Seismische Bemessung: Wie entwirft man eine widerstandsfähige Befestigung?

Im modernen Bauwesen, insbesondere in erdbebengefährdeten Gebieten, ist es wichtig, die Sicherheit und Standsicherheit von Tragwerken durch geeignete nachträgliche Verankerungen im Beton zu gewährleisten.

In Europa erfolgt die Berechnung dieser Befestigungen unter Erdbebenbedingungen auf der Grundlage des Eurocode 2, Teil 4 „Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton“.

Für die seismische Berechnung von Befestigungen werden zwei Leistungskategorien definiert: C1 und C2. Dieses Dokument konzentriert sich auf die Kategorien C1 und C2 und beschreibt die jeweiligen Anwendungen und Anforderungen in Abhängigkeit von der geographischen Lage, der Art des Gebäudes, der Art des Baugrunds und der Art des Tragwerks.

Die Verankerungen sind vorab auf ihre Funktion unter Erdbebeneinwirkung in einer der beiden Kategorien zu bewerten. Die jeweiligen Leistungen werden in den entsprechenden europäischen Zulassungen (ETAs) vorgegeben

Seismische Bemessung: Seismische Kategorien C1 und C2

Die seismischen Kategorien für mechanische Verankerungen in Beton in Europa werden hauptsächlich in Abhängigkeit von der zu erwartenden Erdbebeneinwirkung und den projektspezifischen Bedingungen definiert.

Diese Leistungskategorien helfen bei der Festlegung der Anforderungen an die Bemessung und Konstruktion sowie bei der Auswahl geeigneter Verankerungen, um die Widerstandsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Tragwerke unter Erdbebeneinwirkung zu gewährleisten.

• Leistungskategorie C1: Geeignet für mäßige seismische Einwirkungen. Die Verankerungen müssen Erdbebenlasten standhalten können, die nicht sehr hoch sind, aber dennoch besondere Aufmerksamkeit erfordern, um die Integrität des Tragwerks zu gewährleisten.
• Leistungskategorie C2: Geeignet für schwere seismische Einwirkungen. Verankerungen dieser Kategorie müssen in der Lage sein, erheblichen Erdbebenlasten standzuhalten und erfordern daher strengere Spezifikationen und strenge Prüfungen, um ihre Ausführung zu gewährleisten.

Faktoren, die die seismische Klassifizierung beeinflussen

Geographische Lage

Die geographische Lage in Europa beeinflusst die seismische Klassifizierung aufgrund der Variabilität der seismischen Aktivität in den verschiedenen Regionen erheblich. Es gibt spezifische nationale Karten, die das Erdbebenrisiko in Abhängigkeit von der geographischen Lage des Bauwerks zeigen. Dieses Risiko wird als a_g (Bemessungs-Bodenbeschleunigung auf Untergrund vom Typ A) angegeben. Zum Beispiel:

• Gebiete mit hoher Seismizität: Länder wie Italien, Griechenland oder die Türkei haben Gebiete mit hoher seismischer Aktivität. In diesen Gebieten ist aufgrund der höheren Wahrscheinlichkeit von schweren Erdbeben für die meisten Anwendungen oft die Leistungskategorie C2 erforderlich.
• Gebiete mit geringer bis mäßiger Seismizität: Länder wie Deutschland, Frankreich und das Vereinigte Königreich verfügen über Gebiete mit geringer seismischer Aktivität. In diesen Ländern kann die Leistungskategorie C1 für viele Anwendungen ausreichend sein. In bestimmten Gebieten mit hoher Seismizität in diesen Ländern kann jedoch die Leistungskategorie C2 erforderlich sein.

Art des Gebäudes

Gebäude werden nach ihrer Bedeutung und Nutzung in verschiedene Kategorien eingeteilt, die die Anforderungen an die seismische Verankerung beeinflussen:

• Gebäude Typ I: Gebäude mit geringer Verantwortung und Personengefährdung. Die Leistungskategorie C1 ist ausreichend.
• Gebäude Typ II: Geschäfts-, Wohn- und Bürogebäude. Hier ist die Leistungskategorie C1 geeignet, in Gebieten mit hoher Seismizität kann C2 erforderlich sein.
• Gebäude Typ III: Öffentliche Infrastruktureinrichtungen wie Schulen oder Theater. Um die Funktionsfähigkeit auch nach dem Erdbeben zu gewährleisten, wird hier die Leistungskategorie C2 empfohlen.
• Gebäude Typ IV: Kritische Gebäude wie Kernkraftwerke, Krankenhäuser oder Notfallzentren. Aufgrund der schwerwiegenden Folgen bei Versagen der Tragkonstruktion ist immer die Leistungskategorie C2 erforderlich.

Baugrundklasse

Die Baugrundklasse beeinflusst die seismische Wellenverstärkung und bestimmt dementsprechend die zu wählende seismische Leistungskategorie:

• Harter Baugrund (A): Weist eine geringe seismische Wellenverstärkung auf. In vielen Fällen ist die Verwendung der Leistungskategorie C1 ausreichend.
• Mittelharter Baugrund (B und C): Weist eine mäßige seismische Wellenverstärkung auf. Je nach Stärke der lokalen Seismizität ist hier die Leistungskategorie C1 oder C2 erforderlich.
• Weicher Baugrund (D und E): Hohe seismische Wellenverstärkung. Hier ist in der Regel die Anwendung der Leistungskategorie C2 erforderlich, um die Standsicherheit des Tragwerks zu gewährleisten.

Für jede Baugrundklasse wird ein „Baugrundfaktor“ S festgelegt

Art des Tragwerks

Tragwerke werden als tragend oder nicht tragend klassifiziert. Dies bestimmt die Anforderungen an die Verankerung:

• Tragende Konstruktionen: Wesentliche Bauteile wie Säulen und Balken. Hier wird eine hohe Widerstandsfähigkeit vorausgesetzt, weshalb in der Regel die Leistungskategorie C2 erforderlich ist, um die Standsicherheit unter seismischen Belastungen zu gewährleisten.
• Nicht tragende Konstruktionen: Bauteile wie Innenwände und Fassaden, deren Versagen die Standsicherheit des Bauwerks nicht beeinträchtigt. Hier kann die Leistungskategorie C1 ausreichend sein. In Gebieten mit hoher Erdbebengefährdung kann für Gebäude des Typs IV die Leistungskategorie C2 erforderlich sein.

Wahl der Bemessung der Befestigungen nach den seismischen Leistungskategorien C1 oder C2

Im Anhang C des Eurocode 2, Teil 4, sind die Kriterien für den seismischen Entwurf in Abhängigkeit von der Stärke der Seismizität des betreffenden Gebiets, der Bedeutung des Bauwerks, der Art des Baugrunds und des zu befestigenden Bauteils aufgeführt:

In unserem Katalog finden Sie seismisch zugelassene Metallbefestigungen und chemische Anker, die ebenfalls für seismische Belastungen zertifiziert sind.