Erdbebensicherheit
Dank moderner Software lässt sich die Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten heute mit geringem Aufwand und in Übereinstimmung mit den geltenden Normen nachweisen.
Dank moderner Software lässt sich die Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten heute mit geringem Aufwand und in Übereinstimmung mit den geltenden Normen nachweisen.
Wie lassen sich Gebäude in der Schweiz erdbebensicher planen, ohne dass der Aufwand zu gross oder der Gestaltungsspielraum zu klein wird? Eine wertvolle Hilfe sind digitale Tools und qualitätsvolle Materialien wie Backstein.
Schwere Erdbeben treffen glücklicherweise nur sehr selten die Schweiz. Doch auch hierzulande bebt die Erde von Zeit zu Zeit, weshalb es klare Anforderungen an die Erdbebensicherheit von Gebäuden gibt. Mit moderner Software lässt sich diese heute meist einfach und zuverlässig nachweisen – auch bei Bauten mit Mauerwerk. So können Architektinnen und Ingenieure schnell und effizient die Sicherheit der Bewohner gewährleisten.
normengerecht
Seit 1989 gibt es in der Schweiz verbindliche Richtlinien zur Erdbebensicherheit von Hochbauten. Die SIA-Normen 261 und 266 schreiben vor, dass die Statik von Mauerwerk ebenso wie bei anderen Konstruktionen berechnet und nachgewiesen werden muss. Gewisse Kantone verlangen überdies einen spezifischen Erdbebensicherheitsnachweis. Zu beachten ist, dass die Schweiz in Erdbebenzonen mit unterschiedlicher Seismizität eingeteilt ist (siehe Grafik). Erfüllen lassen sich die Normen daher am besten mit einer Software, die alle relevanten Informationen berücksichtigt.
Die Erdbebenzonen in der Schweiz gemäss SIA 261. (Quelle: geo.admin.ch)
Bei der Erdbebensicherheit von Gebäuden in der Schweiz machen die Normen des SIA klare Vorgaben. So ist zum Beispiel jeder Standort einer bestimmten Erdbebenzone zugewiesen und muss entsprechende Anforderungen erfüllen.
einfach
Moderne digitale Tools vereinfachen den Planungsprozess und die Nachweisführung von Mauerwerksbauten erheblich. Die Schweizer Ziegeleien unterstützen Planende mit geeigneten Hilfsmitteln und Instrumenten.
Die Planung von Mauerwerksbauten ist heute einfacher denn je, weil die Schweizer Ziegeleien Planenden verschiedene Instrumente zur Verfügung stellen. Hilfreich sind auch Softwares wie MURUS‑P, die einen schnellen und zuverlässigen Check der Erdbebensicherheit ermöglichen. Im Gegensatz zu anderen Methoden setzen diese auf nichtlineare Analysen, was besonders realitätsnahe Berechnungen erlaubt. Weil sich verschiedene Varianten von tragendem Mauerwerk unkompliziert vergleichen lassen, können Architektinnen und Architekten ihren Gestaltungsspielraum voll ausschöpfen.
Geometriemodell eines mehrgeschossigen Gebäudes mit Wänden aus Mauerwerk und Stahlbeton-Zwischendecken für die nichtlineare Analyse. (Quelle: Ziegelindustrie Schweiz)
MURUS‑P
Erdbebennachweis mit MURUS‑P
Für die realitätsnahe Erfassung des Tragverhaltens von Mauerwerksbauten eignet sich die nichtlineare Analyse. Sie lässt sich zum Beispiel mit dem Tool MURUS‑P einfach und zuverlässig durchführen.
Mehr zu linearen und nichtlinearen Analysen
Das statische Verhalten von Bauten unter Last – zum Beispiel bei einem Erdbeben – lässt sich mit linearen und nichtlinearen Analysen berechnen.
Eine lineare Analyse basiert auf der Annahme, dass sich die Veränderung eines Materials proportional zur Last verhält: Verdoppelt sich die Last, verdoppelt sich auch die Verformung der Struktur.
