Was ändert sich an einem Haus, wenn Erdbeben berücksichtigt werden müssen?
Von außen sieht ein erdbebengerecht geplantes Einfamilienhaus normalerweise nicht anders aus als jedes andere Haus.
Es braucht keine sichtbaren „Erdbebenstützen“ und steht nicht auf riesigen Stoßdämpfern.
Bei einem normalen Wohnhaus liegt der Unterschied vor allem im Tragwerkskonzept.
Was passiert bei einem Erdbeben überhaupt mit dem Haus?
Bei Wind wird das Gebäude vereinfacht von außen gedrückt.
Bei einem Erdbeben bewegt sich dagegen der Boden unter dem Gebäude.
Die Masse des Hauses möchte aufgrund ihrer Trägheit zunächst in ihrem bisherigen Bewegungszustand bleiben.
Dadurch entstehen horizontale Kräfte im Tragwerk.
Ein einfaches Bild:
Stellen Sie eine schwere Kiste auf einen Rollwagen.
Wenn der Rollwagen plötzlich ruckartig zur Seite bewegt wird, reagiert die Kiste mit ihrer Masse gegen diese Bewegung.
Bei einem Gebäude passiert etwas Ähnliches – nur dreidimensional und wesentlich komplexer.
Deshalb sind für die Erdbebenwirkung besonders wichtig:
- Masse,
- Steifigkeit,
- Verteilung der tragenden Bauteile,
- Verbindung der Bauteile untereinander.
1. Der Grundriss sollte konstruktiv verständlich sein
Ein kompakter rechteckiger Grundriss ist aus seismischer Sicht günstig.
Das bedeutet nicht, dass jedes Haus ein Rechteck sein muss.
Aber stark gegliederte Formen wie:
- L,
- T,
- U,
- lange schmale Baukörper
können kompliziertere Bewegungen entwickeln.
Besonders ungünstig kann es werden, wenn der Massenschwerpunkt und der Mittelpunkt der Gebäudesteifigkeit weit auseinanderliegen.
Dann bewegt sich das Haus nicht nur seitlich, sondern kann sich zusätzlich verdrehen.
Dieser Effekt heißt Torsion.
Für den Eigentümer reicht die einfache Vorstellung:
Ein möglichst ausgeglichenes Tragwerk reagiert berechenbarer als ein Gebäude, das auf einer Seite sehr steif und auf der anderen sehr weich ist.
2. Tragende Wände werden in beiden Richtungen gebraucht
Bei einem Mauerwerkshaus reicht es nicht, nur viele Wände zu haben.
Sie müssen so angeordnet sein, dass das Gebäude horizontale Kräfte in beide Hauptrichtungen aufnehmen kann.
Ein typisches Problem ist ein Grundriss mit:
- vielen stabilen Wänden in Nord-Süd-Richtung,
- aber fast vollständig geöffneten Fassaden in Ost-West-Richtung.
Der Statiker betrachtet das Gebäude deshalb als räumliches System.
3. Große Öffnungen verändern das Tragwerk
Große:
- Fensterfronten,
- Schiebetüren,
- Garagentore,
- offene Wohnbereiche
sind architektonisch problemlos möglich.
Sie nehmen dem Tragwerk aber Wandflächen, die zur Aussteifung genutzt werden könnten.
Das bedeutet nicht:
„In Lörrach darf man keine großen Fenster bauen.“
Es bedeutet:
Die verbleibenden tragenden Elemente müssen gezielt geplant werden.
Manchmal übernimmt dann:
- eine Innenwand,
- ein Stahlbetonkern,
- ein Rahmen,
- eine speziell bemessene Wand
die notwendige Aussteifung.
4. Ein „weiches Erdgeschoss“ ist ungünstig
Stellen Sie sich ein Haus vor:
Obergeschoss:
- viele massive Wände.
Erdgeschoss:
- fast vollständig offen,
- große Glasfront,
- breite Garage,
- nur wenige Stützen.
Das obere Geschoss ist relativ steif, das untere deutlich weicher.
Bei horizontalen Bewegungen kann sich die Verformung dann stark im schwächeren Geschoss konzentrieren.
Solche abrupten Steifigkeitswechsel versucht man bei erdbebengerechter Planung möglichst zu vermeiden oder konstruktiv gezielt zu beherrschen.
5. Die Geschossdecken sind mehr als nur Fußboden
Eine Decke trägt nicht nur Möbel und Menschen.
Bei einem Erdbeben kann sie wie eine horizontale Scheibe wirken.
Ihre Aufgabe ist dann vereinfacht:
Die horizontalen Kräfte auf die aussteifenden Wände und Kerne zu verteilen.
Dafür müssen:
- Decken,
- Wände,
- Randbereiche,
- Anschlüsse
zusammenarbeiten.
Große Öffnungen in einer Decke – beispielsweise für:
- offene Treppen,
- Galerien,
- Lufträume
können diese Funktion beeinflussen.
Auch hier gilt: Das ist nicht verboten. Es muss geplant werden.
6. Die Verbindung zwischen Bauteilen wird besonders wichtig
Ein robustes Haus besteht nicht nur aus starken Einzelteilen.
