Gerade die horizontale Belastung ist es, die Wände, Böden, Säulen, Balken und zusammenhaltende Verbindungselemente zum Schwingen und Gebäude schließlich zum Einsturz bringt. Wir verraten Ihnen 4 Methoden, die Gebäudestrukturen bei schweren Erdbeben schützen.
1. Gebäudestruktur weiter verstärken
Allgemein bestehen erdbebensichere Gebäude aus Scherwänden, Querverstrebungen, Zwerchfellen und Momente-tragenden Rahmen. All diese Komponenten dienen der Kräfteumverteilung. So tragen aus Platten gefertigte Scherwände dazu bei, dass in Bewegung befindliche Gebäude ihre Form beibehalten. Dabei auftretende Druck- und Zugkräfte werden durch unterstützende Querstreben aufgenommen, indem sie die Kräfte zurück auf das Fundament drücken.
Als zentraler Strukturteil bestehen Zwerchfelle aus den Böden, Decken und dem Dach eines Gebäudes. Sie sollen Spannungen aus dem Boden nehmen und die Kräfte auf die vertikalen Gebäudestrukturen übertragen.
Momente-resistente Rahmen werden zwischen den Verbindungen der Säulen und Träger eines Gebäudes angebracht, damit diese sich biegen können, während die Fugen starr bleiben. Gebäude werden somit in die Lage versetzt, den Kräften eines Erdbebens zu widerstehen. En weiterer Vorteil liegt darin, dass Konstrukteure dank ihnen mehr Freiheit bei der Anordnung der Gebäudeelemente genießen.
2. Flexible Fundamente
Um den bei Erdbeben auftretenden Bodenkräften wiederstehen zu können, sollte das Gebäudefundament vom Boden entkoppelt sein. Ein gängiges Mittel ist die Sockelisolierung, bei der ein Geäude auf beweglichen Pads aus Gummi, Blei oder Stahl gelagert ist. Bewegt sich nun das Fundament, führen die Isolatoren eine ausgleichende Gegenbewegung aus, so dass das Gebäude seine Position beibehält. Seismische Wellen werden auf diese Weise absorbiert und es wird verhindert, dass sie sich durch das Gebäude bewegen.
3. Energie von Erdbeben umleiten
Anstatt den Kräften entgegenzuwirken, wird auch mit Möglichkeiten experimentiert, die Energie von Erdbeben umzuleiten. So gibt es bereits eine Innovation, die sich „Seismischer Tarnmantel“ nennt. Dabei wird ein Mantel aus 100 konzentrischen Kunststoff- und Betonringen konstruiert und mindestens einen Meter tief unter dem Fundament des Gebäudes vergraben. Dringen nun seismische Wellen in die Ringe ein, müssen sie sich für eine leichtere Ausbreitung erst durch die äußeren Ringe bewegen, was eine Wegleitung vom Gebäude in den Boden bewirkt.
4. Durch Dämpfung Gegenkräfte erzeugen
Indem Stoßdämpfer die eingeleitete Energie teilweise absorbieren, können sie die Stärke von Schockwellen verringern. Das hilft den Gebäuden, langsamer zu schwingen. Die folgenden zwei Arten kommen dabei zum Einsatz:
Schwingungsdämpfer: Zwischen Säulen und Trägern wird auf jeder Gebäudebene ein Dämpfer angebracht. Dieser besteht aus einem Zylinder, in dem sich eine RINGFEDER® Reibungsfeder (oder alternativ Silikonöl) befindet sowie einem Kolbenkopf. Kommt es zu einem Erdbeben, überträgt das Gebäude die Schwingunsgenergie auf den Kolben, der gegen die Feder bzw. das Öl gepresst wird. So wandelt sich die Energie in Wärme um, während Schwingungskraft abgebaut wird.
Pendelkraft: Bei Wolkenkratzern wird häufig ein schweres Gegengewicht mit Stahlseilen und einem Dämpfersystem an der Gebäudespitze aufgehängt. Gerät dies nun ins Schwanken, wirkt sich das Gegenwicht wie ein Pendel in die entgegengesetzte Richtung aus, was das Gebäude stabilisiert.
Im nächsten Teil unser Beitragsserie rund um den Erdbebenschutz gehen wir im Detail darauf ein, wie sich Gebäude und Infrastrukturanlagen gegen Erdbeben absichern und schützen lassen.
Quellen:
1.https://www.bigrentz.com/blog/earthquake-proof-buildings
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