Nichtlineare Analysen berücksichtigen detailliertere Effekte, die Beziehung zwischen Last und Verformung ist dabei nicht mehr proportional. Daher sind nichtlineare Analysen zwar aufwendiger als lineare, liefern aber bei komplexen Szenarien auch realistischere Ergebnisse.
Mehr zu MURUS‑P
Wie Erfahrungen aus früheren Erdbeben sowie neuere Forschungsarbeiten belegen, sind übliche Hochbauten aus Mauerwerk in Regionen mit mässiger Seismizität wie der Schweiz problemlos realisierbar. Dazu sind jedoch geeignete Berechnungsmethoden wie die nichtlineare Analyse zu verwenden. Der Grund: Die herkömmlichen linearen Verfahren sind so konservativ, dass sie Mauerwerksbauten selbst in Gebieten mit geringer Seismizität deutlich unterschätzen und die Resultate daher wenig realitätsnah sind. Das kann dazu führen, dass anstelle von Backstein Materialien gewählt werden, die weniger klimaschonend sind.
Die Software MURUS‑P bietet Ingenieurinnen und Ingenieuren ein praxisnahes Werkzeug für die nichtlineare Erdbebenberechnung von Mauerwerksbauten. Sie setzt auf Pushover-Analysen, um die seismische Kapazität von Mauerwerk realitätsnah abzuschätzen. MURUS‑P ist spezifisch auf die hiesigen Rahmenbedingungen ausgelegt. Es bildet nicht nur die relevanten SIA-Normen sowie die seismische Gefährdung ab, sondern auch die gängige Baupraxis sowie die üblichen Geometrien und Baustoffe. Nebst der nichtlinearen Analyse der Mauerwerksbauteile kann das Tool auch weitere Tragelemente berücksichtigen, beispielsweise solche aus Stahlbeton.
«Durch die nichtlineare Analyse mit MURUS‑P können erhebliche Tragreserven gegenüber einer linearen Analyse aktiviert werden.»
Dr. Amir Salmanpour, Partner bei der Cubus AG
Der wichtigste Output von MURUS‑P ist der Erfüllungsfaktor des Gebäudes, der für den Nachweis der Erdbebensicherheit verwendet wird. Zudem bietet das Modul weitere Details, damit Anwendende die Ergebnisse einfach nachvollziehen können. So präsentiert es beispielsweise jede Erdbebenrichtung als Kapazitätskurve und ermöglicht die Kontrolle der Einzelwand für jedes Lastinkrement. MURUS‑P lässt sich ferner auch für die Erdbebenertüchtigung von Bestandsbauten verwenden, wobei man sowohl lokale Massnahmen wie die Verstärkung der Mauerwerkswände als auch globale Massnahmen wie die Addierung neuer Wände aus Mauerwerk oder Stahlbeton prüfen kann. Durch eine nichtlineare Analyse mittels MURUS‑P können erhebliche Tragreserven gegenüber herkömmlichen Berechnungsverfahren aktiviert werden. Die Erfahrung zeigt, dass der Erfüllungsfaktor projektbezogen um 20–200 Prozent gesteigert werden kann. So hat eine Studie an 16 Mauerwerksgebäuden eine durchschnittliche Erhöhung des Erfüllungsfaktors um rund 105 Prozent gezeigt.
qualitätsvoll
Für die Erdbebensicherheit entscheidend ist neben der richtigen Planung und realitätsgetreuen statischen Berechnungen auch die Qualität des verwendeten Materials. Backsteine aus Schweizer Produktion sind bewährte und praxiserprobte Baustoffe mit nachgewiesener Tragfähigkeit. Sie werden von erfahrenen Fachleuten entwickelt und in modernen Produktionsanlagen hergestellt. Ergänzend produzieren die Schweizer Ziegeleien auch spezielle Backsteine für erhöhte statische Anforderungen. Der eingesetzte Ton wird lokal, d.h. in unmittelbarer Nähe zur Produktionsstätte, abgebaut – was nicht nur umweltschonend ist, sondern auch die Qualität sicherstellt. Ton ist zudem ein langlebiger und kreislauffähiger Baustoff. Er schont den Wald als CO₂-Speicher und wichtige Klimaressource, denn Wälder sollten als lebendige Ökosysteme und nicht primär als Rohstoffquelle für Bauholz betrachtet werden, die droht übernutzt zu werden.
