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Erdbebensichere Konstruktionssysteme

Erdbebensichere Konstruktionssysteme

Wie nicht-tragende Systeme zur Lebensrettung in Gebäuden beitragen

Wir liefern von unabhängiger Stelle zertifizierte Lösungen, die Verschiebungen während Erdbeben widerstehen. Zu diesen Lösungen gehören modulare Komplettsysteme, Produkte im passiven Brandschutz und Verankerungssysteme. Mit diesen Produkten lösen wir das ein, wofür Hilti primär steht: Leben zu retten, immaterielle Güter zu schützen und die Gebäudeleistung zu verbessern.

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Nicht-Tragende Systeme sind ein Grosser Faktor

Erdbeben sind die größten Verlustauslöser. Sie beschädigen nicht nur tragende Elemente von Gebäuden, sondern beeinträchtigen sehr wahrscheinlich auch nichttragende Bestandteile schwer, wie mechanische oder elektrische Anlagen/Leitungen und Kabelinstallationen. Diese Systeme sind aber für die Lebensrettung in einem Gebäude von kritischer Bedeutung. In den letzten Jahren fordern die Vorschriften für nicht-tragende Systeme mehr und mehr die Einhaltung strenger Vorgaben.

In der Vergangenheit konzentrierte sich die erdbebensichere Planung vor allem auf tragende Elemente, um Gebäude vor dem Zusammenstürzen zu bewahren. Dies hat sich grundlegend geändert. Die Erfahrung hat gezeigt, dass nicht-tragende Elemente in Gebäuden genauso relevant sind. Nicht-tragende Systeme in Gebäuden sind maßgeblich daran beteiligt, den Betrieb lebensrettender Dienste wie die Wasser- und Stromversorgung (Rohre und Kabel), Notdienste (Alarmsysteme), passiven Brandschutz (Abschottungen) und aktivem Brandschutz (Sprinkleranlagen) aufrechtzuerhalten.

Studien zeigen, dass die Investition in nicht-tragende Komponenten größer als die tragender Komponenten ist und 50-70% der Gesamtkosten eines Gebäudes ausmacht (siehe Tabelle unten). Bei vielen früheren Erdbeben waren die Verluste durch Schäden an nicht-tragenden Einrichtungen größer als der durch strukturelle Schäden bewirkte.

Durch ein Erdbeben verursachte Reparaturkosten

Nicht-tragende und strukturelle Komponenten von Gebäuden

Erdbeben beeinträchtigen die Lebensrettung in Gebäuden auch dann, wenn die tragenden Strukturen unbeschädigt bleiben. Rohre und Kabel werden bei Erdbeben mit erheblicher Wucht verschoben, was Brüche erzeugt und Brandabschottungen beschädigt. Dies führt zum Austreten entflammbarer Gase und der Leckage entflammbarer Flüssigkeiten, auf die in der geschichtlichen Erfahrung Feuer und Explosionen gefolgt sind.

Bei einem Brandfall spielen Detektionssysteme eine wichtige Rolle. Werden Kabel beschädigt, funktionieren diese Systeme nicht richtig. Dazu können seismische Kräfte die Wasserversorgung beeinträchtigen, so dass Sprinklersysteme für den Brandschutz nicht mehr gespeist werden.

Erdbeben senken also den Schutzgrad von Gebäude in erheblichem und unzweifelhaftem Maße. Mit speziellen Verankerungssystemen, Installationshalterungen und passiven Brandschutzsystemen werden Gebäude in die Lage versetzt, in diesen kritischen Situationen den Betrieb aufrechtzuerhalten und das Leben ihrer Bewohner zu schützen.

Gebäudevorschriften

In ständiger Entwicklung

In der Bauindustrie gelten Gebäudevorschriften, die von zuständigen Behörden ständig weiterentwickelt und aktualisiert werden, um Mindeststandards in verschiedenen Aspekten, wie Bedienbarkeit oder Sicherheit zu gewährleisten.

Zielstellungen dieser Vorschriften sind:

Schäden an tragenden und nicht-tragenden Elementen von Gebäuden bei schwachen Erdbeben zu vermeiden;
Schäden an tragenden und nicht-tragenden Elementen von Gebäude bei mittelstarken Erdbeben zu begrenzen;
Den völligen oder teilweisen Zusammenbruch von Gebäuden bei starken Erdbeben zu vermeiden.

Die Sicherheitsauflagen bei Gebäudevorschriften sind jedoch je nach Gebäudetyp unterschiedlich. Im Allgemeinen unterliegen öffentliche Gebäude mit grundlegenden Einrichtungen, wie Krankenhäuser umfassenderer Prüfungen und müssen strengeren Anforderungen genügen. Diese Gebäude müssen nach einem Erdbeben betriebsfähig bleiben.

Je nach ihrer Bedeutung können Gebäudetypen generell in die folgenden Kategorien eingeteilt werden, wobei Kategorie 1 die kritischste ist:

Kategorie 1
Gebäude, die nach einem Erdbeben in Funktion bleiben müssen und Gebäude, die gefährliche Materialien aufweisen. Zum Beispiel Krankenhäuser, Flughäfen, Feuerwachen oder Kraftwerke.

Kategorie 2
Gebäude mit intensiver (langfristiger) Nutzung und Gebäude, die wertvolle Güter bewahren. Zum Beispiel Schulen, Museen, Universitäten, Kasernen oder Gefängnisse.

Kategorie 3
Intensiv (kurzfristig) genutzte Gebäude. Zum Beispiel Sportzentren, Kinos, Theater, Einkaufszentren oder Konzerthallen.

Kategorie 4
Sonstige Gebäude wie Wohngebäude, Hotels, Büros oder Industriestrukturen.

Leistung Nicht-Tragender Anlagen

Im Einklang mit den neuesten Standards getestet und geprüft.

Mit dem Aufkommen immer strengerer Auflagen für nicht-tragender Systeme in Gebäudevorschriften müssen Hersteller nun Systeme anbieten, die im Einklang mit weltweit anerkannten Standards getestet wurden, wie EN oder ASTM.

Hilti bietet erdbebengeeignete Produkte und Systeme mit ultimativen Leistungsmustern bei nicht-tragenden Anwendungen. Diese Systeme wurden offiziellen Tests im Beisein von Drittorganisationen unterzogen.

Aber wir möchten menschliches Leben noch besser schützen.

Hilti hat dafür umfassende Studien in Zusammenarbeit mit akademischen Partnern wie der University San Diego, Kalifornien (UCSD) durchgeführt. Die Tests wurden in einem fünfstöckigen Gebäude im Originalmaßstab durchgeführt, in dem drei Erdbeben, gefolgt von einem Brand simuliert wurden, um das Verhalten verschiedener nicht-tragender Elemente wie Verankerungen, des passiven Brandschutzes und modularer Komplettsysteme zu prüfen.

Darüber hinaus arbeitet Hilti derzeit an einem Projekt zusammen mit EUCENTRE und der Universität von Pavia (Italien) mit dem Ziel, die seismische Reaktion nicht-tragender Elemente und Anlagen durch Verwendung analytischer, numerischer und experimenteller Aktivitäten zu analysieren und zu verstehen.

Dazu nehmen wir aktiv an zahlreichen Konferenzen zum Thema teil wie der jährlichen Seismic Academy in Italien, bei der Fachleute aus der ganzen Welt zusammenkommen, um verschiedene Aspekte der erdbebensicheren Planung von Gebäuden auszutauschen.