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Naturkatastrophen, Erdbeben, Überschwemmungen, massiver Starkregen, Windlasten, Orkane – wie können Sie sich absichern?

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Gefühlt häufen sich die Nachrichten über Naturkatastrophen wie Erdbeben, Orkane und Überschwemmungen. Daher sind diese Themen immer stärker im Bewusstsein der Ingenieure und Investoren bei der Planung neuer Projekte.
Aus Sicht eines Berechnungsingenieurs können diese Themen im Vorfeld betrachtet und im sinnvollen Rahmen abgesichert werden.
Eine Verschärfung der Vorschriften ist nur dann sinnvoll, wenn sie tatsächlich erforderlich ist.

Merkle & Partner setzt sich mit den einzelnen Themen schon seit Jahrzenten intensiv auseinander. Im Folgenden beschreibe ich kurz, welchen Themen & Aufgabenstellungen wir uns hierzu in dieser Beitragsreihe widmen.

Erdbeben

Am 11. März 2011 erschütterte ein Erdbeben mit der Stärke 9 die Küste Japans. Das Epizentrum lag vor der Ostküste des Landes, das Beben erzeugte einen gewaltigen Tsunami. Bis zu 40 Meter hohe Wellen rasten auf die Küste zu. Mehr als 18.000 Menschen starben. Ganze Städte wurden ausgelöscht. Im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi fiel der Strom aus. Die mangelnde Kühlung führte zu einer Kernschmelze nach der Havarie.

Dies führte dazu, dass die Anforderungen an die Erdbebenbeständigkeit von Kernkraftanlagen teilweise erheblich verschärft wurde.

Gefühlt finden Erdbeben häufiger statt, als früher, aber der Eindruck trügt. Was sich geändert hat, ist die Häufigkeit der Berichterstattung.

Abbildung 1: Fukushima nach dem Erdbeben

Erdbeben gehören zu unserer Erde. Unsere Aufgabe ist es, die dadurch entstehenden Schäden zu minimieren.

Wie aber können Gebäude und Anlagen sicherer gegen den Einfluss von Erdbeben gemacht werden und wie kann man das berechnen?

Windlasten

Es lässt sich leicht vorstellen, dass Windgeschwindigkeiten von 250 km/h, wie sie in Wirbelstürmen zu finden sind, für Gebäude und Bauteile eine erhebliche Belastung darstellen.

Abbildung 2: Tacoma Bridge 1940

Aber auch moderate konstante Windgeschwindigkeiten stellen eine Gefahr dar und zwar genau dann, wenn periodisch sich ablösende Wirbel zu einer Erregung von Eigenfrequenzen führen.

Das klassische Beispiel hierzu ist der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke im Jahre 1940.

Abbildung 3: Marilyn

Die Windgeschwindigkeiten von vergleichsweise moderaten 68 km/h führten zu einer Wirbelerregung der Eigenfrequenz von 25 Hz, was dann in Folge zum Einsturz der Brücke führte.

Aber auch der Einfluss von Windböen kann zu kurzzeitigen Belastungen führen. Auch wenn diese manchmal nur psychischer Natur sind. Das Bild (Abbildung 3) ist eines meiner Favoriten und hängt bei mir im Büro, leider nicht im Original.

Wie kann man Windlasten rechnerisch betrachten und absichern?

Überschwemmungen und Starkregen

Neben einem Tsunami, bei dem aufgrund eines Seebebens eine Wasserwand auf die Küsten zurast, kommt es auch bei starken Regenfällen und Hagel dazu, dass der Boden und die Kanalisation die Wassermassen nicht mehr aufnehmen kann und Landschaften und Gebäude überschwemmt werden.

Abbildung 4: Von der Straße gespülte Fahrzeuge

Als Kind wurde ich selbst Zeuge eines solchen Vorfalls, als meine Heimatstadt Heidenheim am 29. August 1968 die bis dahin schlimmste Unwetterkatastrophe erlebte. Gegen 22 Uhr tobten etwa eineinhalb Stunden lang an jenem Donnerstagabend die Elemente. Unser Haus stand am Hang und war plötzlich Ufer eines reisenden Stroms. Ich erinnere mich noch, wie mein Vater im Nachthemd in unserem Klepper-Faltboot Menschen auf der Straße zu Hilfe kam.

Auch hier kann die Simulation helfen, Lösungen zu finden, um die Auswirkungen von Überschwemmungen möglichst gering zu halten. Wenn wir Watdurchfahrten von Fahrzeugen rechnen, machen wir nichts anderes.

Wie Sie sich gegen Naturkatastrophen, Erdbeben, Überschwemmungen, massive Starkregen, Windlasten oder Orkane absichern können, erfahren Sie in unserer nächsten Beitragsreihe oder direkt bei uns. Treten Sie gerne mit uns in Kontakt.

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Ihr Stefan Merkle

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