Für erdbebensichere Bauten benötigen Planende nebst zuverlässigen statischen Berechnungen auch Materialien von ausgewiesener Güte. Die von erfahrenen Fachkräften entwickelten und hergestellten Backsteine der Schweizer Ziegeleien sind dafür die richtige Wahl.
zeitsparend
Setzen Architektinnen, Ingenieure und Baumeister konsequent auf Mauerwerk, sparen sie nicht nur in der Planung, sondern auch in der Ausführungsphase Zeit. Die sorgfältig hergestellten Backsteine lassen sich auf der Baustelle in kurzer Zeit verbauen, was einen raschen Baufortschritt bei gleichzeitiger Gewährleistung der Gebäudesicherheit ermöglicht. Das Risiko von Fehlern ist geringer, die Präzision in der Ausführung nimmt zu und es entstehen weniger Abfälle. Aufwändige Schalungsarbeiten sind nicht nötig und lange Trocknungszeiten entfallen – es kann ohne Verzögerungen weitergebaut werden. Die Qualität des Mauerwerks ist dabei gewährleistet und die Erdbebensicherheit gegeben.
Natürlich, bewährt und aus heimischer Produktion: Tonbaustoffe verbinden traditionelle Qualitäten mit zeitgemässer Innovation. Mehr erfahren Sie im Film «Dem Ton auf der Spur». (Quelle: Ziegelindustrie Schweiz)
Backsteine können dank ihrer sorgfältigen Herstellung rasch und präzise auf der Baustelle verarbeitet werden. Damit spart man wertvolle Zeit, ohne dass es Einbussen punkto Qualität oder Sicherheit gibt.
engagiert
Durch das Engagement der Mitgliederfirmen von Ziegelindustrie Schweiz konnte eine hochschulübergreifende Gruppe gebildet werden, die baustoffliches Fachwissen etwa bezüglich Tragwerkssicherheit und Elementbau bündelt und systematisch weiterentwickelt. Die finanzielle Unterstützung kommt auch der Ausbildung von Bauingenieurinnen und ‑ingenieuren zugute und stärkt den Forschungsstandort Schweiz. Ton bietet als heimischer, natürlicher und bewährter Baustoff ein enormes Potenzial, das durch die Forschungsarbeit auch für künftige Generationen erhalten und weiterentwickelt wird.
Ziegelindustrie Schweiz fördert mit einer jährlichen Donation die Forschung der ETH Zürich und der Hochschule Luzern im Bereich des konstruktiven Mauerwerkbaus.
schwiizerisch
Natürliche Rohstoffe, heimische Produktion und vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. So bekommt Ihr Bauprojekt Charakter.
Die Mitgliederfirmen von Ziegelindustrie Schweiz produzieren und vertreiben Backsteine, Dachziegel und keramische Fassadenplatten aus heimischem Ton. Darüber hinaus bieten sie passgenaue und innovative Photovoltaiklösungen an. Bei Bauprojekten bringen sie ihr Knowhow partnerschaftlich ein und unterstützen bei der Entwicklung von Details. Dabei ist «schwiizerisch» für die Schweizer Ziegeleien mehr als eine Herkunftsbezeichnung. Es ist das Versprechen, dass jedes Bauprojekt durch eine eigenständige Formensprache und Materialität seinen unverwechselbaren Ausdruck erhält. So wird die Baukultur unseres Landes nachhaltig und qualitätsvoll geprägt – der Ton macht den Charakter.
