Nieder-Beerbach 2014

Am Abend des 17. Mai  2014 (Ortszeit 18:46 h) erschütterte ein Erdbeben die Region südöstlich von Darmstadt bei Mühltal/Nieder-Beerbach. Nach den Angaben des Erdbebendienstes des Hessischen Landesamts für Umwelt und Geologie (HLUG)  [8], des dort angeschlossenen SiMoN-Projektes [12] und des Geofon Netzwerkes [6] hat das Beben eine Lokalmagnitude von ML=4.2 erreicht.
Es war damit das bisher stärkste Beben einer Erdbebenserie im Süden Hessens seit März 2014 und auch das schwerste Ereignis auf dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2014. Die Schütterwirkungen des Erdbebens konnten in einem weiten Umkreis deutlich wahrgenommen werden. Die Bebenparameter der unterschiedlichen Quellen können dabei Tabelle 1 entnommen werden.

Tabelle 1: Bebenparameter verschiedener Erdbebendienste

Bebenparameter Erdbebendienst Untersuchung nach [9]
HLUG [8] SiMoN [12] Geofon [6] BGR [2]
Lokalmagnitude ML 4.2 4.2 4.2 3.9 -
Herdtiefe [km] 8 5.8 5 - 5
Lage des Epizentrums 49.82°N
8.72°O
49.822°N
8.722°O
49.84°N
8.65°O
49.833°N
8.700°O
49.796°N
8.682°O


Weitere stärkere Events fanden am 30.03.2014 mit ML=3.2, am 8.6.2014 mit ML=3.4 und am 29.10 mit ML=3.5[8], [12] statt. Abb. 1 zeigt die in der Station Weimarer Parkhöhle aufgezeichneten Bodenbewegungen des Bebens.

Abb. 1a: Tagesplot - Aufzeichnung seismische Station Parkhöhle Weimar
Abb. 1b: Zeitverlauf - Aufzeichnung seismische Station Parkhöhle Weimar

Bemerkenswert an dem Beben sind die Schäden an rund 150 Gebäuden (ca. 120 Adressen), die sich hauptsächlich im Ortsteil Nieder-Beerbach der Gemeinde Mühltal im Landkreis Darmstadt-Dieburg konzentrieren. Vereinzelte Schäden wurden auch in den ebenfalls zur Gemeinde Mühltal gehörenden Ortsteilen Waschenbach, Nieder-Ramstadt und Trautheim gemeldet.

Mitarbeiter des Erdbebenzentrums der Bauhaus-Universität Weimar dokumentierten am 20. und 21.05.2014 die Schäden in Nieder-Beerbach.
Die in Nieder-Beerbach vorgefundene Bebauung besteht in den Hauptschadenszonen (Abb. 8) zumeist aus vor 1920 gebauten Ein- und Zweifamilienhäusern in Mauerwerksbauweise mit Holzbalkendecken und den zugehörigen Wirtschaftsgebäuden. Diese Gebäude sind gemäß der EMS-98 [7] der Verletzbarkeitsklasse B zuzuordnen.  Besonders im Westen des Ortes, aber auch vereinzelt über die ganze Ortschaft verstreut, sind nach 1960 gebaute moderne Mauerwerksbauten vorhanden, die aufgrund ihrer Massivdecken der Verletzbarkeitsklasse C zuzuordnen sind.

Die angetroffenen Schadensfälle können im Wesentlichen wie folgt zusammengefasst  werden:

