze besonders exponierte Substrukturen zu erweitern. Die Bewertung der Gebäudeverletzbarkeit erfolgt zunächst für das Bauwerk global und soll nun im Hinblick auf die durch die Naturgefahren lokal unterschiedlich beanspruchten Bauwerkszonen konzentriert werden. Ingenieurmäßige und erfahrungsbasierte Zuordnungen der wahrscheinlichsten Verletzbarkeitsklassen und ihrer Streubereiche sind durch das entwickelte Konzept zur Transformation der analytisch begründeten Fragility Functions weiter zu differenzieren und auf die substrukturierten Gebäudebereiche auszurichten. Für die Schadensprognose ist ein hybrider Modellansatz zu entwickeln, der empirische, analytische, und instrumentelle Informationsquellen zusammenführt. Das Bewertungssystem ist so anzupassen, dass Veränderungen der Verletzbarkeit infolge zeitlich unterschiedlich geschalteter Ereignisse bzw. Ereignissequenzen gleichartiger und unterschiedlicher Naturgefahren betrachtet werden können. Die entwickelte Methodik zur Simulation von Bauwerksschäden ist auf die Naturgefahren und ihre Abfolgen anzuwenden. Die entwickelten Elemente sind in einer modular angelegten Datenbankstruktur zu verknüpfen und in einem "Konzeptionellen Schadensimulations-Tool" bereitzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen