Tsunami

Veranlassung

Tsunami (japanisch für Hafenwellen) sind außergewöhnlich hohe Wellen, die in der Regel durch Erdbeben oder auch durch Hangrutschungen bzw. Felsstürze ausgelöst werden. Tsunamis können generiert werden, wenn als Folge der erheblichen  Plattenbewegungen ein hohes Maß an Energie freigesetzt wird und somit als Primärereignis starke Erdbeben mit hohen Magnituden (als Maß für die instrumentelle Stärkebestimmung) hervorgerufen werden. Neben dem Erreichen bzw. Überschreiten einer Magnitude von 7.0 müssen noch zwei zusätzliche Bedingungen gegeben sein. Das Hypozentrum des Erdbebens muss nahe der Oberfläche am Meeresgrund liegen und es muss ein vertikaler Versatz des Meeresbodens auftreten, um die darüber liegende Wassersäule in Bewegung zu versetzen und damit den Tsunami auszulösen. Die Wellenhöhen vergrößern sich dann in Ufernähe beträchtlich und können so starke Schäden an der Bebauung verursachen. 

Die aktuellen Ereignisse in Japan 2011 und Chile 2010 [3] zeigen dass durch die Kombination mit extremen Fließgeschwindigkeiten verheerende Schäden an der Bebauung verursacht werden können.  

Es ist eine gesellschaftliche Notwendigkeit das Schadenspotential solcher Ereignisse zu kennen und in konkreten Maßnahmeplänen zu begegnen. Voraussetzung hierfür sind leistungsfähige Modelle, die realistische Schadensprognosen für den Bauwerksbestand liefern.

Zielstellung

Für einen bestehenden Bauwerksbestand soll ein ingenieurmäßiges Bewertungssystem für allgemeine Hochbauten unter Tsunami-Einwirkungen entwickelt werden.

Um Schäden für eine Tsunami-Einwirkung prognostizieren zu können, kann auf Elemente des bestehenden 
EDAC-Hochwasserschadensmodells zurückgegriffen werden. Das Konzept der Verletzbarkeitsklassen und Schadensgrade, welches analog zur EMS-98 [2] für Erdbebenschäden abgeleitet wurde, ist dabei das zentrale Element zur Beschreibung von Schäden und der Bewertung der Verletzbarkeit.

Das Modell ist zu erweitern, um der besonderen Charakteristik dieses Überflutungstyps gerecht zu werden. Dazu sind Effekte aus dem Anprall der Welle (Schwall), des Anpralls von Treibgut durch die zurücklaufenden Wellen und mögliche Aus- bzw. Unterspülungen zu berücksichtigen.  

Tsunami-spezifische Besonderheiten in der Ausbildung struktureller Schäden und den evtl. damit verbundenen Unterschiede sind herauszuarbeiten. Dabei ist der Einfluss einer möglichen Vorschädigung infolge des vorangehenden Erdbebens zu würdigen. 

Realitätsnahe Verletzbarkeitsfunktionen für die Prognose struktureller Schäden und Schadensfunktionen zur Bestimmung von monetären Verlusten sind abzuleiten.

Im Rahmen des Einsatzes der Deutschen Task Force Erdbeben konnten in den betroffenen Gebieten nach dem Erdbeben vom 27.2.2010 in Chile, zahlreiche Bauwerksschäden infolge des Erdbebens und des Tsunami dokumentiert werden [1], [3].

Literatur

[1] Abrahamczyk, L.; Schwarz, J.; Lobos, D.; Maiwald, H.: Das Magnitude 8.8 Maule (Chile)-Erdbeben vom 27. Februar 2010 – Ingenieuranalyse der Erdbebenschäden. Bautechnik 87 (2010) 8, 462–473

[2] Grünthal, G. (ed.), R. Musson, J. Schwarz, J., Stucchi, M. (1998):
European Macroseismic Scale 1998. Cahiers du Centre Européen de Geodynamique et de Seismologie, Volume 15, Luxembourg

[3] Maiwald, H.; Schwarz, J.; Abrahamczyk, L.; Lobos, D.: Das Magnitude 8.8 Maule (Chile)-Erdbeben vom 27. Februar 2010 – Ingenieuranalyse der Tsunamischäden. Bautechnik 87 (2010) 10, 614–622

tsunami (german only)