  • Im Unterschied zum Waldkirch – Erdbeben [10] wurden hier, wie beim Albstadt-Beben 1978 (vgl. [1]) häufiger Schäden, wie z. B. das Lösen von Dachziegeln, der Versatz und das Umkippen von Schornsteinen beobachtet (Abb. 2).
  • An der Mehrzahl der geschädigten Gebäude ließen sich kleinere horizontalen und diagonalen Rissbildungen feststellen (Abb. 3).
  • Die bei Erdbeben dieser Intensität meist vorhandenen Giebelschäden [10] konnten bei diesem Beben nur vereinzelt im Bereich von Gebäudeöffnungen beobachtet werden (Abb. 4).
  • Als eine Ursache für stärkere Risse ließ sich dabei zum einen die unzureichende Verbindung des Mauerwerks zwischen zwei Gebäudeteilen identifizieren (Abb. 5a). Auch die üblichen Vertikalrisse in den Anschlussbereichen der Außenwände bei Mauerwerksbauten, die nicht konstruktiv für den Lastfall Erdbeben ausgelegt wurden, waren vorhanden (Abb. 5b).
  • Bemerkenswert ist die Rissbildung an einigen wenigen Gebäuden, die gemäß der EMS-98 [7] der Verletzbarkeitsklasse C zuzuordnen sind (Abb. 6). Diese lassen sich auf eine ungünstige konstruktive Ausführung zurückführen. Das Gebäude in Abb. 6a weist einen deutlich irregulären Grundriss auf, der in Verbindung mit einem schweren Stahlbetonflachdach die Ursache für die starke Rissbildung sein dürfte.
  • Im Innenbereich einiger Gebäude, deren Eigentümer den Mitarbeitern des Erdbebenzentrums freundlicherweise den Zutritt gestatteten, ließen sich zudem Schäden an Ausbauelementen wie Fußbodenfliesen und nichtragenden Innenwänden dokumentieren (Abb. 7).

Eine ausführliche Analyse der vorgefundenen Schäden  mit der Diskussion verschiedenen schadensbeeinflussenden Faktoren kann dabei den Untersuchungen in [11] entnommen werden.

Abb. 2a: Rissbildung an einem auskragenden Schornstein (D1)
Abb. 2b: Heruntergestürzter Schornsteinkopf (D2)
Abb. 3a: Leichte Rissbildungen an den Außenwänden (D1)
Abb. 3b: Leichte Rissbildungen an den Außenwänden (D1)
Abb. 4a: Typische Rissbildungen an Giebelwänden mit Fensteröffnungen (D1)
Abb. 4b: Typische Rissbildungen an Giebelwänden mit Fensteröffnungen (D1)
Abb. 5a: Deutliche Rissbildung zwischen zwei Gebäudeteilen (D2)
Abb. 5b: Deutliche Rissbildung an der Hausecke (D2)
Abb. 6a: Schäden an modernen Mauerwerkskonstruktionen (Verletzbarkeitsklasse C) - starke Diagonalrissbildung (D2)
Abb. 6b: Schäden an modernen Mauerwerkskonstruktionen (Verletzbarkeitsklasse C) - horizontale Rissbildung (D1)
Abb. 7a: Schäden im Innenbereich - Rissbildung im gefliesten Fußboden
Abb. 7b: Schäden im Innenbereich - Rissbildung an einer nichttragenden Innenwand

Abb. 8 zeigt das bebaute Gebiet der Ortslage Nieder-Beerbach. Gekennzeichnet sind dabei die Gebiete in denen die Schadensfälle zu verzeichnen waren, wobei aber nicht jedes Gebäude in den gekennzeichneten Gebieten geschädigt wurde. Auf eine adressgenaue Hervorhebung der einzelnen Schäden wird aus Datenschutzgründen verzichtet. Auffällig ist die Schadenskonzentration entlang des Talsohlenbereiches etwa parallel zum Bachlauf.

