Robustness by design - Simplified progressive collapse assessment of building structures

Robustes Entwerfen - Vereinfachte Bewertung von Hochbauten hinsichtlich progressivem Kollaps.

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen im Bereich robusten Entwerfens von Tragwerken mit Schwerpunkt auf der Vermeidung eines progressiven Kollapses in mehrgeschossigen Gebäuden bzw. Hochhäusern. Ein zweckmäßiges robustes Tragwerkskonzept sollte folgende Grundlagen enthalten i) realistische Szenarien, für die Beschreibung der lokalen Schädigung, ii) vom Tragwerksplaner kontrollierbare Tragwerkseigenschaften, und iii) eine Bewertungsmethode, die einerseits die Auswirkungen lokaler Schädigung in Abhängigkeit der gegebenen Tragstruktur berücksichtigt, andererseits ausreichend genau, einfach und effizient ist. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, den plötzlichen Stützenausfall als ein realistisches Szenario lokaler Schädigung von Hochbauten zu berücksichtigen, da er verglichen mit Stützenschädigung durch hoch dynamische Belastungen wie Explosionsbeanspruchung einen oberen Grenzwert (maximale Schädigung) darstellt. Des Weiteren wird aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten empfohlen, einen robusten Tragwerksentwurf nicht nur auf Tragfähigkeit zu stützen, sondern auch auf duktiles Verhalten auszurichten, dadurch muss nicht nur der Grenzzustand der Tragfähigkeit sondern auch der Grenzzustand der maximal erforderlichen Duktilität berücksichtigt werden. Dieser veränderte Entwurfsansatz zur Erhöhung der Robustheit erfordert, dass der Tragwerksplaner zusätzliche Informationen zur Duktilität der einzelnen statisch wirksamen Komponenten hat. Abschließend werden entwurfsorientierte Ansätze zur Bewertung von progressivem Kollaps behandelt. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf Methoden, die einen plötzlichen Stützenausfall sowie Fragen zur Duktilität behandeln. Im Besonderen wird ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, das kürzlich am Imperial College London entwickelt wurde. Dieses Verfahren ermöglicht eine sinnvolle mehrstufige Vorgehensweise zur Bewertung progressiven Kollapses und vereinigt Einfachheit mit Genauigkeit: Außerdem berücksichtigt es Duktilität, Redundanz, Energieabsorption und dynamische Effekte in einem einzigen Schritt.