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Erdbebenisolationsbemessung in Ludwigshafen: Technische Fundierung für Hochbauten im Rheintal

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Ludwigshafen wuchs im 19. Jahrhundert rasant. Aus einem Brückenkopf wurde ein Industriezentrum. Die meisten Bauwerke stehen auf quartären Sedimenten des Rheins. Diese Lockergesteine verstärken seismische Wellen. Die seismische Mikrozonierung der Region zeigt klare Unterschiede in den Untergrundverstärkungen. Für kritische Infrastruktur reicht eine konventionelle Bemessung nach DIN EN 1998-1 oft nicht aus. Die Erdbebenisolationsbemessung entkoppelt das Bauwerk vom Baugrund. Das System reduziert die einwirkende Horizontalbeschleunigung. Der Ingenieur legt dazu die Zielperiode fest. Dann wählt er das Isolatorsystem. In Ludwigshafen kommen meist Elastomerlager mit Bleikern zum Einsatz. Die Bemessung erfolgt iterativ gegen die spektrale Antwort des Standorts.

Ein korrekt bemessenes Isolatorsystem senkt die Stockwerksbeschleunigung um 60 bis 80 Prozent gegenüber einer konventionellen Einspannlösung.

Vorgehen und Leistungsumfang

Ludwigshafen liegt auf 96 Metern über NN. Der Oberrheingraben ist eine der aktivsten seismischen Zonen Deutschlands. Das letzte spürbare Beben im Raum Mannheim-Ludwigshafen ereignete sich 2014 mit einer Magnitude von 3,7. Die weichen Auelehme und Terrassensande vervielfachen die Bodenbeschleunigung im Vergleich zum Fels. Ein Isolatorsystem wird daher nicht pauschal, sondern standortspezifisch bemessen. Die Erdbebenisolationsbemessung folgt dem Nachweisformat des Eurocode 8, Teil 1. Der Tragwerksplaner definiert die effektive Steifigkeit. Das elastische Spektrum wird auf die Bemessungssituation skaliert. Ein CPT-Versuch bestimmt zuvor die Schichtgrenzen und die Scherwellengeschwindigkeit. Erst daraus lassen sich die seismischen Eingangsparameter ableiten. Die Isolatorverschiebung wird für das 475-Jahre-Beben bemessen und für das seltene Ereignis auf Robustheit geprüft.
Erdbebenisolationsbemessung in Ludwigshafen: Technische Fundierung für Hochbauten im Rheintal
Technisches Referenzbild — Ludwigshafen

Örtliche Baugrundfaktoren

Der Oberrheingraben weist Mächtigkeiten quartärer Lockersedimente von über 100 Metern auf. In dieser Tiefe trifft man auf verwitterten Buntsandstein. Die weiche Deckschicht wirkt als seismischer Filter. Sie dämpft hohe Frequenzen. Sie verstärkt aber Perioden zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden. Das fällt genau in den Eigenperiodenbereich vieler fünf- bis zehngeschossiger Gebäude. Eine konventionelle Gründung erfährt dann Resonanz. Die Folge sind hohe Verformungen in den unteren Geschossen. Die Erdbebenisolationsbemessung verschiebt die Eigenperiode des Gesamtsystems gezielt in einen Bereich mit geringerer spektraler Antwort. Gleichzeitig muss der Bemessungsingenieur die Stoßfuge gegen Nachbarbebauung prüfen. In dicht bebauten Blöcken von Ludwigshafen-Mitte ist das ein kritischer Punkt. Das Isolatorsystem braucht Freiraum für die maximale Verschiebung.

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Technische Daten

ParameterTypischer Wert
BemessungsnormDIN EN 1998-1:2010 + NA (Deutschland)
Referenzbebenperiode475 Jahre (Bemessungsbeben) / 2475 Jahre (seltenes Beben)
IsolatortypenElastomerlager (HDRB), Bleikernlager (LRB), Gleitpendellager (FPS)
Zielperiode Isolator2,5 s bis 3,5 s (abhängig vom Spektrum)
Effektive Dämpfung15 % bis 30 % (LRB) / über 30 % (FPS mit Zusatzdämpfung)
VerschiebekapazitätBemessungswert + Sicherheitszuschlag nach EN 15129
NachweisformatModale Antwortspektrenanalyse mit 3D-Gebäudemodell

Zugehörige Fachleistungen

01

Standortspezifische Gefährdungsanalyse

Ermittlung der Antwortspektren für den Mikrostandort in Ludwigshafen auf Basis der Baugrundschichtung. Auswertung der Scherwellengeschwindigkeiten vs und frequenzabhängiger Verstärkungsfaktoren.

02

Nichtlineare Zeitverlaufsberechnung

Modellierung des Gesamtsystems Bauwerk-Isolator mittels 3D-Finite-Elemente-Modell. Berechnung für mindestens 7 akkumulierte Zeitverläufe gemäß DIN EN 1998-1, Abschnitt 10.

Geltende Normen

DIN EN 1998-1:2010 (Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, Teil 1), DIN EN 15129:2018 (Erdbebenschutzvorrichtungen), DIN EN 1990 (Grundlagen der Tragwerksplanung) i.V.m. nationalem Anhang

Häufige Fragen

In welchem Preisrahmen bewegt sich eine Erdbebenisolationsbemessung für ein Bürogebäude in Ludwigshafen?

Der Aufwand hängt von der Geschosszahl und der Komplexität des Grundrisses ab. Für ein mittelgroßes Gebäude mit 5 bis 8 Geschossen bewegt sich die Bemessung inklusive Standortanalyse und Modellierung in einem Rahmen von €3.690 bis €8.310.

Welche Isolatorsysteme kommen im Oberrheingraben am häufigsten zum Einsatz?

In der Region dominieren Bleikernlager (LRB) und hochdämpfende Elastomerlager (HDRB). Sie bieten eine robuste Kombination aus Steifigkeit und Dämpfung. Für sehr leichte Konstruktionen werden gelegentlich Gleitpendellager (FPS) bemessen, wenn die Vertikallast gering ist.

Wie wird die Verschiebekapazität der Isolatoren am Standort Ludwigshafen festgelegt?

Die maximale Verschiebung ergibt sich aus der Zeitverlaufsberechnung für das seltene Erdbeben (2475 Jahre Wiederkehrperiode). Der resultierende Wert wird mit einem Sicherheitsfaktor nach DIN EN 15129 beaufschlagt. Zusätzlich fließt die Stoßfugenbreite zum Nachbargebäude als geometrische Randbedingung ein.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Ludwigshafen und Umgebung.

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