Abb. 8: 3D-Darstellung der topographischen Situation (Darstellung: 2-fach überhöht) und Kennzeichnung der Gebiete mit den Gebäudeschäden

Die bemerkenswerte Schadenskonzentration in Nieder-Beerbach kann nach gegenwärtigem Kenntnisstand durch die Lage des Epizentrums (in unmittelbarer Nähe [9]) und das Verstärkungspotential des lokalen Untergrundes erklärt werden [11].
Zudem ist erst der neuere Bauwerksbestand für den Lastfall Erdbeben ausgelegt. Das betroffene Gebiet fällt dabei in der Fassung der DIN 4149 (2005) [4] bzw. DIN EN 1998-1/NA [5] in die niedrigste Nachweise fordernde Erdbebenzone 1. Eine erdbebengerechte Auslegung kann aber erst nach dem Inkrafttreten der DIN 4149 (1981) [3] unterstellt werden. Diese wurde 1982 in das Verzeichnis der Technischen Baubestimmungen des Bundeslandes Hessen aufgenommen [13].
Es handelt sich um ein schwaches Beben, dessen Standortintensität in Nieder-Beerbach gemäß der EMS-98 [7] zwischen I(EMS) =VI und VII [11] einzuordnen ist, welches auch durch die auf einer Wiederkehrperiode von 475 Jahren basierenden Gefährdungskarte der Deutschen Erdbebennorm abgedeckt wird.  

Literatur

[1] Amstein, S., Lang, D.H., Schwarz, J. (2005):Schütterwirkung historischer Erdbeben und aktuelle Anwendungsgebiete für das Erdbebeningenieurwesen. Bautechnik 82 (2005), Heft 9, 641-656.

[2] Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe: Liste der seismischen Ereignisse in Deutschland und benachbarten Gebieten (ML ≥ 2.0): http://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Erdbeben-Gefaehrdungsanalysen/Seismologie/Seismologie/Seis-Online/Liste_D_1Jahr/li_d_1jahr_node.html (26.02.2015)

[3] DIN 4149:1981-04-00: Bauten in deutschen Erdbebengebieten. Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten. Normenausschuss im Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin

[4] DIN 4149:2005-04-00: Bauten in deutschen Erdbebengebieten. Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten. Normenausschuß im Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin.

[5] DIN EN 1998-1/NA: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbau

[6] GEOFON, GeoForschungsZentrum Potsdam: Automatic GEOFON Global Seismic Monitor:  http://geofon.gfz-potsdam.de/geofon//seismon/globmon.html (26.02.2013)

[7] Grünthal, G. (ed.), R. Musson, J. Schwarz, J., Stucchi, M. (1998): European Macroseismic Scale 1998. Cahiers du Centre Européen de Geodynamique et de Seismologie, Volume 15, Luxembourg

[8] Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie - HLNUG: Die südhessische Erdbebenserie im Jahr 2014 zwischen Reinheim und Mühltal, http://www.hlnug.de/themen/geologie/erdbeben/in-hessen-gespuerte-erdbeben.html (20.01.2015)

[9] Müller, B., Litschko, B., Pippig, U.: Auswirkungen eines Erdbebens in Nieder-Beerbach und Ableitung von realistischen Anhaltswerten bei Erschütterungen. - Spreng-Info 36 (2014), S. 6 - 18.

[10] Schwarz, J., Abrahamczyk, S. Amstein, Kaufmann, Ch., Langhammer, T. (2006): Das Waldkirch-Erdbeben (Baden-Württemberg) vom 5. Dezember 2004. Bautechnik 83 (2006), Heft 3, 202-208.

[11] Schwarz. J., Maiwald, H., Leipold, M., Langhammer, T., Kracht, M., Müller B. (2015): Das Erdbeben vom 17.05.2014 in Südhessen – Ingenieuranalyse der Erdbebenschäden, Bautechnik 92(9):647-659.

[12] SiMoN: SiMoN - Seismisches Monitoring im Zusammenhang mit der geothermischen Nutzung des nördlichen Oberrheingrabens, Ausgewertete Ereignisse: www.simon.hlug.de (04.03.2015)

[13] Staatsanzeiger für das Land Hessen: Aufnahme der DIN 4149 in das Verzeichnis der im Lande Hessen eingeführten Technischen Baubestimmungen, Staatsanzeiger Nr. 39/1982, Seiten 1717-1718, Wiesbaden 1.Sept. 1982

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