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Klimaangepasstes Bauen - Kriteriensteckbrief "Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren: Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser"

Projektbeschreibung

Projektbeteiligte

Eckdaten

Klimaangepasstes Bauen - Kriteriensteckbrief "Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren: Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser"


Projektnummer
Projektbeginn
09.2009
Projektende
02.2011
Projektstatus
abgeschlossen mit Bericht

Ziel des Forschungsprojekts war es, das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen um den Kriteriensteckbrief "Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren: Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser" zu ergänzen. Projektlaufzeit: September 2009 - Mai 2010

Ausgangslage

Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) hat, wissenschaftlich begleitet durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), in einer zweijährigen Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e. V. (DGNB) einen ersten Kriterienkatalog zur Betrachtung und Bewertung von Nachhaltigkeitsaspekten für Gebäude entwickelt. Mit dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) des BMVBS steht erstmals ein objektiv nachvollziehbares Bewertungsverfahren für nationale Büro- und Verwaltungsgebäude zur Verfügung. Es zeichnet sich durch die umfassende Betrachtung des gesamten Lebenszyklus von Gebäuden unter Berücksichtigung der ökologischen, ökonomischen, und soziokulturellen Qualität sowie den technischen und prozessualen Aspekten aus.

Ziel

In dem Forschungsprojekt wurde der Kriterienkatalog um den Steckbrief "Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren" ergänzt. Die untersuchten Risiken infolge eines Einwirkens der Naturgefahren Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser können zu Personengefährdungen und hohen wirtschaftlichen Schäden führen. In der Regel werden diese Umweltwirkungen auf das Gebäude in den gesetzlichen, normativen und fachlichen Vorschriften angemessen berücksichtigt. Bisher nur unzureichend berücksichtigt sind dagegen Extremereignisse, deren Intensität deutlich über die bereits geregelten Einwirkungen hinausgeht. Diese Extremereignisse sind mit größeren Schadensrisiken verbunden, woraus sich höhere Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit von Gebäuden ableiten lassen. Dabei sind die Einwirkungen der jeweiligen Naturgefahr auf ein Gebäude unterschiedlich und entsprechend differenziert zu bewerten.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war die Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH, Aachen.

Konzept

In der Untersuchung wurden die Naturgefahren Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser untersucht. Alle Naturgefahren wurden nach einem einheitlichen Untersuchungsschema behandelt und beschrieben.

Kurzbeschreibung der Prozesse: Zunächst erfolgte eine Definition der wichtigen Begriffe und eine Beschreibung der Hauptarten der jeweiligen Naturgefahr. Hierbei wurde u.a. eine Beschreibung und Eingrenzung der potenziell betroffenen Räume sowie der (Jahres-)Zeiten des Auftretens vorgenommen. Ebenfalls erfolgte eine Abschätzung der Schadenssummen in Deutschland in den vergangenen Jahrzehnten.

Gefährdung und Schadensanfälligkeit von Gebäuden: Die Häufigkeit des Auftretens einer Gefahr wird im Allgemeinen auf fest definierte Zeiträume bezogen (pro Jahr, pro 100 Jahre etc.). Es wurden Kriterien zur Beschreibung des Gefahrenprozesses in Bezug auf Gebäude sowie zur Beschreibung der Schadensanfälligkeit festgelegt.

Gefahren- und Risikoermittlung und Darstellung in Deutschland: Die Wissenschaftler haben für die betrachteten Naturgefahren Verfahren, Werkzeuge und Hilfsmittel sowie Daten- und Informationsquellen zur Ermittlung der Intensitäten bzw. Gefahren des jeweiligen Bereichs zusammengestellt. Weiterhin erfolgte eine Darstellung der gebräuchlichen Gefahrenkarten und ggf. Hinweise auf existierende Risikokarten. Vorhandene Gefahrenkarten wurden übernommen, aufbereitet und einheitlich dargestellt. Für die Naturgefahr Starkregen wurde eine eigene Karte erstellt.

