Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erdbebensichere Gebäude – auch in der Schweiz ein Thema

04.06.2010
Obwohl das Risiko starker Erdbeben in der Schweiz als mässig eingestuft wird, zeigt die Geschichte, dass grosse Beben auch hier möglich sind. Und: Nur die wenigsten Gebäude sind hier zu Lande so gebaut, dass sie dies unbeschadet überstehen würden.

Am Empa-Wissenschaftsapéro informierten Fachpersonen darüber, was getan werden kann, um Gebäude für solche Katastrophen zu wappnen.

Zunächst einmal gab es Beruhigendes zu hören. «Nicht jede Generation wird in der Schweiz von einem Erdbeben betroffen», so Donat Fäh vom Schweizerischen Erdbebendienst zur seismischen Gefährdung in der Schweiz. Trotzdem könnte sich ein grosses Beben wie 1356 in Basel oder 1855 in Visp mit einer Stärke von sieben beziehungsweise fast neun auf der Richterskala und enormen Schäden jederzeit wiederholen. Denn auch unter der Schweiz treffen tektonische Platten aufeinander und verursachen Spannung. Vor allem die Gebiete um Basel und entlang der Alpen sowie das Oberwallis sind gefährdet. Der Erdbebendienst registriert täglich mehrere kleinere Beben, die allerdings für den Menschen weder spürbar noch gefährlich sind. Doch: «Das nächste grosse Beben erwarten wir im Wallis in den nächsten 20 bis 30 Jahren», so Fäh.

Die etwa zweihundert Besucher und Besucherinnen interessierte daher natürlich vor allem die Frage, wie Neubauten, aber auch bereits bestehende Gebäude optimal geschützt werden können. «Bei einem Erdbeben wie in Visp verschiebt sich der Boden horizontal etwa zehn Zentimeter hin und her», erklärt Hugo Bachmann, emeritierter ETH-Professor und Präsident der Stiftung für Baudynamik und Erdbebeningenieurwesen. «Fundamente müssen diese Bodenbewegung mitmachen.» Sei der obere Teil eines Gebäudes aber nicht ausreichend auf ein Erdbeben ausgerichtet, komme es zum Einsturz. Um das zu verhindern, gebe es zwei Möglichkeiten. Entweder, das Gebäude zu verstärken oder zu «verweichen» – zwei komplett unterschiedliche Methoden, die aber beide funktionieren.

Verstärken oder verweichen heisst die Lösung

Beim Verstärken ist das Bauwerk gezwungen, die Bewegung des Erdbebens mitzumachen. Dazu muss das Gebäude fixiert werden, am besten mit bis zu drei Meter breiten Stahlbetonwänden, die das Gebäude asymmetrisch auf allen Seiten vom Fundament bis zum obersten Stockwerk stützen. So erhält das Gebäude genügend Stabilität, um bei einer Verschiebung des Bodens nicht einzustürzen. Denn Gefahr droht vor allem, wenn in einem Teil des Gebäudes vertikal durchgehende Mauern fehlen. So genannte «weiche Geschosse», die nur mit Pfeilern oder Stützen mehrere Obergeschosse tragen, sind bei einem Erdbeben nicht in der Lage, das gesamte Gebäude zu tragen.

Anstatt solche Gebäude komplett umzubauen, besteht laut Bachmann aber auch die Möglichkeit, das Fundament zu «verweichen». Dazu wird die Aussenwand im Kellergeschoss – also unterirdisch – horizontal aufgeschnitten, anschliessend werden im entstandenen Zwischenraum in regelmässigen Abständen weiche Gummischeiben von zirka 50 Zentimeter Durchmesser platziert. Bei einem Erdbeben werden die horizontalen Bodenbewegungen der Erdoberfläche von diesen elastischen Einlagen abgefedert, wodurch der obere Teil, also das Gebäude selbst, stabil bleibt.

Eine Entwicklung der Empa

Eine weitere, viel versprechende Möglichkeit zur Sicherung bestehender Gebäude sind kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Dieses Verfahren, das an der Empa entwickelt wurde, wird weltweit eingesetzt, um Gebäude vor Einstürzen zu schützen, erklärt Masoud Motavalli von der Abteilung «Ingenieur-Strukturen» der Empa. Die Kunststoffe werden beispielsweise in Form von Bändern um tragende Säulen befestigt, um diese zu stabilisieren. Bei einem Erdbeben drückt die Last der oberen Etagen auf die Säulen. Diese halten dem Druck häufig nicht stand, werden spröde und rissig und können brechen. Die Karbonfasern um die Säulen verhindern dies. Es entsteht eine innere Spannung in der Säule, die ihr automatisch eine höhere Stabilität verleiht und den Einsturz verhindert. Auch ganze Wände können mit dieser Methode stabilisiert werden.

Aber auch an anderen Möglichkeiten zur Erdbebensicherung von Gebäuden arbeitet Motavallis Team. Die Forschenden versprechen sich vor allem von so genannten Formgedächtnislegierungen einiges, also Materialien, die beliebig verformt werden können, bei Erhitzen aber wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Dadurch liessen sich unter anderem tragende Säulen verstärken. Vor allem bei einem Brand – eine häufige «Begleiterscheinung» von Erdbeben – könnten sie helfen, trotz erhöhter Hitze die Tragfähigkeit zu gewährleisten.

Dabei wäre es so einfach …

Der 43. Wissenschaftsapéro hat also gezeigt: Es existieren verschiedene, grösstenteils recht einfache Möglichkeiten, der drohenden Gefahr eines Erdbebens entgegenzuwirken, das gemäss Donat Fäh früher oder später sicher kommen wird. Kleine Veränderungen und ein minimaler Aufwand können Einstürze verhindern. Trotzdem ist heutzutage noch längst nicht jeder Neubau automatisch erdbebensicher. «Die Verbindlichkeit der Baunormen ist lasch, sie werden nicht immer eingehalten», so Hugo Bachmann. Nur in Basel und im Wallis erfolge die Durchsetzung konsequent. Dies obwohl die Sicherung eines Hauses beim Neubau finanziell kaum ins Gewicht falle. Bachmann: «Die Mehrkosten sind gering, sie betragen zwischen Null bis ein Prozent der Gesamtbaukosten.»

Weitere Informationen
Prof. Dr. Masoud Motavalli, Ingenieur-Strukturen, Tel. +41 44 823 41 16, masoud.motavalli@empa.ch

Sabine Voser | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Die Brücke, die sich dehnen kann
20.02.2018 | Technische Universität Wien

nachricht Zustandsmatrix zur Beurteilung des Gefahrenpotentials von Gebäuden
20.02.2018 | HIS-Institut für Hochschulentwicklung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics