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Erdbebensicherheit von Holzgebäuden

Publiziert 14. Januar 2020

26. Oktober 2019: Ein neues, viergeschossiges Holzrahmenhaus in Chamoson VS wurde zur Gänze zerstört. Der Täter? Die Berner Fachhochschule (BFH), die aus diesem Zerstörungsversuch Erkenntnisse über das Verhalten von Holzbauten gewinnen und dadurch die zukünftige Arbeit von Erdbebeningenieuren erleichtern will. Seismische Sicherheitsmassnahmen sollen künftig im Holzbau effektiver umsetzbar sein.

Text: Philipp Morel, stv. Chefredaktor Tracés

Für diesen Test setzten die Forscher an der Baute – sie hat 20 m2 Grundfläche und ist 12 m hoch – eine Reihe von Massnahmen zur Erdbebensicherheit um. 

Schon beim Bau der einzelnen Etagen wurde jede davon einer Reihe von statischen und dynamischen Versuchen unterzogen. So wurden etwa natürlich erzeugte Schwingungen gemessen, wie sie beispielsweise durch den Wind verursacht werden. Auch künstlich erzeugte Schwingungen grosser Amplitude simulierten und analysierten die Forscher. Mittels vorgespannter und abrupt entspannter Kabel wurden so horizontale Belastungen erzeugt, wie sie im Erdbebenfall auftreten können.

Erfreuliche Ergebnisse

Die Testergebnisse bestätigten: Holzstrukturen sind tatsächlich steifer, als diverse, vereinfachte Simulationen zeigen. Darüber hinaus lieferte die abschliessende zerstörende Prüfung weitere wichtige Informationen über den Versagensmechanismus von Holzbauwerken. «Während der Zerstörung zeigte das Gebäude eine grosse Duktilität, oder anders ausgedrückt, eine grosse Verformungsfähigkeit vor dem endgültigen Zusammenbruch. Für die seismische Sicherheit ist das ein Vorteil», erklärt Martin Geiser, Professor für Erdbebeningenieurwesen an der BFH. «Unsere Messungen bestätigen, dass richtig geplante, berechnete und gebaute Skelettbauten erdbebensicher sind.»

Bis anhin war es schwierig, die dynamischen Eigenschaften von Holzbauwerken zuverlässig zu bestimmen. Für das Erdbebeningenieurwesen sind diese aber von entscheidender Bedeutung: Hängt doch die Auswirkung der auftretenden Kräfte in einem Erdbeben auf ein Gebäude stark von seinem dynamischen Verhalten ab. 

Die Statistik lügt nicht

Als ob die Statistik mahnen wollte, erschütterte einige Tage nach den BFH-Tests eine ganze Serie von rund hundert Erdbeben das Zentralwallis. Die Epizentren lagen in der Region Wildhorn, in unmittelbarer Nähe des Erdbebens von 1946, das mit einer Stärke von 5,8 vier Menschenleben kostete und 3500 Gebäude beschädigte. Heute entspräche dies nach Angaben des Schweizerischen Erdbebendiensts einem Schaden von 26 Millionen Franken.

Die Gebäude- und Einwohnerdichte ist heute deutlich höher – ein solches Erdbeben hätte daher viel schwerwiegendere Folgen. Der Grossteil der Walliser Bevölkerung ist im Rhonetal angesiedelt, dessen Untergrund eher ungünstig für das erdbebensichere Bauen ist: In lockeren Sedimenten kann die Amplitude der seismischen Wellen zehnmal grösser sein als im nahe gelegenen Festgestein, was natürlich Auswirkungen auf das Schadensausmass hat. Dies ist einer der Gründe, warum der Kanton Wallis in der Schweiz zum Vorreiter für erdbebensicheres Bauen geworden ist (vgl. «Ein Geologe gegen die Gefahren», TEC21 41–42/2019).