Erdbebensicheres Bauen bezeichnet die gesamten Bemühungen, Bauwerke so auszulegen, auszustatten oder nachzurüsten, dass sie Erdbeben bis zu einer gewissen Stärke überstehen. Dabei unterscheidet man zwei Ansätze.

• Erdbebengerechtes Bauen mit dem Schutzziel, in großen Erdbeben die Fluchtwege offen zu halten
  • Duktiles Tragwerkverhalten per Sollbruchstellen bei Überbelastung
  • Ungeschützte Einbauten
• Erdbebensicheres Bauen mit dem Schutzziel der Ausfallsicherheit
  • Elastisches Tragwerkverhalten per Erdbebenisolation
  • Zerstörungsfreies Reaktionsverhalten der Einbauten

Normung

Als Bemessungsregeln gelten europaweit seit ihrem Erscheinen die Eurocodes. Die Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben ist in der Normenreihe des Eurocode 8 (EN 1998-1 bis 6) geregelt. Die von Land zu Land unterschiedlichen Randbedingungen, z. B. die zu erwartenden Erdbebenintensitäten und Bodenbeschleunigungen, werden in den jeweiligen nationalen Anwenderdokumenten festgehalten.

	DIN EN 1998
Bereich	Bauwesen
Titel	Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben (6 Teile)
Letzte Ausgabe	2006…2011
ISO	-

	DIN 4149
Bereich	Bauwesen
Titel	Bauten in deutschen Erdbebengebieten – Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten
Letzte Ausgabe	2005-04 (zurückgezogen, aber baurechtlich anzuwenden)
ISO	-

Für Deutschland gilt die übernommene Version des Eurocodes, DIN EN 1998 mit ihren 6 Teilen. Vorläufer war die DIN-Norm DIN 4149 „Bauten in deutschen Erdbebengebieten – Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten“. Bis auf weiteres ist die bereits normativ zurückgezogene Norm DIN 4149:2005 baurechtlich anzuwenden, da der Eurocode 8 nicht in den Listen der bauaufsichtlich eingeführten Technischen Baubestimmungen der Bundesländer steht.^[1]

Wichtiger Bestandteil der deutschen Ausgabe des Eurocodes ist ein nationales Anwenderdokument. Der Bemessung liegt eine darin enthaltene Erdbebenzonenkarte zugrunde, die auch schon in der DIN 4149 enthalten war. Die in der Karte festgelegten Zonen richten sich nach dem 475-jährlichen Erdbeben, ein Erdbeben mit einer bestimmten Stärke, die in 50 Jahren mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % überschritten wird.

Der Großteil des Bundesgebietes gilt als nicht erdbebengefährdet, das heißt, das im statistischen Mittel einmal in 475 Jahren auftretende Erdbeben weist eine Intensität ≤ 6 auf der Europäischen Makroseismischen Skala (EMS) auf. Die am stärksten gefährdeten Gebiete der Zone 3 (EMS-Intensität I ≥ 7,5) liegen um Basel und Aachen sowie in den Hohenzollernschen Landen. Als an sich gefährdet (einschließlich Zone 0) gelten große Gebiete beiderseits des Rheins, Südwürttemberg, das Donautal bis etwa zur Altmühlmündung sowie das Vogtland und seine weitere Umgebung bis etwa Leipzig und schließlich die Alpen und das nähere Alpenvorland.

Entscheidend für die konkrete Gefährdung am Standort ist darüber hinaus der dortige Untergrund.

Bauweise

Als förderlich gelten Bauweisen, die bei horizontaler Belastung große Verformungen zulassen und nur mit Vorankündigung (duktil, nicht spröde) versagen. Wird erdbebengerecht konstruiert und ausgeführt, können das u. a. sein:

• Stahlbauten,
• Stahlbetonkonstruktionen in Ortbetonbauweise,
• Stahl–Stahlbeton–Verbundbauweise,
• Holzbauweise,
• Fachwerk.^[2]

Zudem wirken folgende Konstruktionsprinzipien günstig auf den Widerstand gegen Erdbebenbelastung:

• statisch überbestimmte Systeme,
• redundante Bauteile,
• symmetrische Grundrisse der Gebäude (insbesondere rund),
• Anordnung vertikal durchlaufender massiver Kerne,
• horizontale Aussteifungen durch z. B. Schubwände,
• duktile Materialien und Verbindungen,
• möglichst bodennaher Schwerpunkt
• massearme leichte Bauweise

Seismische Isolation

Schwingungstilger

Besonders bei Hochhäusern kommen Schwingungstilger (Schwingungspendel) zum Einsatz. Ihre Aufgabe ist es bei einem Erdbeben die auftretende Schwingungsenergie aufzunehmen und dadurch ein Schwingen des eigentlichen Gebäudes zu verhindern. Solche Systeme können als aktive, passive oder Hybridsysteme ausgelegt sein und finden sich beispielsweise im John Hancock Building in Boston oder dem Centerpoint Tower in Sydney.^[5]

Konstruktiv handelt es sich bei solchen Systemen um eine große Masse, teilweise mehrerer hundert Tonnen, die gleitend gelagert oder als Pendel freischwingend im oberen Teil eines Hochhauses eingebaut werden und die eingetragene vertikale Energie aufnehmen und abbauen, ohne dass das eigentliche Tragwerk damit belastet wird. In der Regel werden zusätzlich Dämpfersysteme in diese Konstruktionen integriert um Resonanzeffekte und zu große Bewegungen zu verhindern.

