Erdbebenschäden am Hochbaubestand – Erdbeben in Zagreb, Kroatien am 22. März 2020

Abstract

Während sich die heutigen Bauvorschriften mit einer erdbebensicheren Bauweise auseinandersetzen und klare Vorgaben leisten, war diese Grundlage bei historischen Bauten überwiegend nicht gegeben. Ein großer Prozentsatz der Bauten, die vor den 1960er Jahren errichtet wurden, wurde ohne Berücksichtigung etwaiger seismischer Einwirkungen konstruiert. Solche Bauwerke zeigen bei mittleren und starken Erdbeben im Vergleich zu neueren Bauwerken eine deutlich höhere seismische Empfindlichkeit. Aufgrund der Seltenheit starker Erdbebenereignisse, vor allem in Gebieten moderater Seismizität, konnten die Schadensfolgen von Erdbeben an historischen Bauten bis dato nicht ausreichend detailliert untersucht und analysiert werden. Diese Arbeit befasst sich vertiefend mit dem Zagreber Erdbeben am 22. März 2020. Untersucht werden die Erdbebenschäden an historischen Mauerwerksbauten eines typischen Häuserblocks im Stadtzentrum von Zagreb, Kroatien. Das Ziel der Arbeit ist es, einen Überblick über kritische Gebäudestrukturen hinsichtlich seismischer Einwirkung zu geben.In der Arbeit werden zunächst, um einen Rückblick über die seismischen Aktivitäten in dieser Region zu erhalten, die bedeutendsten historischen Erdbebenereignisse in Kroatien vorgestellt. In weiterer Folge werden die Normen aus der Bauzeit der betrachteten Bauten beleuchtet. Darüber hinaus wird die damalige Baukonstruktionsweise mitsamt verwendeter Materialien erörtert. Vor der Studie der Erdbebenschäden infolge des Zagreber Erdbebens wird die Herangehensweise der Erdbebenschadensbewertung sowie der Bestandsanalyse beschrieben.Der Häuserblock mit den analysierten historischen Bauten in der Zagreber Innenstadt steht charakteristisch für die innerstädtische Bebauung und stellt die Basis für die Erstellung von Sanierungskonzepten für die Stadt Zagreb dar. Die innerstädtischen, historischen Mauerwerksbauten weisen mit der Baukonstruktionsweise aus der Österreichisch-Ungarischen Monarchie (≈ 1840–1920) identische Konstruktionsmerkmale auf. Aufgrund der guten Vergleichbarkeit der gemauerten Bauweisen liefert die Schadensanalyse grundlegende Daten, welche bedeutende Erkenntnisse über das Verhalten von historischen Mauerwerksbauten unter Erdbeben liefern sollen und neben dem Zagreber auch auf den Wiener Altbaubestand umgelegt werden können. Die charakteristische Bauweise der Gründerzeit ist durch massive Mauerwerkswände, große Geschosshöhen sowie vorwiegend Holzdecken mit Trakttiefen von bis zu 6,5 m gekennzeichnet. Aufbauend auf den umfangreich erhobenen Erdbebenschäden sowie Bestandsdaten (Pläne, Baubeschreibungen etc.) konnten kritische Gebäudestrukturen der gemauerten Bestandsbauten bestimmt und analysiert werden.

While today's building codes address seismic design and provide clear guidance, with most historic buildings this was not the case. A large percentage of structures built prior to the 1960s was constructed without consideration of possible seismic effects. Such structures show significantly higher sensitivity to seismic actions during moderate and strong earthquakes compared to newer structures. Due to the rarity of strong earthquake events, especially in areas of moderate seismicity, the damage consequences of earthquakes on historic buildings could not be studied and analyzed in sufficient detail until now. This work deals in depth with the Zagreb earthquake on March 22, 2020, investigating earthquake damage to historic masonry buildings of a typical block of houses in the city center of Zagreb, Croatia. The aim of the work is to provide an overview of critical building structures due to seismic action.To have an overview of seismic activities in this region, the paper first explores the most significant historical earthquake events in Croatia. Subsequently, the codes from the construction period of the considered structures are highlighted. In addition, the construction methods along with the materials used at that time are discussed. Before studying the earthquake damage due to the Zagreb earthquake the approach of the earthquake damage assessment as well as the as-built analysis is described.The block of houses with the analyzed historic buildings in the city center of Zagreb characteristically represents the inner-city development and is used as the basis for the preparation of refurbishment concepts for the city of Zagreb. The inner-city historic masonry buildings have identical construction characteristics with the construction methods from the Austro-Hungarian Empire (≈ 1840-1920). Due to the good comparability of the masonry construction methods, the damage analysis provides fundamental data, which furthermore provides significant insights into the behavior of historic masonry buildings during earthquakes and can be applied to the Zagreb as to the Viennese historic building stock. The characteristic construction method of the Gründerzeit period is typified by massive masonry walls, large floor heights and predominantly wooden ceilings with tract depths of up to 6,5 meters. Based on the extensively surveyed earthquake damages as well as on inventory data (plans, building descriptions etc.) critical building structures of the masonry existing buildings could be determined and analyzed