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Erdbebensicheres Bauen Wie Menschenleben gerettet werden könnten

Mehr als 2,2 Milliarden Menschen leben in erdbebengefährdeten Gebieten. Viele von ihnen leben in Gebäuden, die alles andere als erdbebensicher sind – die Folgen sind verheerend. Dabei gäbe es Materialien und Bauweisen, die Tausende Leben schützen könnten.

Stand: 29.06.2016

Beben der Magnitude sechs und höher gibt es durchschnittlich dreimal pro Woche. Sie entstehen meist an den Rändern der Erdkrustenplatten – vor Südamerika oder Indonesien, in Kalifornien oder im Himalaja. Über 2,2 Milliarden Menschen leben in diesen Erdbebengebieten. Und sie vor den Folgen der Erdbeben zu schützen, ist ein großes Problem.

Gefährdete Metropolen

Einige Städte, die in der Nähe oder auf großen Verwerfungszonen gebaut wurden, gelten bei den Fachleuten als besonders gefährdet. In Istanbul, Kairo, Quito, Manila, Kalkutta, Dakar, Teheran, Mumbai, New Delhi, Jakarta, Lima oder Bogotá und auch einigen Metropolen in China warnen Experten vor besonders vielen Opfern bei großen Erdbeben.

Beispiel: Istanbul

Lage

Durch den Zusammenstoß der Afrikanischen und der Eurasischen Platte kam es zu mehreren Verwerfungen, die den unruhigen Untergrund der Türkei bilden. Die Anatolische Platte ist zwischen den beiden Platten eingeklemmt und bewegt sich pro Jahr um zwei bis drei Zentimeter westwärts. Der Norden dieser Platte wird von der Nordanatolischen Verwerfung durchzogen, die nur rund 20 Kilometer südlich von Istanbul entlangläuft.

Messungen

Im Gebiet um Istanbul gab es seit rund 250 Jahren kein stärkeres Beben mehr. Daher gilt es als potenziell extrem gefährdet. Um diese Gefahr genauer erforschen zu können, haben Seismologen des Helmholtz-Zentrums (GFZ) in Potsdam gemeinsam mit dem Kandilli-Erdbebenobservatorium aus Istanbul ein seismisches Messnetz auf den Prinzen-Inseln im Marmarameer aufgebaut. Von dort aus kann die unterhalb des Meeresbodens verlaufende Erdbebenzone aus wenigen Kilometern untersucht werden.

Ergebnisse

Die Auswertung der Messdaten ergab, dass ein zehn Kilometer tief reichender Bereich entlang der Verwerfungszone seit Messbeginn vor über vier Jahren nicht mehr aktiv war. Daraus schließt Marco Bohnhoff vom GFZ, dass das erwartete Marmara-Erdbeben dort beginnen könnte.
Schätzungen nach könnte das Beben mindestens eine Magnitude von sieben erreichen. Betroffen wäre ein Bereich rund 20 Kilometer südlich des Istanbuler Altstadtkerns.
Das GFZ intensiviert nun die Überwachung der Erdbebenzone mit Messmethoden, die auch Kleinstbeben sehr genau erfassen können. Doch, so betonen die Forscher, auch wenn diese Studie Aufschluss über ein mögliches Epizentrum gibt - die Studie lässt keine Rückschlüsse zu, wann es zu beben beginnt.

Alle diese Städte liegen im roten oder gelben Bereich der Erdbeben-Warnkarten und sie sind dicht besiedelt. Allerdings ist ihre Bausubstanz entweder alt und baufällig oder nicht erdbebensicher. Die Ursachen dafür sind vielfältig. Sie reichen von Armut über Pfusch, Profitgier, Schlamperei, Korruption oder Geldmangel bis hin zu Fatalismus und Ignoranz. Dabei gibt es in einigen dieser Länder durchaus Vorschriften für erdbebensicheres Bauen, die aber häufig nicht eingehalten werden.

14. Januar 2010: das eingestürzte staatliche Steueramt in Port-au-Prince nach dem schrecklichen Erdbeben in Haiti

Besieht man sich die Folgen von Erdbeben, so zählt, wie die bei einem Beben freigesetzte Energie die Erdoberfläche beschleunigt und verformt. Die Bodenbewegungen sind es, die nicht erdbebensicher errichtete Gebäude oder Teile davon zum Einsturz bringen. Dabei spielt nicht nur die Bauweise, sondern auch das Material eine wichtige Rolle. Ein Problem ist, dass in den meisten Ländern mit Mauerwerk aus Ziegeln und Lehm gebaut wird, weil es in vielen Regionen als natürliches Material erhältlich ist. Doch dieses Material ist eben auch besonders einsturzgefährdet. Es gibt kaum nach und ist schwer, so dass bei einem Erdbeben Wände oder Decken einfach einstürzen. Auch billige, minderwertig gebaute Betonhäuser sind problematisch, da sie bei Erdbeben wie Kartenhäuser zusammenklappen können.

