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Und wenn die Erde in Biel bebte …

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Unter den Tisch kriechen, mit einer Hand einen Fuss umschlingen, mit der anderen den Nacken bedecken. Dies ist die empfohlene Haltung vom ersten Beben an. Während diese Massnahme vor herabfallenden Gegenständen wie Lampen, Mobiliar und Glasscherben schützen kann, so ist sie doch nur wirksam, wenn das Gebäude selbst dem Erdbeben standhält.

Schematische Darstellung des Versuchsgebäudes, das im Frühling 2019 in Sion im Rahmen des Projekts zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von Holzrahmenbauten errichtet werden soll.

Im internationalen Vergleich ist die Erdbebengefährdung der Schweiz schwach bis mässig. Die Gefährdung wird definiert durch die Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Bodenbeschleunigung an einem definierten Ort auftritt, zum Beispiel zehn Prozent innerhalb von 50 Jahren. Das Erdbebenrisiko hingegen berücksichtigt das Verstärkungspotenzial des Baugrunds, den Wert exponierter Güter sowie die Schadensanfälligkeit der Gebäude. Diese hängt davon ab, in welchem Masse die Bauwerke erdbebensicher konzipiert und realisiert wurden. Nach offiziellen Angaben «haben zahlreiche Gebäude eine ungenügende Erdbebensicherheit, gemessen an den heutigen Anforderungen für Neubauten» (BAFU 2013). Einer der Gründe dafür ist, dass die Erdbebensicherheit von Bauwerken erst seit 2003 konsequent in den Baunormen behandelt wird, und dass diese Normen aus verschiedenen Gründen nicht systematisch angewendet werden. Die folgende Karte (CatFocus Partner Re 2009) zeigt, dass das Erdbebenrisiko trotz einer schwachen bis mässigen Erdbebengefährdung in der Schweiz hoch ist - auch in Biel.

Erdbebenrisiko in der Schweiz als eine Kombination der vier folgenden Faktoren: Erdbebengefährdung, geologische Verhältnisse des Baugrundes, Schadensanfälligkeit der Bauwerke und Konzentration der Werte. (CatFocus Partner Re 2009)

Ziele, Prioritäten, Strategie
Trotz einer schwachen bis mässigen Seismizität ist das Erdbebenrisiko in der Schweiz aus den oben genannten Gründen hoch. Die Bemühungen um eine erdbebensichere Bauweise ist also kein vorübergehendes, technokratisches Hirngespinst. Ingenieurinnen und Ingenieure auszubilden, die in der Lage sind, erdbebensichere Bauwerke zu konzipieren und zu realisieren, entspricht einem realen Bedürfnis der Gesellschaft.

Aus der Schlüsselfunktion unserer Fachhochschule in der Holzbranche folgt eine besondere Verantwortung. Unsere Zielsetzung ist daher sehr einfach zu beschreiben: Alle Neubauten aus Holz müssen erdbebensicher sein. Die Priorität liegt auf den Neubauten, da jedes neue Gebäude, das nicht erdbebensicher errichtet wurde, anfällig ist und somit zur Risikoerhöhung beiträgt. Es folgt die Frage der Erdbebenertüchtigung bestehender Bauwerke und schliesslich die Beurteilung von Gebäuden nach einem Erdbeben.

Aus strategischer Sicht streben wir eine forschungsbasierte Lehre an. Diese Art der Lehre wird für jeden Ausbildungs- und Weiterbildungskurs stufengerecht angewendet. Unsere Forschung ist in erster Linie angewandte Forschung, die darauf ausgerichtet ist, Wissen in die Praxis umzusetzen. Unsere Projekte werden themenspezifisch mit gezielten Kollaborationspartner durchgeführt. Wir streben an, problematische Lücken zu schliessen und effiziente, zuverlässige und praktikable Lösungen zu entwickeln.

 

Überblick über laufende Projekte zum Thema Erdbebensicherheit

- Erdbebenbemessung von Holzbauwerken nach dem Konzept des duktilen Tragwerksverhalten (BAFU, 2016-2018)

- Dynamische Eigenschaften von Holzrahmenbauten (BAFU, 2017-2020, siehe Illustration oben rechts)

- Entwicklung eines erdbebengerechten und kostenoptimierten Verankerungssystems (InnoSuisse

– Ancotec AG, 2018-2020)

- Gebäudeerneuerung Oberwallis (Inno-Suisse, 2018-2021)

- Wände mit Öffnungen (BFH, 2018)

Und wenn die Erde in Biel bebte …
Es scheint, als sei der Zeitraum zwischen zerstörerischen Erdbeben in der Schweiz zu lange, als dass sich dieses Risiko dauerhaft im kollektiven Bewusstsein verankern könnte. Fehlendes Gefahrenbewusstsein wird Gefahren nicht beseitigen und auch an der Plattentektonik nichts ändern. Vorbeugen ist besser als heilen - in diesem Sinn sollten wir erdbebensicher bauen.

 

Erdbebeningenieurwesen in Kürze

Das Erdbebeningenieurwesen befasst sich mit dem Entwurf, der Berechnung und der Bemessung von Bauwerken, die Erdbeben standhalten können. Der Tragwerksentwurf stellt dabei die wichtigste Phase dar. Ein Aussteifungskonzept basierend auf einer genügenden Anzahl von Aussteifungselementen, die regelmässig über den Grundriss verteilt sind, ist eine zwingende Bedingung. Konzeptionsfehler können während der Berechnungs- und Bemessungsphasen nicht kompensiert werden. Die Tragwerksanalyse konzentriert sich zunächst auf die dynamischen Eigenschaften des Bauwerks, da die Wirkung des Erdbebens auf das Gebäude von seiner Tragwerksantwort abhängt. Wenn die Eigenfrequenz des Tragwerks der des Erdbebens entspricht, schwingt das Gebäude mit und die von ihm erfahrenen Beschleunigungen sind wesentlich grösser als die des Bodens. Nach Abschluss der dynamischen Analyse können Erdbebenersatzkräfte basierend auf einem Antwortspektrum bestimmt werden. Dieses fungiert als Schnittstelle zwischen dem Geologen und dem Ingenieur. Schliesslich wird die Erdbebenbemessung üblicherweise elastisch oder aufwendiger gemäss der Methode der Kapazitätsbemessung (dissipativ) durchgeführt. Letztere berücksichtigt die Duktilität des Tragwerks und ermöglicht a priori dessen Optimierung. Die praktische Umsetzung der Kapazitätsbemessung ist jedoch nicht einfach, da sie unter anderem die Berücksichtigung der Hierarchie der Tragwiderstände der verschiedenen Komponenten des Tragwerks erfordert