Erdbebengerechte Baunorm in Österreich

ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ERDBEBENINGENIEURWESEN UND BAUDYNAMIK


Die neue Baunorm - EUROCODE 8

Verfasser: Wolfgang A. Lenhardt, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik/Fachabteilung "Seismologischer Dienst"

Ende Mai 2009 wird die ÖNORM B 4015 zurückgezogen. An ihre Stelle tritt die ÖNORM EN 1998-1, die dem EUROCODE-8 entspricht. Nationale Festlegungen und Erläuterungen sind dann in der ÖNORM B 1998-1 geregelt. Die in der letzten Version der ÖNORM B 4015 erwähnten Erdbeben-Bemessungswerte bleiben bestehen und haben sich seit der ÖNORM B 4015 (Version 1997) nicht geändert.

Die Norm ist beim Österreichischen Normungsinstitut, Heinestraße 38, Postfach 130, A-1021 Wien (Fax 01 21300-818) erhältlich.


Die Entwicklung der ÖNORM B 4015 - ein Rückblick

Verfasser: Wolfgang A. Lenhardt, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik/Fachabteilung "Seismologischer Dienst"

In Österreich regelte nach 1945 die ÖNORM B 4000-3 "Berechnung und Ausführung der Tragwerke - allgemeine Grundlagen - Windlasten und Erdbebenkräfte" in den drei Ausgaben 1955, 1956 und 1961 die Berücksichtigung der Erdbebeneinwirkungen. Drei Jahre nach dem schweren Erdbeben im Friaul 1976 wurde 1979 eine neue ÖNORM B 4015-1 "Erdbebenkräfte an nicht schwingungsanfälligen Bauwerken" herausgegeben (siehe oben). Weitere geplante Teile (z.B. Teil 2, Berechnungsanleitung) wurden damals nicht fertiggestellt. Die Einführung des EUROCODE 8, der die Bemessungswerte mit 10% Überschreitungswahrscheinlichkeit in 50 Jahren vorschreibt, erforderte eine grundlegende Überarbeitung, die am 1.Oktober 1997 in einer neuen Fassung der ÖNORM B 4015-1 mündete. Im August 1999 folgte dann zum ersten Mal der 2.Teil der ÖNORM, der sich mit den Berechnungsmethoden befasst. Im Juni 2002 erschien dann die Version der ÖNORM B 4015, die die beiden Teile 1 und 2 zusammenfasste. Im November 2006 folgte die bislang letzte Version.


Die alte und die neue Erdbeben-Baunorm ÖNORM B 4015 für Österreich - Was ist der Unterschied?

Verfasser: Wolfgang A. Lenhardt, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik/Fachabteilung "Seismologischer Dienst"

Was hat sich seit der Fassung von von 1979 geändert? Mit der Beantwortung dieser Frage aus der Sicht der Seismologie beschäftigt sich der vorliegende Beitrag.

Allgemein

Erdbeben sind zwar selten in Österreich, im Durchschnitt werden aber doch 20-40 Erdbeben, die sich allein in Österreich ereignen, pro Jahr verspürt. Natürlich werden alle diese Beben nicht im gesamten Bundesgebiet wahrgenommen, sondern meist nur im 10 km-Umkreis um das ‘Epizentrum’. Deshalb entsteht manchmal der Eindruck, das Erdbeben in Österreich eigentlich kein Thema sind. Nun, in Wahrheit finden viele dieser kleinen Beben in Bereichen statt, in denen es vor nicht allzu langer Zeit (50 bis 100 Jahre) auch stärkere Erdbeben mit schweren Gebäudeschäden gegeben hat. Um solchen Fällen vorzubeugen wurden Richtlinien für erdbebengerechtes Bauen in Form der ÖNORM B 4015 eingeführt. Besondere Bauwerke, wie z.B. Talsperren, unterliegen noch zusätzlichen Auflagen, die über den Rahmen der ÖNORM weit hinausgehen.

Die Erdbebengefährdungskarte

Die Basis für die erdbebenbezogene Standortbeurteilung stellt eine Landkarte dar, die die Erdbebenzonen ausweist. Die neue Karte unterscheidet - genauso wie die alte Karte - fünf Erdbebenzonen (Zonen 0 - Zone 4), die mit den zu erwartenden effektiven Bodenbeschleunigungen (= 70 % der maximalen Bodenbeschleunigungen) in Verbindung stehen. Die neue Fassung der Norm bezieht sich auf zwei Karten, die beide in der ÖNORM veröffentlicht sind. Die erste Karte stellt die Zonenkarte dar. Die zweite Karte dient zur Ablesung der relevanten Bemessungsbeschleunigungen. Für größere Ortschaften finden sich diese Werte zusätzlich in einem Anhang der ÖNORM um eine klare Zuweisung der entsprechenden Werte für einen bestimmten Standort zu gewährleisten. Interpolieren zwischen benachbarten Isolinien ist daher in den meisten Fällen nicht mehr notwendig. Diese Liste der Ortschaften entspricht praktischerweise auch der Liste in der ÖNORM B  1991-1-4 (1.12.2006) für ‘Windlasten’. Aber auch in der Methodik der Festlegung der Zonen unterscheidet sich die neue Version von der bislang gültigen Erdbebenzonenkarte in einigen Punkten.

