Projekte

Im Projekt wurden die Grundlagenuntersuchungen durchgeführt, die zur Bereitstellung der seismischen Einwirkungsgrößen für den neuen Nationalen Anhang zu DIN EN 1998-1/NA-2021 [1] geführt haben.

Mit dem Konzept der geologie- und untergrundabhängigen Spektren hat die deutsche Baunormung seit mehreren Jahrzehnten einen eigenständigen Weg verfolgt, um auf die Besonderheiten deutscher Erdbebengebiete und die dort vorherrschenden Untergrundbedingungen zu reagieren.

Das Konzept geht in wesentlichen Ansätzen auf den Vorschlag zur Harmonisierung der Baubestimmungen nach [2] und [3] zurück. Darin werden, wenn auch zunächst beschränkt auf Baden-Württemberg, geologische Untergrundstrukturen weitaus stärker differenziert als in DIN 4149 [4] ausgewiesen. Hervorzuheben ist, dass von Anfang an Wert daraufgelegt wurde, das geologische Tiefenprofil als maßgebliches Klassifikationskriterium zu nehmen. Erstmals wurden Profilklassen festgelegt, mit denen die Mächtigkeit der sedimentären Schichten [H] – mit Tiefen von 10 bis 1000m – berücksichtigt werden konnten. Entsprechende Spektren (Kontrollperioden und Bodenfaktoren) wurden aus einfachen Modellüberlegungen abgeleitet, ohne zum damaligen Zeitpunkt überhaupt auf standorttypische Starkbebenregistrierungen zurückgreifen zu können [2], [3].

Auf dieses Konzept wurde in den Folgejahren u.a. in der Erstellung des Nationalen Anwendungsdokumentes EC8 NAD (1997) [5], der Neufassung der DIN 4149 mit der Fassung 2005 [4] und DIN EN 1998-1/NA:2011-01 [6] Bezug genommen. Eine Übersicht zur Entwicklung der Normspektren für deutsche Erdbebengebiete wird durch [7] gegeben. Auch für künftige Generationen der Baunormung ist dieses Konzept mustergültig.

Die Untersuchungen  im Auftrage des Instituts für Bautechnik (DIBt) wurden in zwei Phasen durchgeführt und in sind den Berichten in [8], [9] ausführlich dargelegt. Dabei konnte auf unterschiedliche Vorarbeiten zurückgegriffen werden. Diese betreffen einerseits die Neuerstellung der probabilistischen Gefährdungskarten (und die in verschiedenen Bearbeitungsständen vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) ermittelten Felsspektren sowie andererseits die vom Zentrum für die Ingenieuranalyse von Erdbebenschäden (EDAC) durchgeführten Untersuchungen von Strong-Motion-Stationen in Kalifornien.

Die elastischen Antwortspektren für die einzelnen Untergrundkombinationen in DIN EN 1998-1/NA-2021 werden auf Grundlage von seismischen Standortanalysen (Site Response Spectral Analysis - SRSA) abgeleitet. Dazu werden aus repräsentativen Modellprofilen für die Untergrundkombinationen zahlreiche Profilvariationen simuliert und verschiedene spektrumkompatible synthetische Zeitverläufe als Eingangserregung (und mit Bezug auf den Felshorizont) für die Standortanalysen angesetzt [8]. Die Vorgehensweise zur Ermittlung der Kontrollperioden und der Bodenfaktoren ist in Abb. 1 exemplarisch dargestellt.

Eine Zusammenstellung der Grundlagenarbeiten ist auch dem Beitrag in [10] zu entnehmen.