Konzeptionelle Grundlagen und Tools zur Bewertung der Multi‐Hazard‐Verletzbarkeit von Bestandsbauten

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Die Synopse der Naturgefahren für die Stadt Köln hat sich als Musterbeispiel für die Betrachtung multipler Naturgefahren erwiesen. In verschiedenen Forschungsprojekten wird auf die im Rahmen des Deutschen Forschungsnetzes Naturkatastrophen (DFNK) vorgelegten Ergebnisse zurückgegriffen. Dabei werden zum Teil die gleichen Ansätze für die Bebauung, Einwirkung bzw. Korrelation zur Ermittlung der Verluste zugrunde gelegt. Der Beitrag spiegelt aus aktueller Sicht, welche Fortschritte im Bereich der Multi‐Hazard‐ und Risikobewertung erreicht wurden, wie sich diese in den Prognosen und Szenarien niederschlagen und nicht zuletzt, welcher Forschungsbedarf weiterhin abzuleiten ist. Im Vordergrund steht die Fragestellung, welche Konsequenzen sich aus der Detailaufnahme der betroffenen Gebiete und Bestandsbebauung ergeben. In diesem Zusammenhang kommen die von den Autoren entwickelten Verletzbarkeits‐ bzw. Schadensfunktionen zur Anwendung, die für die betrachteten Naturgefahren (Erdbeben, Sturm, Hochwasser) eine Prognose der zu erwartenden Verteilung der Schadensgrade und die Neubestimmung der Verluste ermöglichen. In Abhängigkeit von der Wiederkehrperiode und unter Berücksichtigung der aktuellen Werteentwicklung lassen sich infolge der mikroskaligen Gebäudebetrachtung qualitative und quantitative Veränderungen begründen.

Section: Risikoanalyse Erdbebenunclassified

Synopse der Naturgefahren für Köln

Schwarz

Maiwald

2020

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“…Dach, Keller und Decken) eine Weiterentwicklung der Typisierung in Richtung konkreter Schadensmerkmale und der lokalen Verletzbarkeit zu ermöglichen. Zielstellung sind künftig detaillierte Aussagen zur Verletzbarkeit und zur Schadenserwartung der durch die einzelnen Naturgefahren lokal unterschiedlich beanspruchten Bauwerkszonen (s. auch ).…”

Section: Schadensgrade Für Analytische Untersuchungenunclassified

“…Im Rahmen der Untersuchungen für die Entwicklung eines Bewertungssystems für die Verletzbarkeit von typisierten Bestandsbauten unter dem Einfluss extremer Naturgefahren wurden vereinheitlichte Schadensskalen für die allgemeine Bebauung für die Naturgefahren Hochwasser, Tsunami und extreme Windeinwirkungen vorgelegt. Die Skalen folgen dabei dem Grundkonzept der Schadensgrade in der EMS‐98 für die Erdbebeneinwirkung.…”

Section: Zusammenfassung Und Ausblickunclassified

“…Die entwickelten Schadensskalen sind Grundlage für die Aufstellung von erfahrungsbasierten bzw. empirisch‐analytisch begründeten Verletzbarkeitstabellen der Bauweisen für die einzelnen Naturgefahren . Die Bewertung der Gebäudeverletzbarkeit erfolgt derzeit für das Bauwerk global, soll künftig auf die durch die Naturgefahren lokal unterschiedlich beanspruchten Bauwerkszonen präzisiert werden.…”

Section: Zusammenfassung Und Ausblickunclassified

“…Die entwickelten Tools und Methoden sind letztlich in einem „Konzeptionellen Simulationstool“ zu integrieren , das die verschiedenen Naturgefahren mit einer weitgehend vereinheitlichten Schadensbeschreibung verbindet und somit ermöglicht, mit qualifizierten Planungsentscheidungen die Bestandsbebauung in Richtung resilienter urbaner Siedlungsräume zu entwickeln .…”

Section: Zusammenfassung Und Ausblickunclassified

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Vereinheitlichte Schadensbeschreibung und Risikobewertung von Bauwerken unter extremen Naturgefahren