Schutzziele bezüglich des Risikos: Soweit Normen für die Bemessung auf die jeweilige Naturgefahr vorhanden sind, wurden die dort festgelegten Normanforderungen in Kurzform beschrieben. Weiterhin wurden für jede Belastungsart die verschiedenen Regelwerke der beteiligten Fachhandwerke zusammengestellt. Bei der Anwendung der Normen und Regeln können Defizite auftreten, die beispielsweise in Bauschadensbeschreibungen aufgeführt sind. Soweit möglich, wurden die wichtigsten bekannten Defizite dokumentiert.

Maßnahmen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit: Die Widerstandsfähigkeit eines Gebäudes kann durch verschiedene Maßnahmen verbessert werden. Es wurden die Möglichkeiten beschrieben und bewertet, wobei möglichst ein direkter Bezug zu den potenziell betroffenen Gebäudeelementen hergestellt wurde. Diese Bewertung fand Eingang in das Bewertungssystem des Kriteriensteckbriefs. Betrachtet wurden die Handlungsfelder "Projektentwicklung, Standort und Exposition", "Planung", "Herstellung" und die "Nutzungsphase" (Instandhaltung, Betrieb, Nutzung).

Kriterienentwicklung und Bewertung, Kriteriensteckbrief: Die fünf Naturgefahren wurden zunächst einzeln bewertet. Anschließend wurden diese Bewertungen zu einer Gesamtbeurteilung zusammengeführt. Auf der Grundlage dieser Vorarbeiten wurde ein Kriteriensteckbrief nach dem vorgegebenen Muster des BBSR erstellt. Der Kriteriensteckbrief ist auch ohne den erarbeiteten begleitenden Bericht anwendbar und nutzbar.

Ergebnisse

Infolge der hohen Sicherheitsansätze bei der Bemessung der Tragkonstruktion sind in Deutschland Schäden daran sehr selten. Infolgedessen ist auch die Bauweise der Tragkonstruktion (Beton, Stahl- oder Holzkonstruktionen) bei der Bewertung der Widerstandsfähigkeit eines Gebäudes von eher untergeordneter Bedeutung.

Generelles Ziel ist, unter Berücksichtigung der vorhandenen spezifischen Regelungen zu einzelnen Naturgefahren die Widerstandsfähigkeit der potenziell gefährdeten Gebäudeteile und Bauelemente im gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks mit ökonomisch sinnvollen Maßnahmen zu verbessern. Dabei wird auch eine mögliche Zunahme der Einwirkungen als Folge von Klimaänderungen berücksichtigt. Da die möglichen Änderungen heute nur mit großen Unsicherheiten prognostizierbar sind, liegt der Fokus auf dem Ansatz, Baukonstruktion und Bauelemente so zu gestalten bzw. durch Managementmaßnahmen so zu sichern, dass bei Überlastung möglichst geringe Schäden entstehen. Es wird nicht von vornherein angestrebt, höhere Belastungsansätze bei der Bemessung zu verwenden.

Eine Schadensminderung oder -vermeidung (Risikominderung) in Bezug auf die auftretenden Belastungen bei einem Naturereignis ist generell möglich durch:

  • Standortwahl (lokal, regional) mit einer möglichst geringen Gefährdung
  • Bemessung und Ausführung des Bauwerks bzw. der Gewerke im Hinblick auf die potenziell auftretenden hohen Belastungen, Sicherung einer hohen Planungs- und Ausführungsqualität (Widerstandsfähigkeit des Bauwerks bzw. Verringerung der Vulnerabilität)
  • Regelmäßige Instandhaltung (Zustandserfassung, Wartung, Sanierung) des Gebäudes (Erhaltung der Widerstandsfähigkeit)
  • Schutzmaßnahmen und schadensmindernde Maßnahmen vor, während und nach dem Ereignis (Verbesserung der Widerstandsfähigkeit durch spezifische Schutzmaßnahmen)

Bei den Naturgefahren Schnee und Wind ist für die Bemessung ein Schutzgrad entsprechend einem 50-jährlichen Ereignis als Basis für die geltenden normativen und fachlichen Regelungen festgelegt. Bei diesen Naturgefahren liegt der Schwerpunkt der Schadensvermeidung für Extremereignisse, aber auch für Belastungen unterhalb der Bemessungswerte, bei der Sicherung einer hohen Planungs- und Ausführungsqualität sowie der notwendigen Instandhaltung bei der Nutzung. Zusätzlich müssen die Risiken bei einer möglichen Überschreitung der Bemessungswerte reduziert werden. Hierzu wurden Vorschläge für sinnvolle und durchführbare Maßnahmen entwickelt und bewertet.

