Bauliche Ertüchtigung öffentlicher Gebäude gegen Anschläge und andere Gefahreneinwirkungen

Zunehmende Gefährdungspotenziale im öffentlichen Raum und insbesondere für exponierte öffentliche Gebäude sowie Kritische Infrastrukturen gaben den Anlass für dieses Forschungsprojekt. Wegen der großen Bandbreite baulicher Ertüchtigungsmaßnahmen gegen multiple Gefährdungen wurde das Konzept dieser Studie als interdisziplinäres Entscheidungshilfesystem für verschiedene Planer und Fachingenieure angelegt.Projektlaufzeit: Oktober 2006 - Juni 2008

Die Aufgabenstellung gab vor, Untersuchungen zur Nachrüstung von Bundesbauten im In- und Ausland zum Schutz bei Sprengstoffanschlägen, zum Schutz bei biologisch-chemischen Anschlägen und zum Schutz im städtischen Umfeld zu führen. Die Erkenntnisse sollten auf öffentliche Gebäude anderer Nutzer übertragbar sein.

Die Studie bezog sich zwar originär auf funktionsabhängig typisierbare öffentliche Gebäude und deren jeweiligen Schutzgrad, die implementierte Methodik kann jedoch auf beliebige Bauwerke und Infrastrukturobjekte angewendet werden. Dabei wird bei der Erfassung von sicherheitsrelevanten Bauwerkseigenschaften nicht von bestimmten Bauwerksklassen ausgegangen, sondern von problemabhängig signifikanten geometrischen und konstruktiven Gebäudemerkmalen. Diese werden zwar je nach Einwirkung unterschiedlich definiert und gewichtet, aus ihnen kann aber eine Schnittmenge von Bauwerksattributen für verschiedene Gefährdungen abgeleitet werden, die die Interdependenzen der Bauwerksantworten für ein Gefährdungsspektrum repräsentieren und zugleich Hinweise geben auf Synergieeffekte bzw. Zielkonflikte bei Ertüchtigungsmaßnahmen.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war das Institut für Mechanik und Statik/Labor für Ingenieurinformatik der Universität der Bundeswehr München.

Konzept

Das Projekt zielte in seiner Konzeption darauf ab, einen Beitrag zur sicherheitsorientierten Weiterentwicklung von Gebäude- und Liegenschaftsmodellen zu leisten, um Sicherheitsanalysen als integralen Bestandteil der Entwurfs- und Tragwerksplanung zu etablieren.

Die für Sicherheitsanalysen maßgeblichen Gebäudemerkmale wurden in gefährdungsspezifischen Excel-Tabellen erfasst (s. Abbildung unten), wobei kohärente Daten verschiedener Tabellen automatisch generiert wurden, um redundante Dateneingaben bei Mehrfachgefährdungen zu vermeiden. Da außerdem alle Eingabefelder mit kontextabhängigen Auswahllisten vorbelegt sind und zu den meisten Tabellenfeldern textuelle und graphische Erläuterungen eingeblendet werden können, bestanden keine Einarbeitungsprobleme im Umgang mit den Tabellen.

Die Datenschemata der Tabellen können interaktiv zur Bestandsdokumentation genutzt werden, sie können aber auch aus digitalen Bauwerksinformationen teilweise automatisch belegt werden, zum Beispiel aus objektorientierten Gebäudeinformationsmodellen. Die zweite Methode bietet den Vorteil, dass lebenszyklusbegleitend aus fortgeschriebenen Bauwerksdaten die gebaute Realität jederzeit ohne große Vorarbeiten auf bestimmte Sicherheitsanforderungen geprüft werden kann.

Ergebnisse

Da in der Aufnahme und Darstellung der Bauwerksdaten methodisch kein Unterschied zwischen Bestandsbauten und Planungsvorhaben besteht und das Analysesystem auf jede beliebige Teilmenge assemblierter Bauwerksinformationen anwendbar ist, kann es auch in allen Planungsphasen eines Bauwerks genutzt werden. Nur bei der Auswahl von Ertüchtigungsmaßnahmen sind je nach Anwendungsfall Unterschiede hinsichtlich Ausführbarkeit und Kosten-Nutzen-Relation zu beachten.

Maßnahmen zur Bauwerksertüchtigung lassen sich regelbasiert aus den baulichen Gegebenheiten, aus praxiserprobten Bautechniken sowie aus Expertenwissen verschiedener Fachdisziplinen ableiten. Dementsprechend sind den in Tabellen erfassten Bauwerksattributen Bewertungstabellen zugeordnet, die bei der Datenanalyse Hinweise auf optimierbare Entwurfs- und Konstruktionsdetails liefern. Andere Tabellen enthalten eine Vielzahl genereller Ertüchtigungsmaßnahmen, aus denen über verschiedene Auswahlfilter Maßnahmenkombinationen extrahiert und in einem interdisziplinären Dialog abgeklärt werden können. Zwischen alternativen Maßnahmensets können vom System Performancevergleiche angestellt werden.

Da verschiedene bauliche Ertüchtigungen in ihren Auswirkungen nicht unmittelbar beurteilt werden können, enthalten die Maßnahmentabellen Ingenieurcodes, die mit skalierbaren Simulationsumgebungen empirische Schädigungsprognosen vornehmen und die Auswirkungen modifizierter Gefährdungsszenarien oder gestalterischer/konstruktiver Veränderungen aufzeigen. Die Simulationsprogramme können für Parameterstudien bei Maßnahmenabwägungen oder als Datengenerator für weiterführende Ingenieursoftware genutzt werden.