Die Teile müssen miteinander verbunden sein.
Bei Mauerwerk können beispielsweise Ringanker und geeignete Anschlüsse eine wichtige Rolle spielen.
Bei Holzbau sind gute Verbindungen besonders entscheidend.
Holz hat aufgrund seines relativ geringen Eigengewichts sogar einen grundsätzlichen Vorteil: Weniger Masse erzeugt bei gleicher Beschleunigung geringere Trägheitskräfte.
Aber daraus folgt nicht, dass Holz automatisch „erdbebensicherer“ ist.
Wenn Anschlüsse versagen, nützt ein gutes Material allein wenig.
Dasselbe gilt für Stahlbeton und Mauerwerk.
Es gibt nicht den einen besten Baustoff für Lörrach.
Es gibt gut und schlecht durchdachte Tragwerke.
7. Fundament und Baugrund gehören zusammen
Ein erdbebengerechtes Gebäude beginnt nicht erst oberhalb des Kellers.
Die Planungshilfe des Landes empfiehlt möglichst:
- einheitliche Gründungsarten,
- möglichst gleiche Gründungstiefen,
- einen ausreichend steifen Gründungsverbund.
Ein steifer Kellerkasten kann konstruktiv günstig sein.
Einzelfundamente können je nach Konstruktion miteinander verbunden werden.
Besonders sorgfältig muss geplant werden, wenn:
- ein Gebäude teilweise unterkellert ist,
- auf einem steilen Hang steht,
- sehr unterschiedliche Böden unter dem Gebäude vorkommen,
- künstliche Auffüllungen vorhanden sind.
Hier überschneiden sich Erdbeben- und Baugrundplanung.
Ein Erdbeben kann keinen guten Baugrund ersetzen – und ein guter Baugrund keinen schlechten Tragwerksentwurf.
8. Ein Hanggrundstück macht die Sache interessanter
Für Hochrhein Bau ist dieser Punkt besonders relevant.
Bei einem Haus am Hang können gleichzeitig wirken:
- ungleiche Gründungstiefen,
- bergseitiger Erddruck,
- Stützmauern,
- unterschiedliche Steifigkeit von Keller- und Wohngeschoss,
- schwieriger Baugrund.
Deshalb sollte die Erdbebenfrage nicht isoliert vom Bodengutachten behandelt werden.
Gerade bei einem teilweise in den Hang eingebauten Untergeschoss müssen Geotechniker und Tragwerksplaner dieselbe Gebäudesituation betrachten.
9. Dach und Schornstein werden ebenfalls betrachtet
Die aktuelle VwV Technische Baubestimmungen enthält für Erdbebengebiete sogar sehr konkrete Regeln.
In Erdbebenzone 3 müssen Dachdeckungen bei Dächern mit mehr als 35 Grad Neigung durch geeignete Maßnahmen gegen Erdbebeneinwirkungen gesichert werden, wenn sonst Teile auf öffentlich zugängliche Verkehrsflächen oder Gebäudezugänge fallen könnten.
Für freistehende Schornsteinteile über Dach gilt eine entsprechende Sicherungsanforderung bereits in den Zonen 2 und 3.
Das zeigt sehr gut, dass Erdbebensicherheit nicht nur eine Frage des Fundaments ist.
Auch herunterfallende Bauteile können Menschen gefährden.
Was bedeutet das für einen normalen Bauherrn?
Sie müssen keine Bewehrung berechnen.
Sie sollten aber bei einem Haus in Lörrach auf folgende Punkte achten:
Früh planen
Architekt und Tragwerksplaner sollten nicht erst zusammenarbeiten, wenn der Grundriss fertig ist.
Große Öffnungen mitteilen
Wenn eine Wand später möglichst verschwinden soll, muss der Statiker das früh wissen.
Tragende Wände nicht nachträglich „optimieren“
Eine Wand, die beim Innenausbau stört, kann Teil des Aussteifungssystems sein.
Baugrundgutachten nutzen
Nicht nur als Dokument für den Fundamentbauer, sondern als Teil des Tragwerkskonzepts.
Änderungen während des Baus abstimmen
Eine größere Fensteröffnung, eine verschobene Wand oder ein anderer Deckendurchbruch kann statisch relevanter sein, als es optisch aussieht.
Was Erdbebensicherheit nicht bedeutet
Nicht automatisch:
- dickere Wände überall,
- riesige Fundamente,
- nur Stahlbeton,
- keine großen Fenster,
- keine moderne Architektur.
Sehr viel lässt sich durch:
- Regelmäßigkeit,
- klare Lastwege,
- gute Verbindung der Bauteile,
- ausreichende Aussteifung
erreichen.
Quellen
- Ministerium Baden-Württemberg: Erdbebensicher Bauenmlw.baden-wuerttemberg.de
- Planungshilfe „Erdbebensicher Bauen“, insbesondere Kapitel 4mlw.baden-wuerttemberg.de
- Aktuelle VwV TB Baden-Württemberg, Anlage A 1.2.9/1mlw.baden-wuerttemberg.de
- LGRB: Fachberatung Baugrundlgrb-bw.de