Maiwald¹,

Schwarz²

2018

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International liegen verschiedene Klassifikationsschemen für die Bewertung von Bauwerksschäden infolge der unterschiedlichen Naturgefahren vor. Diese sind aufgrund ihrer Heterogenität nur unzureichend für die Betrachtung von Schäden im Sinne eines Multi‐Hazard‐Ansatzes geeignet. Für die Bewertung der Verletzbarkeit von Bauwerken gegenüber verschiedenen Naturgefahren und die Prognose von Schäden ist eine vereinheitlichte Systematik erforderlich, mit der wiederholt beobachtete Schadensbilder in ein Schema von Schadensgraden überführt werden können. Mit diesem Instrumentarium kann der Schaden einheitlich ausgewertet und der Zusammenhang zu den Einwirkungskenngrößen hergestellt werden. Dabei wird dem Vorgehen der European Macroseismic Scale 1998 (EMS‐98) für Erdbebenschäden gefolgt, indem zwischen strukturellen und nicht strukturellen Schäden unterschieden wird, denen in Form von Schadensgraden charakteristische Schadensbilder zuordenbar sind. Es wird ein allgemeines Klassifikationsschema für Bauwerksschäden vorgestellt, mit dem eine Vergleichbarkeit der Schäden infolge der einzelnen Naturgefahren hergestellt werden kann. Auf Grundlage real beobachteter Schadensfälle werden die typischen Schadensmuster für die Naturgefahren Hochwasser, Tsunami und Wind herausgearbeitet und in aufeinander abgestimmte Schadensgrade klassifiziert. Mit den eingeführten Schadensskalen steht erstmals ein Instrumentarium zur Verfügung, um Schadensfälle an einem Gebäudebestand infolge unterschiedlicher Naturgefahren nach ingenieurmäßig vereinheitlichten Kriterien bewerten zu können. Im Ausblick steht die Prognose der Schäden infolge der unterschiedlichen Naturgefahren und ihrer möglichen Abfolgen.

Simulative Erdbebenschadensmodellierung auf Grundlage der EMS‐98 – Realitätsnähe und Prognosetauglichkeit

Maiwald

Schwarz

2019

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International liegen verschiedene Schadensmodelle vor, um die strukturelle Schädigung des Bauwerksbestands und die daraus resultierenden Verluste infolge Erdbebeneinwirkung zu quantifizieren. Die Anwendung der verschiedenen Schadensfunktionstypen für eine realitätsnahe Ermittlung der Schäden setzt eine detaillierte Kenntnis des Bauwerksbestands und seiner Verletzbarkeit sowie der standortspezifischen Untergrundbedingungen voraus. Das am Zentrum für die Ingenieuranalyse von Erdbebenschäden der Bauhaus‐Universität Weimar im Rahmen des Deutschen Forschungsnetzes Naturkatastrophen (DFNK) entwickelte intensitätsbasierte Schadensmodell für die allgemeine Bebauung wurde an den gemeldeten Verlusten des Albstadt‐Erdbebens von 1978 validiert. Eine Betrachtung der Streubreiten und Unsicherheiten in der Verteilung der Schadensgrade Di sowie die Spiegelung an vergleichbaren Schadensmodellen stand bisher noch aus. Die Re‐Evaluation der untersuchten Modellansätze erfolgt im Beitrag an den durch unterschiedliche Standortintensitäten gekennzeichneten Erdbebenereignissen (Albstadt 1978, L'Aquila 2009) anhand der real aufgetretenen Bauwerksschäden. Im Rückblick auf die DFNK‐Studie werden die Ergebnisse für den Großstadtraum Köln nochmals mit neuen Bauwerksdaten und dem erweiterten Schadensmodell überprüft. Die im DFNK aggregiert beschriebene Bauwerksverletzbarkeit wird auf den Einzelbauwerksbestand übertragen und der Einfluss auf die Erdbebenszenarien untersucht. Die Streuung der strukturellen Schäden und der Verluste wird durch Monte‐Carlo‐Simulationen berücksichtigt. Die Veränderungen der Ergebnisse gegenüber der DFNK‐Studie werden ausgewiesen und diskutiert.