Leben retten mit den richtigen Materialien

Dabei gibt es durchaus erprobte Bautechniken und –materialien, die billig und dennoch erdbebensicher sind. So gibt es zum Beispiel für Hausbauer in der mexikanischen Stadt Mexicali, im Erdbebengebiet Baja California, Anleitungen zum erdbebensicheren Bauen.

"Sie setzen niedrige Stahlbetonkonstruktionen ein, die vernünftig mit gutem Baustahl und massivem Beton gesichert sind. Die kleinen Häuser überstehen die Bodenbewegungen sehr gut und sind noch nicht einmal teuer."

Tom Heaton, California Institute of Technology in Pasadena

Häuser, die auf "Erdbebenwellen reiten"

Geht es um Hochhäuser, bevorzugen die Ingenieure flexible Stahlstrukturen, die den Wellen bis zu einem gewissen Grad nachgeben und schwingen. Jonathan Stewart von der Universität von Kalifornien in Los Angeles betont, dass ein Gebäude, das sich bewegt, Energie absorbiert. Reagiert es dagegen spröde, kann es bei der Verformung brechen.

Flexible Gebäude, so die Idee, "reiten" auf den Erdbebenwellen. Ein Beispiel dafür sind Holzhäuser, die im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts "Sofie" entwickelt wurden. Sie orientieren sich an Holzhäusern, wie sie auch in Nordamerika zum Einsatz kommen. Holz sei ein sehr guter Baustoff für Erdbebengebiete, urteilt Professor Hans Joachim Blass, Leiter des Karlsruher Instituts für Technologie KIT für Holzbau, das an "Sofie" beteiligt war.

"Das zeigen einfach Erfahrungen aus Ländern, wo große Erdbeben auftreten und wo viel mit Holz gebaut wird. Nordamerika zum Beispiel, die Westküste Nordamerikas. Dort haben sie sehr viele Holzbauten, und man sieht dann nach einem starken Erdbeben, dass Holzhäuser diese Erdbeben wesentlich besser überleben als massive Steingebäude."

Joachim Blass,  Karlsruher Institut für Technologie KIT

Textilien und Naturfasern, die Altbauten sichern

Geforscht wird auch an Verbesserungen für gefährdete Altbauten. Sie können jetzt schon mit Stahlankern verstärkt, mit Stützen oder Stoßdämpfern gesichert werden. Eine Neuentwicklung geht in den textilen Bereich: Alte Ziegelbauten könnten sicherer werden, indem sie von einem Hightech-Textilgeflecht aus Polypropylen- und Glasfasern umhüllt werden. Die Glasfasern sollen den Wänden Steifigkeit verleihen und die Polypropylenfäden sollen die Wände elastischer machen. Gemeinsam sollen sie die Kräfte der Erdbeben auffangen: Das Geflecht soll einen Ziegelbau zusammenhalten, wie ein Gummiverband.

Für Länder wie Haiti oder Nepal sollen dagegen eher Naturfasern zum Einsatz kommen, damit die Textilien vor Ort produziert werden können. Getestet werden dort zum Beispiel Banane, Bambus oder Gräser.

Erdbebensichere Traditionen

Auf den ersten Blick erstaunlich resistent gegen Erdbeben sind häufig traditionell gebaute Häuser und Hütten aus Holz oder Bambus, wie sie auch in Nord-Indien gebaut wurden. Dort stellten Forscher fest, dass ein schweres Erdbeben in dieser Region kaum Schäden verursacht hatte, weil die Menschen in Bambushütten gelebt hatten. Experten wie Martin Voss von der Freien Universität Berlin raten deshalb, gerade auch in extrem gefährdeten Regionen wie Nordindien, sich besonders an den traditionellen Bauweisen zu orientieren und diese wiederverstärkt aufleben zu lassen.


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Amalia B, Dienstag, 10.Januar 2017, 10:21 Uhr

1. Bauen

Vielen Dank für diesen Artikel. Das in Erdbeben-Regionen die traditionelle Bauweise nahezu erdbebensicher ist finde ich faszinierend. Ich frage mich ob das auch für andere Erdbebenregionen wie z.B. Japan gilt. In unseren Baugruben ist das wohl eher irrelevant, dennoch kann man sich eventuell architektonisch, besonders in diesen Regionen erarbeiten wie die traditionelle Bauweise Gebäude auch moderner Art sicherer machen kann.