Daten

Der Erdbebenkatalog ist unter ständiger Überarbeitung. So werden nicht nur laufend neue Erdbeben hinzugefügt, sondern auch historische Erdbeben aufgrund neuerer Untersuchungen aktualisiert. Im Weiteren bezieht sich die neue Erdbebenkarte auf alle vorhandenen Erdbebendaten von Österreich. Außerdem berücksichtigt die neue Karte auch die Auswirkungen von entfernteren Epizentren auf einen bestimmten Standort. Der Einfluss der Beben aus dem Mürztal auf die Erdbebengefährdung von Niederösterreich wird zum Beispiel dadurch mitberücksichtigt. Dies ist heute mit eigens dafür entwickelten Computerprogrammen möglich.

Erdbebengefährdung in Österreich. Die roten Bereiche (Zone 4 der ÖNORM B 4015) weisen die höchste Gefährdung aus (Grafik: Bundesministerium für Inneres/ZAMG).

Gefährdung

Mehr als die Hälfte der Staaten, die eine Erdbebennorm herausgegeben haben, verwenden heute als Bemessungsgrundlage der Gefährdung (= Überschreitenswahrscheinlichkeit einer bestimmten Erdbebenbelastung) eine mittlere Wiederkehrperiode von 475 Jahren. Diese Zahl erscheint kryptisch, resultiert aber aus zwei Überlegungen:

1) Statistisch ist dieser Zeitraum notwendig, um das heute akzeptierte Sicherheitserfordernis eine Überschreitungswahrscheinlichkeit von nur 10 % in 50 Jahren, welches  einer mittleren Wiederkehrperiode von 475 Jahren entspricht, zu erfüllen.

2) Die Erdbebeninformationen aus diesen Zeitraum können noch als relativ vollständig betrachtet werden.

3) Der Bemessungszeitraum ist damit auch EU-konform und entspricht dem EUROCODE-8.

Die Werte der alten Karte bezogen sich hingegen auf das 100-jährliche Erdbeben und die Isolinien gleicher Erdbebenbelastung auf das 200-jährliche Erdbeben. In Bereichen historischer Extremereignisse waren damals außerdem lokale Anpassungen durchgeführt worden. Weiters beziehen sich die Zonen der neuen Karte auf Beschleunigungen, und nicht, wie in der alten Version der Norm, auf den Erdbebenkoeffizienten. Warum diese Komplizierung? Dieser scheinbare Umweg soll den Zusammenhang mit der verwendeten Grundgröße - in diesem Fall die Bodenbeschleunigung - verdeutlichen. Während die alte Karte auf Intensitätswerten beruhte, denen in der Folge Bodenbeschleunigungen, und weiters die Erdbebenkoeffizienten zugeordnet waren, so wurde die neue Karte direkt aufgrund rekonstruierter Bodenbeschleunigungen erstellt.

Da sich in den letzten Jahrzehnten eine gewisse Vereinheitlichung der Erdbebennormen etabliert hat und diese Grundsätze von vielen Ländern inzwischen auch angewendet wurden, entspricht die neue Fassung der Österreichischen Erdbebennorm dem heute international akzeptierten Standard und dem EUROCODE. 

Anwendung

Das folgende Beispiel soll die Anwendung der neuen Zonenkarte und der Beschleunigungskarte, die der Norm beigelegt sind, illustrieren. Wählen wir als Standort z.B. Kindberg im Mürztal, da in diesem Bereich schon mehrfach stärkere Erdbeben aufgetreten sind. Fachleute wissen, dass sich dort 1267 ein stärkeres Beben (schwere Gebäudeschäden, vergleichbar mit den Schäden anlässlich des Erdbebens am 12.April 1998 in Slowenien), 1837 ein Beben in Mürzzuschlag (mittlere Gebäudeschäden, vergleichbar mit den Schäden in Seebenstein/NÖ, 1972), 1885 wieder ein Beben mit umfangreichen Gebäudeschäden in Kindberg und 1927 ein stärkeres Erdbeben  mit Gebäudeschäden in Wartberg ereignete. Diese Hintergrundinformation ist zwar nicht aus der Norm erhebbar, sie bildet aber die Basis für die beiden in der Norm abgebildeten Karten der Erdbebenzonen und der horizontalen Bemessungs-Bodenbeschleunigung.
Der Standort zählt wegen der stärkeren Erdbeben in der Vergangenheit auch zu jener Erdbebenzone mit den höchsten 'Auflagen', nämlich Zone 4. Die zu berücksichtigende Bodenbeschleunigung beträgt dort 1,09 m/s² und der entsprechende Erdbebenkoeffizient daher 0,11 (=1,09/9,81). Auch dieser Wert ist aus der zweiten Landkarte in der Norm abzulesen. Ist also ein individuelles Gebäude, z.B. Familienhaus, zu bemessen, so wird die Berücksichtigung der Grundregeln erdbebensicheren Bauens laut ÖNORM B 4015 empfohlen, die sich im Anhang der ÖNORM B 4015 finden.

 

Definitionen:
Epizentrum: Projektion des Erdbebenherdes an der Erdoberfläche, entspricht meist dem Ort der stärksten Auswirkung (Fühlbarkeit bzw. Schäden)
Intensität: Fühlbarkeits- und Schadensbeschreibung (s.a. 12-teilige Europäische Makroseismische Skala EMS-98) - bezieht sich auf Effekte an der Oberfläche die, ähnlich der Temperaturskala, in ‘Grad’ angegeben werden.

Literatur: Lenhardt, W.A. 1995. Regional earthquake hazard in Austria. Proc. of '10th European Conference on Earthquake Engineering', Duma, G. (Hrsg.), Balkema, 63-68.


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