Besondere Gebäude

Die Nuklearkatastrophe von Fukushima seit März 2011 lenkte weltweit das Augenmerk darauf, dass Kernkraftwerke nicht jedem Beben trotzen können und dass sie trotz ihrer teilweise massiven Bauweise von Flutwellen erheblich beschädigt werden können.

Nach dem verheerenden Erdbeben von Kōbe 1995, bei dem mehr als 6400 Menschen starben, wurden in Japan die Vorschriften verschärft. Seitdem gebaute Reaktoren müssen mindestens Erdstößen der Richter-Magnitude M 7,75 standhalten können; in besonders gefährdeten Regionen sogar Beben bis M 8,25. Das Tōhoku-Erdbeben von 2011 hatte allerdings eine Momenten-Magnitude von M 9,0.

• Das zeigt auf, dass Richter-Magnituden (als Maß für die freigesetzte Wellenenergie) und Zerstörungsintensitäten gemäß der Mercalli-Sieberg-Skala (als Maß für das globale Ausmaß der Zerstörungen) nicht repräsentativ sein müssen für die konkrete Zerstörungswirkung am einzelnen Bauwerk.
• Für die Zerstörungswirkung am einzelnen Bauwerk repräsentativ sind drei Größen.
  • Seismische Kennwerte (3D) am Felshorizont des Standorts: Kennwerte für die 3-dimensional wirkende Erdbebenwellen (größte Beschleunigung, Geschwindigkeit, Verschiebung – Erdbebentyp – Dauer der Intensivbewegung)
  • Allfällige Verstärkung bei lockerem Boden zwischen dem Felshorizont und dem Fundament („Baugrund“)
  • Erdbebenexposition (von einer vollen bis zu keiner Exposition infolge lokaler Wellenmuster)
• Beim Töhoku-Erdbeben (Seebeben verantwortlich für die Super-GAUs an drei AKWs in Fukushima, Japan) „verschluckte“ ein Seegraben ca. 130 km außerhalb tatsächlich einen erheblichen Anteil der Wellenenergie, bevor sie das Festland erreichte.

In Kalifornien stehen (Stand November 2011) zwei alte Kernkraftwerke an exponierten Standorten, die im Zusammenhang mit dem Thema Erdbebensicherheit oft erwähnt werden: das Kernkraftwerk San Onofre (seit 1968 und mittlerweile stillgelegt)^[6] und das Kernkraftwerk Diablo Canyon (seit 1984/1985). Letzteres liegt 3 km entfernt von einer Erdbebenspalte (die man während des Baus entdeckte); beide liegen in der Nähe der San-Andreas-Verwerfung.

Weblinks

• Inhaltsverzeichnis der DIN 4149-2005:04 beim Beuth-Verlag
• [//de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedia:Defekte_Weblinks&dwl=http://www.bafu.admin.ch/naturgefahren/14806/14964/14966/index.html?lang=de Seite nicht mehr abrufbar], Suche in Webarchiven: @1@2Vorlage:Toter Link/www.bafu.admin.ch[http://timetravel.mementoweb.org/list/2010/http://www.bafu.admin.ch/naturgefahren/14806/14964/14966/index.html?lang=de Bundesamt für Umwelt BAFU (Schweiz): Erdbebengerechtes Bauen]
• Abfrage zur Zuordnung von Orten zu Erdbebenzonen der DIN 4149
• Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg: Erdbebensicher Bauen - Hinweise für das Bauen in Erdbebengebieten Baden-Württembergs (2008)
• Erdbebensichere Häuser, eine kurze Darstellung im Zentralblatt der Bauverwaltung, 4. September 1909.

Einzelnachweise

1. ↑ Liste der technischen Baubestimmungen, Bayern@1@2Vorlage:Toter Link/www.stmi.bayern.de (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven)   Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
2. ↑ Hamid Isfahany und Georg Pegels: Erdbebensichere Häuser für Entwicklungsländer. Alexander von Humboldt-Stiftung. Abgerufen am 8. August 2009.
3. ↑ Georg Küffner: Füße in Schalen. In: FAZ.net. 11. Oktober 2005, abgerufen am 14. Dezember 2014. 
4. ↑ Suzanne Krause: Tarnkappe gegen Erdbeben. Konzentrische Ringe sichern Gebäude. Abgerufen am 8. August 2009.
5. ↑ Konstantin Meskouris: Erdbebensicheres Bauen. Bundesministerium für Bildung und Forschung. Archiviert vom Original am 5. Mai 2015.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.weltderphysik.de Abgerufen am 22. Mai 2015.
6. ↑ Lena Jakat: Reaktoren in Risikogebieten – Die gefährlichsten AKW-Standorte der Welt. In: sueddeutsche.de. 7. März 2012, abgerufen am 26. Mai 2015.