Von Emily Newton

Wenn Fachleute Gebäude entwerfen und bauen, bewerten sie, wie Risiken reduziert werden können. Das Befolgen der geltenden Codes ist eine Möglichkeit, dies zu tun. Neben den internationalen Bauvorschriften, die die Planung, den Bau, die Änderung und die Instandhaltung neuer Geschäfts- und Wohngebäude regeln, gibt es seismische Vorschriften. Dies sind Bestimmungen, die sicherstellen, dass Strukturen Erdbebenkräften standhalten können.

Gebäude, die Erdbeben standhalten, sehen von außen möglicherweise nicht bemerkenswert aus. Zahlreiche Aspekte machen sie jedoch widerstandsfähiger bei diesen Katastrophen. Hier sind fünf davon:

1. Ein geeignetes Fundament

Die Schaffung eines flexiblen Fundaments für ein Gebäude könnte dazu beitragen, dass es während eines Erdbebens stehen bleibt. Eine Möglichkeit besteht darin, die Struktur auf Pads zu bauen, die das Gebäude vom Boden trennen. Dann bewegen sich die Pads, aber das Gebäude bleibt still.

Eine weitere ähnliche Möglichkeit, die in einer Forschungsarbeit aus dem Jahr 2019 beschrieben wurde, besteht darin, eine massive Fundamentplatte aus Stahlbeton und kreuz und quer verlaufenden Streifen auf ein Zwischenpolster aus Sand zu legen.

Dieser Ansatz beinhaltete auch einen Graben um das Fundament für weiteren Schutz. Da dieses Fundamentdesign die Basis des Gebäudes vom Boden fernhielt, war es widerstandsfähiger gegen seismische Kräfte.

2. Seismische Dämpfer

Erdbebensichere Gebäude benötigen auch Funktionen, um Stöße zu absorbieren. Die Menschen bezeichnen sie häufiger als seismische Dämpfer. Ingenieure arbeiteten mit der NASA zusammen, um in den 1960er Jahren Dämpfersysteme für Schwingarme ihrer Raketen zu entwickeln. Es entschied sich zuerst für ein gasgetriebenes Stoßdämpfungssystem und entwickelte sich schließlich zu einem fluidikbasierten System, das noch heute bei Starts von Raumstationen und für erdbebensichere Gebäude verwendet wird.

Seismische Dämpfer absorbieren zerstörerische Energie und schützen das Gebäude vor dem Erhalt. Je größer der Durchmesser des Dämpfers ist, desto mehr Kraft kann er im Allgemeinen aufnehmen. Ein Hersteller dieser Dämpfer verkauft Produkte von 25 bis 1.100 Tonnen und verkauft auch kundenspezifische Optionen.

Ein anderer Ansatz besteht darin, eine dünne Schicht Graphen auf ein Naturkautschukpad zu legen. Forscher glauben, dass dies eine kostengünstige Dämpfungsoption für Gewerbe- und Wohngebäude sein wird.

3. Ein Entwässerungsmechanismus

Gepooltes Wasser kann strukturelle Komplikationen verursachen. Aus diesem Grund verfügen Parkhäuser häufig über doppel-T-tragende Strukturen mit einer Drehung, die eine Ecke absenkt — eine Funktion, die als Verziehen bezeichnet wird. Ingenieure erreichen eine positive Drainage mit einer minimalen Neigung von 1,5 Prozent über die Diagonale in Richtung Bodenabläufe. Entwässerung ist auch entscheidend, um Strukturen zu helfen, Erdbeben zu tolerieren.

Wenn die Katastrophen an Orten mit lockeren, sandigen Böden auftreten, kann das Schütteln zu einem Phänomen führen, das als Verflüssigung bezeichnet wird. Dadurch sinken Gebäude oder bewegen sich zur Seite, und Abwasserrohre können an die Oberfläche steigen. Wenn sich der Boden nach einem Erdbeben wieder verfestigt, bleiben die Gebäude in ihrer versunkenen, geneigten Position.

