Der sechsgeschossige Wohnkomplex an der Montanusstraße wurde auf einem Auelehm-Polster geplant – direkt über dem tertiären Sandhorizont, den jeder Tiefbauer im Rheinischen Revier kennt. Der Bauherr wollte eine konventionelle Bodenplatte. Nach der ersten Baugrunduntersuchung mit Sondierbohrungen und CPT-Sondierung zeigte sich die ganze Misere: weiche bindige Deckschichten auf locker gelagerten Sanden, Grundwasser ab 2,40 m unter GOK. Die Erdbebenisolationsbemessung musste das gesamte Antwortspektrum für die Ersatzlasten nach DIN EN 1998-1 berücksichtigen. Unsere Aufgabe war klar: ein Isolationssystem auswählen, das die Horizontalverschiebungen aufnimmt, ohne dass die Lager bei einem Bemessungsbeben durchschlagen. In Grevenbroich mit seiner bergbaubedingten Mikroseismizität und den weichen Quartärablagerungen ist die Erdbebenisolationsbemessung kein Zusatzauftrag, sondern eine zwingende Maßnahme für jedes Bauwerk mit Bedeutungskategorie III oder höher.
Ein richtig dimensioniertes Erdbebenisolationssystem verschiebt die Eigenperiode des Bauwerks auf über 2 Sekunden – dort, wo das Antwortspektrum kaum noch Energie liefert.
Ablauf und Umfang
Örtliche Baugrundfaktoren
Der klassische Fehler in Grevenbroich ist die Verwechslung von Erdbebenisolation mit simpler Schwingungsdämpfung. Ein Ingenieurbüro ordnet Elastomerstreifen unter der Bodenplatte an und nennt das Erdbebenisolationsbemessung. Das ist keine. Ein Erdbebenisolator muss horizontale Verschiebungen von mehr als 200 mm aufnehmen, sich selbst zentrieren und eine definierte hysteretische Dämpfung liefern. Wird das ignoriert, wandert das Gebäude bei einem Starkbeben in den weichen Auelehm und kippt. Wir erleben regelmäßig, dass Bauherren die Baugrubenüberwachung für die Baugrube bestellen, aber die Isolationsbemessung erst nach der Rohbauphase anfragen. Dann ist es zu spät. Die Schnittstelle zwischen Isolator und aufgehendem Bauwerk muss bereits in der Entwurfsphase definiert sein. Die Ankerplatte, die Horizontalverschiebung, die Leitungsdurchführungen – alles muss auf das maximale Bemessungsbeben ausgelegt werden.
Referenznormen
DIN EN 1998-1:2010 (Eurocode 8 – Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben), DIN EN 15129:2018 (Erdbebenisolatoren), DIN 4149:2005 (Bauten in deutschen Erdbebengebieten – zurückgezogen, aber für Bestandsbauwerke noch relevant), DIN EN ISO 22762 (Elastomerlager)
Zugehörige Fachleistungen
Standorterkundung und Baugrundmodell
Baugrunderkundung mit Sondierungen und Laborversuchen. Ermittlung von Scherwellengeschwindigkeit, Schermodul und Dämpfungskurven für die spezifischen quartären Sedimente in Grevenbroich. Aufbau des Baugrundmodells für die numerische Berechnung.
Bemessung und Spezifikation der Isolatoren
Festlegung der Lagerabmessungen, der Verschiebekapazität und des Dämpfungsgrads. Erstellung der Leistungsspezifikation nach DIN EN 15129, Abschnitt 6. Berücksichtigung der lokalen Seismizität und der bodenmechanischen Besonderheiten der Erftaue.
Prototypenprüfung und Werkskontrolle
Dynamische Prüfung von zwei Isolatoren pro Los im Labor. Aufbringung der vollen Vertikallast und sinusförmiger Horizontalverschiebung mit 0,5 Hz. Messung der effektiven Steifigkeit und der äquivalenten Dämpfung. Vergleich mit den Bemessungswerten.