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03.12.2018Baulicher Bevölkerungsschutz

Können Pflanzen und Ringgeflechte Schutz vor den Auswirkungen einer Bomben-Explosion bieten?

Praktische Untersuchungen im Auftrag des Bundesamtes für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) haben dies bestätigt. Hierzu wurde mit Unterstützung der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) auf deren Testgelände in Horstwalde südlich von Berlin eine zweiwöchige Versuchsreihe durchgeführt.

Hochgeschwindigkeitsaufnahme eines Ansprengversuches; Quelle: BAM Hochgeschwindigkeitsaufnahme eines Ansprengversuches; Quelle: BAM, Sprengversuch in Horstwalde (Vergrösserung öffnet sich im neuen Fenster)Hoch­ge­schwin­dig­keits­auf­nah­me ei­nes An­spreng­ver­su­ches an ei­ner Ei­ben-He­cke, die die ge­wal­ti­ge Ex­plo­si­ons­druck­wel­le schad­los über­stan­den hat (Teil 1) Quelle: BAM

Die Versuchsreihe ist Teil eines Forschungsprojektes, das unter Leitung von Prof. Norbert Gebbeken am Institut für Mechanik und Statik der Universität der Bundeswehr München im Auftrag des Bundesamtes für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe durchgeführt wird.

Das Forschungsprojekt soll Antworten auf die folgenden Fragen geben:

1. Wie sicher sind unsere Gebäude und Infrastrukturen gegenüber Explosionseinwirkungen?
2. Wie verhalten sich Gebäude und Aufenthaltsstätten unter hochdynamischen Belastungen durch Explosionen?
3. Welche baulichen Schutzmaßnahmen sind aus technisch-wissenschaftlicher Sicht sowie unter dem Aspekt der sozio-ökonomischen Akzeptanz heutzutage möglich?
4. Können Pflanzen, Ringgeflechte pur und Ringgeflechte als Wasservorhang sowie Zaun-, Schall- oder Sichtschutzelemente im öffentlichen Raum auch als Schutzbarriere vor den Folgen einer Explosion (Druckwelle und Splitterflug) dienen und welche Schutzwirkung können solche Objekte unter welchen Rahmenbedingungen bieten?

Das Ziel bei der städtebaulichen Planung und Realisierung von Schutzsystemen ist es, dass anstelle störender oder beängstigender baulicher Bollwerke möglichst wenig sichtbare, ins architektonische Stadtbild passende Schutzsysteme mit Mehrfachnutzen für den öffentlichen Raum geschaffen werden.

Pflanzen bieten mehr als nur Begrünung und Kühlung

Als Pflanzen wurden Bambus, Berberitze, Eibe und Thuja untersucht.

Pflanzen dienen im besiedelten Raum in der Regel der Begrünung. Aufgrund ihrer Verdunstungseigenschaft begünstigen die Pflanzen aber auch das Stadtklima und können, gezielt eingesetzt, im Hinblick auf den Klimawandel sogar zur Vermeidung oder Reduzierung von sogenannten Hotspots beitragen. Eine weitere, bislang noch unbekannte und daher ungenutzte Fähigkeit von bestimmten Pflanzen, den Druck von Explosionswellen deutlich zu mindern, konnte nun durch die praktischen Versuche auf dem Testgelände der BAM wissenschaftlich fundiert nachgewiesen werden.
Die bisherige Auswertung der Messergebnisse zeigt bereits eine beachtliche Druckwellen-minderung, die durch das Energieabsorptionspotenzial der getesteten Pflanzen erreicht wer-den konnte. Den besten Wert erzielte die Eibe mit 45 Prozent, gefolgt von der Thuja mit 40 Prozent, wobei sich die Werte aber je nach Konfiguration und Bewuchs der Pflanzen noch steigern lassen.

Kettenhemden für moderne Städte?

In weiteren Versuchen wurde das Schutzpotenzial von Ringgeflechten untersucht. Ringgeflechte sind z.B. bekannt als Kettenhemd, das von Rittern im Mittelalter als Schutz vor Handwaffen getragen wurde oder als Kettenhandschuhe, die heutzutage im Metzgereigewerbe zum Schutz vor Schnittverletzungen verwendet werden. Zunehmend werden sie auch als architektonisches Gestaltungselement im Außenraum eingesetzt.

Die Fähigkeit der Druckwellenreduktion ist bei Ringgeflechten konstruktionsbedingt verhältnismäßig gering. Der Wert für die Druckwellenminderung lag bei dem untersuchten Ringgeflecht aus Edelstahlringen mit 1,2 cm Durchmesser bei rund 20 Prozent. Die eigentliche Fähigkeit von Ringgeflechten liegt jedoch in dem Auffangen bzw. Zurückhalten von geschoßartig um-herfliegenden Splittern, die als Folge von Bombenexplosionen oft die größte Gefährdung darstellen.

Durch eine intelligente Kombination und Anordnung von Pflanze und Ringgeflecht könnte somit sowohl der Druckwelle als auch dem Splitterflug begegnet werden. Eine derartige Wirkung unterschiedlicher Fähigkeiten des Explosionsschutzes wurde in einem weiteren Versuchsaufbau mit der Kombination aus Ringgeflecht und Wasser untersucht. Hierzu lief Wasser flächig über ein senkrecht angeordnetes Ringgeflecht, so dass ein geschlossener Wasservorhang entstand.

Die Energieabsorption und damit die Druckwellenreduktion erfolgt durch das schlagartige Zerstäuben des Wasservorhangs.

Das Versuchsteam bestand aus Spezialisten (Sprengmeisterin, Messtechniker, hochqualifizierte Facharbeiter, Medienleute, Wissenschaftlerin und Wissenschaftler) der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und der Universität der Bundeswehr München.

Bei den Versuchen kamen hochprofessionelle Spezialmesstechnik mit Druck- und Beschleunigungssensoren, Hochgeschwindigkeitskameras sowie eine mit Kamera bestückte Drohne zum Einsatz.