Forschungsbericht 2009



Progressiver Kollaps und Robusthei

Institut: Baustatik und Stahlbau
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Uwe Starossek
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Uwe Starossek
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Ing. Marco Haberland
Projektnummer: E.3-08.109
Laufzeit: 01.04.2007 - 31.03.2011
Finanzierung: Haushalt


 

 Das Thema Progressiver Kollaps rückte infolge katastrophaler Bauwerkseinstürze (Murrah Building, Oklahoma City, USA, 1995; World Trade Center, New York, USA, 2001; u.a.) sowie einer sensibilisierte Gefährdungswahrnehmung in den Fokus aktueller Forschung zum Entwurf von Tragwerken. Ein progressiver Kollaps ist charakterisiert durch die Unverhältnismäßigkeit eines außergewöhnlichen Ereignisses zum resultierenden Versagen großer Teile oder des gesamten Tragwerks, welcher sich in Form einer Kettenreaktion ausgehend von einem initialen lokalen Schaden einstellt.

Die Anfälligkeit verschiedener Tragwerke zu progressivem Kollaps wird im Rahmen der klassischen Bemessung von Tragwerken nicht erfasst, bei denen nur das einzelne Tragelement betrachtet wird und gleichzeitig Ereignisse geringer Auftretenswahrscheinlichkeit außer Acht gelassen werden. Trotz scheinbar sicherer Bemessung versagten bei den oben geschilderten Fällen Tragelemente, woraufhin große Teile des Tragwerks einstürzten. Um eine ausreichende Sicherheit gegenüber progressivem Kollaps zu gewährleisten, ist eine explizit auf diesen ausgerichtete Untersuchung des Tragwerks erforderlich. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit zusätzlicher globaler Betrachtungen für den Fall einer lokalen Schädigung des Tragwerks.

Die Eigenschaft eines Tragwerks lokalen Schäden zu widerstehen, ohne dass sich ein progressiver Kollaps entwickelt, wird als strukturelle Robustheit bezeichnet. Erste Bemessungsnormen und Richtlinien fordern die Berücksichtigung des Versagenstyps progressiver Kollaps, und somit die Gewährleistung von Robustheit; diese Anforderungen sind jedoch bislang nur qualitativ gefasst. Zur Optimierung der Robustheit eines Tragwerks sowie dem Vergleich verschiedener Tragwerke hinsichtlich ihrer Robustheit erscheint eine quantitative Beschreibung der strukturellen Robustheit zweckdienlich und notwendig.  Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Maßen zur quantitativen Beschreibung der strukturellen Robustheit.

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