Bahnbrechende Großversuche in den USA: In Zusammenarbeit mit der Purdue University testete fischer an Stahlbetonkonstruktionen in Originalgröße eine innovative Verstärkungslösung für erdbebengefährdete Bauwerke.©fischer
Ein Forschungsprojekt der Unternehmensgruppe fischer mit der Purdue University (USA) zeigt: Bestehende Gebäude lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand deutlich erdbebensicherer machen – und können so im Ernstfall Menschenleben retten. Die schweren Erdbeben der vergangenen Tage haben erneut auf tragische Weise gezeigt, wie verletzlich Menschen in seismisch aktiven Regionen sind. Die Bilder zerstörter Häuser und die hohe Zahl der Opfer machen betroffen – und werfen eine drängende Frage auf: Wie lassen sich solche Katastrophen künftig verhindern oder zumindest in ihren Folgen begrenzen? Ein Teil der Antwort liegt im sogenannten Gebäudebestand. Während Neubauten heute strengen Erdbebennormen unterliegen, wurden weltweit Millionen älterer Bauwerke errichtet, lange bevor moderne seismische Standards galten. Genau dort, wo Menschen leben und arbeiten, fehlt häufig der notwendige Schutz.
Das eigentliche Risiko liegt im Bestand
Jedes Jahr werden weltweit rund 500.000 Erdbeben registriert. Besonders gefährdet sind dicht besiedelte Regionen entlang des Pazifischen Feuerrings, im Mittelmeerraum, in der Himalaya-Region und in Mittelamerika. Hinzu kommt: Auch menschliche Eingriffe wie Geothermie, Fracking oder große Stauseen können Beben auslösen.
Abriss und Neubau aller gefährdeten Gebäude sind keine realistische Option – sie wären zu teuer, zu zeit- und zu ressourcenintensiv. Die entscheidende Frage lautet deshalb: Wie lassen sich bestehende Gebäude so nachrüsten, dass sie im Ernstfall standhalten und Menschenleben schützen?
Forschung mit Großversuchen an echten Bauteilen
Um diese Frage zu beantworten, hat die Unternehmensgruppe fischer gemeinsam mit ihrer Partneruniversität Purdue University (USA) ein Forschungsprojekt durchgeführt – mit Versuchen an Stahlbetonkonstruktionen in Originalgröße. Geleitet wurde das Projekt von Prof. Akanshu Sharma, Außerordentlicher Professor an der Purdue Universität und ehemaliger Stiftungsprofessor am Institut für Werkstoffe der Universität Stuttgart. Im Mittelpunkt standen die sogenannten Rahmenknoten: die Verbindungsstellen zwischen Trägern und Stützen. Sie können sie im Erdbebenfall schnell zur Schwachstelle eines Tragwerks werden.
„Auf diese Knotenpunkte in Tragwerken wirken bei der horizontalen Belastung während eines Erdbebens besonders hohe Spannungen und große Kräfte ein“, erklärt Dr. Margaritis Tonidis, ehemaliger Doktorand an der Purdue University und leitender Projektingenieur für das Projekt. Versagen diese Knoten, kann ein ganzes Gebäude einstürzen.
Stark, wo es darauf ankommt
Die getestete Lösung setzt genau an diesen kritischen Stellen an: Sogenannte Voutenelemente – in dem Fall Stahldiagonalen – werden mit Injektionsmörtel und Gewindestangen in das bestehende Tragwerk eingebunden und verstärken die Knotenpunkte gezielt vor Ort. „Der Versuch hat gezeigt, dass sich die Erdbebensicherheit bestehender Gebäude deutlich erhöhen lässt, wenn gezielt die kritischen Stellen im Tragwerk identifiziert und verstärkt werden“, unterstreicht Dr. Erik Johannes Stehle, Head of Development FiXperience bei fischer. Der entscheidende Vorteil: Die Nachrüstung gelingt mit vergleichsweise geringem Eingriff in die bestehende Bausubstanz. Bewohner und Nutzer müssen also keine umfassenden Umbauten fürchten.
Vom Versuch in die Praxis
Unter seismischer Belastung konnte eine deutlich verbesserte Performance insbesondere der Knotenpunkte nachgewiesen werden. Die erfolgreiche wissenschaftliche Validierung wird nun in die praktische Anwendung im Gebäudebestand überführt. Die Ergebnisse machen Hoffnung: Sie zeigen, dass es realistische, bezahlbare Wege gibt, ältere Gebäude widerstandsfähiger zu machen – und damit im Ernstfall die Zahl der Opfer spürbar zu verringern.
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