20.03.2017: Erdbeben können – je nach Stärke – verheerende Folgen für Gebäude haben, bis hin zum Einsturz. Das kostet jedes Jahr tausenden Menschen das Leben. Um die Gefahr zu verringern, arbeiten Forscherinnen und Forscher an Bauvorschriften. Sie sollen dazu beitragen, Häuser widerstandsfähiger gegen seismische Erschütterungen zu machen. Am 16. und 17. März trafen sich in Potsdam Fachleute aus mehreren europäischen Ländern. Sie diskutierten darüber, wie die bestehenden Bauvorschriften an den aktuellen Forschungsstand angepasst und damit verbessert werden können.
Eingeladen hatten Prof. Fabrice Cotton und Prof. Gottfried Grünthal von der Sektion Erdbebengefährdung und Spannungsfeld des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ. Sie sind seit Jahren im DIN-Normenausschuss aktiv, der an der „Erdbeben-Baunorm“ arbeitet. Cotton ist zudem in Arbeitsgruppen tätig, die entsprechende Vorschriften auf europäischer Ebene entwickeln (European building code EC 8). Der Titel der zweitägigen Veranstaltung lautete daher „Eurocode 8; Earthquake Resistance Design of Structures“.
„Üblicherweise werden Häuser so konstruiert, dass sie vor allem vertikalen Belastungen standhalten, also beispielsweise ein ausgebautes Dachgeschoss tragen können“, erläutert Cotton. „Bei einem Erdbeben wird der Boden aber auch horizontal beschleunigt. Ohne technische Vorkehrungen könnte es rasch einstürzen.“ Ingenieure haben verschiedene Techniken entwickelt, um das zu vermeiden. Dazu gehören etwa diagonale Strukturen, die wie ein Stützkreuz am Bücherregal verhindern, dass das Haus zusammenfällt. Je nach Anforderung werden beispielsweise auch spezielle Schwingungstilger im Innern verbaut.
Erdbebenkataloge bieten hilfreiche Informationen
Solche Maßnahmen sind jedoch teuer. Daher werden die Bauvorschriften auf das Erdbebenrisiko der jeweiligen Regionen ausgerichtet. Maßgeblich ist die Frage, welche Magnitude dort maximal erwartet wird und wie häufig Beben in einer bestimmten Magnitudenklasse sind. Solche Angaben gehen aus Erdbebenkatalogen hervor, wie sie unter Leitung von Grünthal für Deutschland und für Europa erstellt worden sind. „Wir haben historische und paläoseismologische Informationen zusammengestellt und mit ausgeklügelten statistischen Verfahren bearbeitet, um die zahlreichen Unsicherheiten in den Griff zu bekommen“, sagt der Wissenschaftler.
Bezogen auf Deutschland ergeben sich bemerkenswert eingängige mittlere Wiederholungsperioden: Erdbeben mit Momentmagnituden, die größer als 3,5 sind, gibt es im Schnitt einmal pro Jahr, Magnituden 4,5 und größer im Mittel alle 10 Jahre, Magnitude 5,5 alle 100 Jahre. Die Region Niederrhein gilt als besonders bebenträchtig, auch größere Magnituden treten dort auf. „Anhand paläoseismologischer Studien wurde dort bereits ein Erdbeben mit einer Magnitude von ca. 6,7 nachgewiesen“, sagt Grünthal. „Prinzipiell sind dort Beben mit Magnituden von knapp über 7 zu erwarten, allerdings mit sehr kleiner Eintreffenswahrscheinlichkeit.“
Ein weicher Untergrund reagiert stärker auf seismische Wellen
Neben den physikalischen Parametern am Erdbebenherd spielen auch die Bodenbeschleunigungen an Standorten von Gebäuden in einiger Entfernung eine wichtige Rolle. „Ein weicher Untergrund reagiert anders auf seismische Wellen als ein fester felsiger Grund“, sagt Cotton. Dies sei ein junges Forschungsgebiet, zahlreiche Daten würden erst jetzt erhoben und fließen ebenfalls in die Betrachtung ein. Nun gilt es, das vorhandene Wissen zusammenzuführen, denn das neue Regelwerk soll in der Praxis für Bauingenieure einfach anzuwenden sein. „Dazu muss es simpel, effektiv und robust sein“, sagt Cotton. Das Treffen in Potsdam hat dazu einen wichtigen Beitrag geleistet. (rn)