Bei Starkregen wird in den vorhandenen normativen Regelungen und Fachregeln bereits eine mögliche Überschreitung der Bemessungswerte berücksichtigt, sodass zumindest substanzielle Schäden am Gebäude verhindert werden. Bei dieser Naturgefahr geht es vornehmlich um die Sicherung der erforderlichen Planungs- und Ausführungsqualität und der notwendigen Instandhaltungsmaßnahmen bei der Nutzung.

Unzureichende Regelungen bezüglich der Widerstandsfähigkeit von Bauwerken bestehen bisher bei Hageleinwirkungen. Bei dieser Naturgefahr sind Normen und Regelungen zur Reduktion der Risiken in Deutschland im Wesentlichen noch nicht vorhanden. Auf der Basis von Regelungen anderer Länder werden Grundlagen zur erforderlichen Planungs- und Ausführungsqualität und zu notwendigen Instandhaltungsmaßnahmen beschrieben.

Bei den Hochwassereinwirkungen werden die Hochwassertypen Flusshochwasser, Überflutungen infolge Starkregen, Sturmflut und Grundhochwasser unterschieden. Bei allen Hochwassertypen beeinflusst die Standortwahl maßgeblich die Risikoausprägung, d.h. mit geeigneter Standortwahl kann eine Gefährdung (anders als bei den anderen Naturgefahren) vermieden oder erheblich reduziert werden.

Vorhandene Regelungen zu Flusshochwasser und Sturmflut beziehen sich heute fast ausschließlich auf die potenziell gefährdeten Flächen (Bauverbote bzw. Einschränkungen in Überschwemmungsgebieten), nicht aber auf die Eigenschaften der gefährdeten Gebäude selbst. Folglich sind bei dieser Naturgefahr Normen und rechtlich verankerte Regelungen zur Reduktion der Risiken am Bauwerk selbst (noch) nicht vorhanden. Hier wird an die Eigenvorsorge der Eigentümer appelliert. Regelungen zur Erfassung von und Vorsorge vor Überflutungen infolge Starkregen sind zurzeit nur für kanalisierte bebaute Flächen vorhanden, nicht jedoch für Gefährdungen durch sogenannte Hangabflüsse. In dieser Untersuchung werden geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gefährdeter Gebäude für diese Hochwassertypen vorgestellt.

Bei Grundhochwasser bestehen demgegenüber bereits umfassende normative Regelungen, mit denen zumindest substanzielle Schäden am Gebäude verhindert werden. Bei dieser Naturgefahr geht es vornehmlich um die Sicherung der erforderlichen Planungs- und Ausführungsqualität. Planungs- und Ausführungsfehler im Bereich der Gründung können im Nachhinein nur sehr aufwendig beseitigt werden.

Auf der Grundlage dieser Vorarbeiten wurde der Kriteriensteckbrief nach dem vorgegebenen Muster des BBSR erstellt. Eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse finden Sie im Endbericht (siehe "Veröffentlichungen" in der rechten Spalte).

Veröffentlichungen

Klimaangepasstes Bauen - Kriteriensteckbrief "Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren: Wind, Starkregen, Hagel, Schnee/feuchte Winter und Hochwasser". Endbericht

Download auf https://www.bbsr.bund.de/

Projektbeteiligte
Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Nachhaltiges Bauen, Kriteriensteckbriefe, Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen, Hochwasserschutz
Projekt auf der Webseite des BBSR : https://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/zb/Auftragsforschung/2NachhaltigesBauenBauqualitaet/2010/KriterienHagel/01_start