Erdbebenkanäle helfen jedoch dabei, das gesammelte Wasser zu entweichen und eine Verflüssigung zu verhindern. Sie sind vorgefertigte Stücke, die in ein Filtergewebe eingewickelt sind. Jeder Abfluss misst zwischen 3 und 8 Zoll im Durchmesser. Eine erfolgreiche Installation erfordert eine gitterartige Platzierung. Abhängig von der Größe des Bereichs, der zur Verflüssigung neigt, benötigt ein Gebäude möglicherweise Hunderte oder Tausende von Abflüssen.

4. Strukturelle Verstärkung

Ingenieure und Designer haben verschiedene Methoden, um die Struktur eines Gebäudes gegen mögliche Erdbeben zu stärken. Viele davon leiten seismische Kräfte um. Zum Beispiel übertragen Scherwände und verspannte Rahmen Seitenkräfte von den Böden und dem Dach auf das Fundament.

Membranen sind dann starre horizontale Ebenen, die Seitenkräfte auf vertikal resistente Teile des Gebäudes, wie Wände oder Rahmen eines Gebäudes, übertragen. Es gibt auch bewegungsfeste Rahmen. Diese Möglichkeiten machen die Gelenke eines Gebäuderahmens steif, während sich die anderen Teile bewegen können.

Kürzere Gebäude sind weniger flexibel als größere. So erkennen Ingenieure gewöhnlich, dass sie mehr strukturelle Verstärkung für Strukturen zur Verfügung stellen müssen, die nur einige Geschichten hoch gegen Wolkenkratzer sind.

5. Material mit ausreichender Duktilität

Duktilität beschreibt, wie gut ein Material plastische Verformung tolerieren kann, bevor es versagt. Somit können Materialien mit hoher Duktilität große Energiemengen aufnehmen, ohne zu brechen. Baustahl ist eines der duktilsten Materialien, während Ziegel und Beton Materialien mit geringer Duktilität sind.

Forscher haben auch kreative Lösungen entwickelt, die zeigen, dass Baustahl nicht das einzige erdbebensichere Material ist, das es wert ist, in Betracht gezogen zu werden. Zum Beispiel haben Wissenschaftler einen faserverstärkten Beton mit stahlähnlichen Eigenschaften entwickelt. Sie nannten das Material umweltfreundlichen duktilen Zementverbund. Experimente zeigten, dass das Auftragen einer 10 Millimeter dicken Schicht auf die Innenwände sie vor Schäden während eines simulierten Bebens der Stärke 9,0 schützte.

Projekte sind auch im Gange, um erdbebensichere Wohnungen in Nationen zu bauen, denen die Ressourcen für sicher gebaute Häuser aus Materialien fehlen, die die Menschen möglicherweise importieren müssen, oder denen die Fähigkeiten fehlen, um sie richtig zu verwenden – wie Beton und Ziegel. Ein Tiefbauunternehmen zeigte, wie Menschen in Indonesien erdbebensichere Häuser fast ausschließlich aus Bambus bauen können. Die Dächer bestehen aus Wellplatten aus recyceltem Tetra Pak, einem leichten Material, das Wärme reflektiert.

Durchdachte Entscheidungen können Leben retten

Jedes Jahr ereignen sich weltweit zehntausende Erdbeben. Obwohl einige kleinere oder gar keine Schäden verursachen, führen andere zu eingestürzten Gebäuden, Verlust von Menschenleben und enormen Störungen der lokalen Wirtschaft.

Die obige Liste ist nicht allumfassend, aber sie enthält fünf Dinge, die in jedem Gespräch darüber auftauchen sollten, wie man einem Gebäude hilft, Erdbeben zu widerstehen. Wenn Architekten, Bauarbeiter und andere Fachleute eine Struktur von Anfang an vor seismischen Aktivitäten schützen, tragen sie zu sichereren, nachhaltigeren und produktiveren Gemeinschaften bei.

Emily Newton ist die Chefredakteurin des Revolutionized Magazine. Sie hat über drei Jahre Erfahrung im Schreiben von Artikeln in der Industrie.