Geschäftsfeld Sicherheit
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI
Städtebauliche Gefährdungsanalyse
Kompetenzzentrum für Schadensmanagement von Infrastruktur und Gebäuden
Risikoanalyse
Die Gruppe Gefährdungs- und Risikoanalyse des EMI entwickelt speziell zugeschnittene Risikoanalysensoftwarelösungen für die Bereiche: munitionstechnische Sicherheit, Terrorismusschutz, Überflug- und Zündersicherheit. Im Rahmen der Modellbildung werden sowohl Eintrittswahrscheinlichkeit als auch Schadensausmaß der zu betrachtenden Szenarien quantitativ erfasst. Zielsetzung der Analysen ist die Identifikation von sicherheitssensitiven Aspekten und die zielgerichtet Implementierung von Schutzmaßnahmen.
Terrorismusschutz: Projektbeispiel städtebauliche Gefährdungsanalyse
Projektbeispiel städtebauliche Gefährdungsanalyse
Im Zuge der wachsenden Bedrohung durch terroristische Angriffe in Europa und Deutschland fällt der Thematik des baulichen Bevölkerungsschutzes gegen Terrorismus eine besondere Rolle zu. Es besteht ein wachsender Bedarf einerseits die potentiellen Gefährdungen und Risiken durch die terroristische Bedrohung zu quantifizieren und anderseits den baulichen Bevölkerungsschutz insbesondere bei kritischen Infrastrukturen präventiv zu implementieren.
Mit diesem Hintergrund wurde das Ernst Mach Institut von dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) mit dem Forschungsvorhaben städtebauliche Gefährdungsanalyse beauftragt. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung des Computerprogramms Explosion Effects in Cities (ExE-Cities), das folgende Fragen beantwortet:
- Welche Infrastruktur ist bedroht?
- Mit welchen Konsequenzen muss gerechnet werden?
- Wie kann geschützt werden?
Die Beantwortung der ersten Frage erfolgt im Rahmen der Szenarioanalyse. In der Szenarioanalyse wird die zu schützende bzw. zu bewertende Infrastruktur definiert und eine Bedrohungsanalyse mittels eines datenbankgestützten Bewertungsverfahrens durchgeführt. Die Daten beruhen hierbei auf der Auswertung einer weltweiten Datenbank für terroristische Anschläge des Ernst Mach Instituts. Im Ergebnis wird die kritische Infrastruktur identifiziert. Ein Beispiel für das farblich kodierte Ergebnis einer Bedrohungsanalyse zeigt Abb. 1. Die in diesem Szenario besonders gefährdete Infrastruktur, Rathaus, Banken und Bahnhof, ist durch die gelb-orange Färbung gekennzeichnet.
Im Abschluss der Szenarioanalyse definiert der Benutzer des Programms ein konkretes Szenario basierend auf den Ergebnissen der Bedrohungsanalyse, wie z.B. Anschlag auf den Bahnhof mit einer 1000 kg Ladung.
- Abb.1 Ergebnis der Bedrohungsanalyse für eine deutsche Stadt im Südwesten (Lörrach)
In der Gefährdungsanalyse werden die physikalischen Größen, die die Wirkungen eines Explosionsereignisses beschreiben, für alle Orte eines konkreten Szenarios ermittelt. Betrachtet werden im Rahmen der Analyse sowohl ideale Blastwellen- als auch komplexe Blastwellenausbreitung. Die Problematik der komplexen Blastwellenausbreitung in urbanen Gebieten wurde, wie in Abbildung 2 beispielhaft für eine Kreuzung dargestellt, in einem umfangreichen Versuchsprogramm untersucht. Die experimentell ermittelten Druck / Zeitverläufe sind eine Grundlage für die Quantifizierung von Gebäudeschäden in der folgenden Schadensanalyse.
- Abb. 2 Komplexe Blastwellenausbreitung in einer Kreuzung
Die Frage: Mit welchen Konsequenzen muss gerechnet werden? wird im Rahmen der Schadensanalyse für Personen und Gebäude beantwortet. Die Ermittlung der erwarteten Gebäudeschäden kann sowohl auf der Gesamttragwerks- als auch auf der Bauteilebene erfolgen. Abbildung 3 zeigt ein Ergebnis der Schadensanalyse für ein Szenario mit einer 1000 kg Ladung. Der Bereich in dem das Versagen einer 24 cm Wand infolge idealer Blastbelastung, daher unter Berücksichtigung einer einfachen senkrechten Reflexion, erwartet wird, ist durch die rote Kreisfläche mit einem Radius von 86 m gekennzeichnet. Der erwartete Versagensabstand infolge komplexer Blastwellenbelastung erstreckt sich bis 117 m. Dieses Beispiel verdeutlicht, das für eine genauere Bewertung von Gebäudeschäden in urbanen Gebieten ein Ansatz, der komplexe Blastwellenbelastung berücksichtigt, erforderlich ist.
- Abb.3 Vergleich des erwarteten Versagensradius infolge einfacher senkrechter Reflexionmit dem erwarteten Versagensabstand infolge komplexer Blastwellenbelastung; Ladung: 1000 kg; charakteristisches Bauteil: 24 cm Mauerwerkswand
Im Bereich der erwarteten Personenschäden ist sowohl die Gefährdung durch Gebäudeeinsturz als auch die Gefährdung durch Blast abgebildet. Mit der Software können somit die erwarteten Konsequenzen für Personen in Gebäuden und Personen nahe Gebäuden ermittelt werden.
Im Anschluss an die Schadensanalyse werden dem Nutzer mit dem implementierten Schutzmaßnahmenkatalog Möglichkeiten aufgewiesen mit denen die erwarteten Konsequenzen eines Ereignisses minimiert werden können. Neben organisatorischen und baulichen Schutzmaßnahmen erweist sich Abstand als einer der effektivsten Lösungen.
Lesezeichen setzen bei