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Tests für erdbebensicheres Bauen

Erdbeben sind in der Schweiz eine reale Gefahr. Aus diesem Grund unterstützt die Gebäudeversicherung Bern (GVB) die Forschung in diesem Bereich. Zum Beispiel als Partnerin eines Projekts der Berner Fachhochschule (BFH), das neue Erkenntnisse über erdbebensicheres Bauen von Holzgebäuden liefern soll. 

Im Jahr 1356 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 6,6 die Stadt Basel. 1881 wurde die Stadt Bern von einem schweren Erdbeben betroffen, und 1946 kamen in Siders drei Menschen ums Leben und rund 3500 Gebäude wurden beschädigt. «Auch die Schweiz ist ein Erdbebenland», sagt Martin Geiser, Professor für Erdbebeningenieurwesen an der Berner Fachhochschule (BFH). «Wir wissen, dass wir alle 70 bis 100 Jahre mit einem Beben dieser Grössenordnung rechnen müssen.» Gemäss Geiser kommen Erdbebenmagnituden von 5 bis 6 in der Schweiz nicht oft vor, sind aber doch zu erwarten.

Dynamische Eigenschaften erforschen


Aufgrund dieser Gefahr führte die BFH in den vergangenen Monaten im Walliser Dorf Chamoson ein Forschungsprojekt zur Erdbebensicherheit von Holzrahmenbauten durch. Sie baute ein zwölf Meter hohes Testgebäude, an dem unterschiedliche Tests durchgeführt wurden, um dessen dynamische Eigenschaften zu ermitteln. «Wir wissen bereits ziemlich viel über die statischen Eigenschaften des Baustoffs Holz. Dynamische Belastungen wie etwa durch Wind oder Erdbeben sind dagegen weniger untersucht», sagt Urs Oberbach, wissenschaftlicher Assistent am Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur IHTA, der für die Testreihen verantwortlich ist. Gemäss Oberbach sind diese Eigenschaften im Erdbebeningenieurwesen jedoch von zentraler Bedeutung. 

 

Testgebäude chamoson

Bis zum Versagen getestet


Der vierstöckige Holzbau entstand etappenweise. Die Beteiligten errichteten ein Stockwerk, führten verschiedene Tests durch und bauten dann eine weitere Etage. Unter anderem wurden auch die Umgebungsgeräusche erfasst. Die natürlich erzeugten Schwingungen, die zum Beispiel durch Wind entstehen, wurden aufgezeichnet. Darüber hinaus wurde der Holzbau seitlich mit Hilfe von Stahlseilen in eine Richtung gezogen und losgelassen. «Diese Tests erlauben uns, die dynamischen Eigenschaften von Holzrahmenbauten genauer einzuschätzen und Holzhäuser in Zukunft einfacher und effizienter erdbebensicher zu bauen», sagt Oberbach. Die monatelangen wissenschaftlichen Testreihen endeten am 26. Oktober mit dem Versuch, das Gebäude seitlich bis zum Brechen des Tragwerks zu belasten.  

 

Erkenntnisse fliessen in SIA-Normen ein


Projektleiter Martin Geiser war mit den Testergebnissen zufrieden. «Die Messungen bestätigen, dass richtig konzipierte, berechnete und gebaute Holzhäuser erdbebensicher sind.» Jetzt müsse man nicht mehr spekulieren, sondern wisse, wie das reelle dynamische Verhalten eines Holzbauwerks aussieht. Laut Geiser zeigt der finale Belastungsversuch, dass ein solches Holzbauwerk bis zu seiner Zerstörung ein Verformungsvermögen von ungefähr 20 Zentimetern aufweisen kann, was für die Erdbebensicherheit von Vorteil ist. Die gewonnenen Erkenntnisse haben Einfluss auf die 2003 eingeführte Erdbebenbaunorm des Schweizerischen Ingenieur- und Architekturvereins SIA. «Wir können jetzt Ingenieurinnen und Ingenieuren Berechnungsparametern zur Verfügung stellen, um die dynamischen Eigenschaften von Holzrahmenbauten realitätsnah zu ermitteln», sagt Geiser. So liessen sich künftig Baumassnahmen zur Erdbebensicherheit beim Bau von Holzrahmengebäuden effizienter umsetzen. 

 

Ingenieur Martin Geisser

Erbebengerecht bauen


Neben dem Bundesamt für Umwelt (BAFU) unterstützt auch die GVB das Forschungsprojekt der BFH. «Weil in der Schweiz eine reale Gefahr für Erdbeben besteht, ist es für uns wichtig, dass Gebäude sicher gebaut sind», sagt Ueli Schlunegger, Erdbebenexperte bei der GVB. «Dies einerseits, damit weniger Schäden an Gebäuden entstehen, andererseits aber auch aus volkswirtschaftlichen Interessen.» Gemäss Schlunegger lassen sich Schäden an Gebäuden mit einer erdbebensicheren Bauweise verringern. Erdbebensicheres Bauen bedeutet, dass Menschen vor einstürzenden Bauwerken geschützt werden und dass Schäden an Bauten begrenzt sowie Folgeschäden vermindert werden. Es heisse aber nicht, dass ein Gebäude unversehrt bleibe, betont der Experte: «Schäden wie etwa Risse in Wänden, kaputte Wasserleitungen oder ein elektrischer Kurzschluss, der zu einem Brand führen kann, können dennoch auftreten.» Eine Erdbebenversicherung, so Schlunegger, decke auch diese Schäden ab.