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09. August 2017

Stahlbau in Höchstform für die Zugspitze

Mit der Rekordhöhe von insgesamt 127 Metern wurde im Juli… Weiterlesen

01. August 2017

„Erhebliches Gefährdungspotenzial“

Trump, Brexit, zunehmender Protektionismus: Ist dies das Ende offener Grenzen –… Weiterlesen

19. Juli 2017

Botschafter für Stahl: Die Miele & Cie. KG

Kühlschrank, Waschmaschine, Wäschetrockner oder Geschirrspüler – kein Haushalt in Deutschland… Weiterlesen

Stahl rettet Leben

3. Juni 2013

Wenn die Erde bebt

Täglich bebt auf unserem Globus die Erde. Wie viele Opfer zu beklagen und wie groß die Schäden sind, hängt auch stark von der Baukonstruktion ab. Gebäude in Stahlbauweise überstehen selbst schwerste Beben.

Wenn kontinentale Platten aneinander reiben und sich die Spannungen an den Rändern schlagartig entladen, sind oft starke Erdbeben die Folge. Was kaum jemand weiß: Auch in Deutschland bebt die Erde fast täglich, wie zum Beispiel im Aachener Raum, dem Rheingraben, der schwäbischen Alb oder im südlichen Thüringen. Allerdings sind dies sogenannte Schwachbebengebiete.

Welche Zerstörungen Erdbeben weltweit verursachen, hängt direkt von den Bauweisen in den betroffenen Regionen ab: Im Januar 2010 bebte die Erde mit einer Stärke von 7,0 nach der Richterskala in der Nähe von Port-au-Prince auf Haiti. Über 300.000 Menschen starben, mehr als 250.000 Wohnungen und 30.000 Geschäfte wurden zerstört. Im März 2012 kam es in Mexico zu einem nahezu doppelt so starken Beben, bei dem etwa 500 Gebäude beschädigt und fünf Menschen durch herabfallende Trümmer verletzt wurden. Zu Tode kam niemand. Diese Beispiele zeigen: Es sind die unterschiedlichen Bauweisen in den betroffenen Gebieten, welche die Höhe der Schäden ganz maßgeblich beeinflussen.

Gebäude Welt sind zur Aufnahme vertikaler Eigengewichts- und Nutzlasten statisch ausgelegt. Bei einem Erdbeben kommt es aber vor allem zu horizontalen Beschleunigungen, die für Gebäude die größte Gefahr darstellen, weil ihnen sozusagen der Boden unter den Füßen weggezogen wird. Gegen diese horizontalen Belastungen weisen die meisten Bauwerke wegen ihrer Massenträgheit nur eine geringe Stabilität auf. Damit es nicht einstürzt, muss das Tragwerk große plastische Verformungen aufnehmen können. Schäden in der Struktur werden zugelassen, das spontane Versagen, im schlimmsten Fall der Einsturz des Gebäudes, soll aber vermieden werden.

Knautschzone wie beim Auto

Tragwerke aus Stahl sind vergleichsweise sehr leicht, bei einem Beben wird daher weniger Masse in Bewegung gesetzt. Wegen ihrer Duktilität, das heißt der Möglichkeit, sich plastisch zu verformen und damit Schwingungsenergie zu dämpfen, haben sie klare Vorteile gegenüber massiven Baustoffen. Die Stahlkonstruktion wirkt wie die Knautschzone eines Autos, die bei einem Unfall durch ihre Verformung Energie abbaut und die Insassen in der Fahrgastzelle schützt. Deshalb ist der Stahlbau in Erdbebenzonen die bevorzugte Bauweise im Hochbau.

So zum Beispiel beim Taipei 101 in Taipeh, vor zehn Jahren war es mit 501 Meter das höchste Gebäude der Welt. Es steht an einer der weltweit wohl am wenigsten geeigneten Stelle für einen Wolkenkratzer: Die Erde bebt dort rund 200 Mal jährlich, davon ein Dutzend Mal sehr intensiv. Taipei 101 steht unmittelbar an der Bruchlinie zwischen der eurasischen und der philippinischen Platte. Das gewaltige Rückgrat des Hochhauses besteht aus 60.000 Tonnen Stahlprofilen und hat im Jahr 2002 seine erste harte Bewährungsprobe bei einem Beben der Stärke 6,8 schon bestanden. Um fast jedes Risiko auszuschließen, hängt über vier Etagen – vom 92. bis in den 88. Stock – eine 660 Tonnen schwere Stahlkugel mit einem Durchmesser von etwa 5,5 Meter, die dort frei schwingen und die Stöße eines Bebens kompensieren kann: der größte Schwingungsdämpfer der Welt.

Die Prinzipien des erdbebensicheren Bauens im Hochhausbau lassen sich auch auf niedrige Wohn- und Gewerbebauten übertragen: Gebäude in Stahl-Leichtbauweise zeichnen sich durch eine hohe Erdbebensicherheit aus. Die Stahl-Leichtbausysteme weisen bei sehr geringem Eigengewicht durch den Verbund aus dünnwandigen, kaltgeformten Profilen mit Plattenwerkstoffen eine hohe Festigkeit und Zähigkeit auf. „So errichtete Wand- und Deckenscheiben besitzen durch ihre vielen Schraub- oder Nagelverbindungen eine hohe Duktilität, durch die große Mengen an Energie verbraucht werden“, erläutert Prof. Jochen Pfau vom Institut für Trocken- und Leichtbau in Darmstadt. „Die Erdbebensicherheit derartiger Konstruktionen belegen zahlreiche Gebäude in seismologisch aktiven Regionen, zum Beispiel in Japan, Nordafrika und dem Westen der USA.“

So lange die Erdkrusten in Bewegung sind, müssen die Menschen mit der Gefahr leben. Mit erdbebensicheren Bauweisen ist es möglich, die Folgen zu mildern. Stahlbauweisen zählen dazu und bieten material- und systembedingte Vorteile gegenüber anderen Baustoffen.

 

Rückfragen

Dipl.-Ing. Hans Allkämper
Telefon: + 49 211 6707-844
E-Mail: hans.allkaemper@stahl-info.de