Evaluierung von seismischen Schnellbewertungsmethoden für historische Mauerwerksbauten

Abstract

Die Wiener Gründerzeithäuser erfreuen sich noch heute großer Beliebtheit und sind mit ihren eindrucksvollen Fassaden aus Wien und vielen weiteren mitteleuropäischen Städten nicht mehr wegzudenken. Das Erdbeben am 22. März 2020 in Zagreb zeigte trotz seiner moderaten Stärke mit MW 5,4, auf zerstörerische Art und Weise, die hohe seismische Vulnerabilität dieser historischen Bauwerke. Die Zagreber Gründerzeitbebauung aus der Epoche der Österreichisch-Ungarischen Monarchie (≈ 1840–1918) war mit Abstand am stärksten von diesem Erdbebenereignis betroffen. Durch die damaligen Bauordnungen und der einheitlichen sowie charakteristischen Baukonstruktionsweise stellen die Zagreber und Wiener Gründerzeitbauten vergleichbare Baukonstruktionen dar. Aufgrund der hohen seismischen Verwundbarkeit stellt die Bewertung der Erdbebensicherheit solcher Bestandsbauwerke einen essenziellen Bestandteil in der seismischen Risikoeinschätzung dar. Zur schnellen und kostengünstigen Beurteilung der Schadensanfälligkeit eines großen Gebäudebestandes im Erdbebenfall wurden in den letzten Jahrzehnten verschiedenste Schnellbewertungsmethoden entwickelt. Die spezifische Baukonstruktionsweise und die daraus resultierende hohe Verwundbarkeit der gründerzeitlich errichteten Gebäude im Erdbebenfall fordern eine detaillierte Evaluierung und Gegenüberstellung der Schnellbewertungsmethoden. Die vorliegende Arbeit befasst sich insbesondere mit der seismischen Bewertungsmethode für Gründerzeithäuser nach Achs [1] und der normativ verankerten Rapid Visual Screening (RVS) Methode der FEMA P-154:2015 [28], die als Grundlage für viele internationale Verfahren diente. Mit diesen Schnellbewertungsmethoden wurde ein ausgewählter Altbestand in Zagreb, der repräsentativ für die Zagreber Gründerzeithäuser ist, im Hinblick auf die seismische Vulnerabilität beurteilt. In weiterer Folge wurden die Ergebnisse miteinander verglichen und den gut dokumentieren Schäden infolge des verheerenden Erdbebens am 22. März 2020 gegenüber gestellt. Die Vergleichsgrundlage dafür bildet die Schadensklassifikation der EMS-98 [32]. Im Zuge einer statistischen Auswertung konnte festgestellt werden, dass die seismischen Bewertungsmethode nach Achs [1] die tatsächlich festgestellten Erdbebenschäden in vielen Fällen realistisch abschätzen konnte. Die FEMA P-154 [28] liefert hingegen konservative – auf der sicheren Seite liegende – Ergebnisse, die den Erdbebenwiderstand der untersuchten Gründerzeithäuser größtenteils unterschätzte.

The Viennese historic brick masonry buildings (Gründerzeithäuser) are still very popular today and it is impossible to imagine Vienna and many other Central European cities without their impressive facades. The earthquake in Zagreb on March 22, 2020, despite its moderate magnitude of MW 5,4, demonstrated in a destructive way the high seismic vulnerability of these historic buildings. Zagreb's historic brick masonry buildings from the era of the Austro-Hungarian Empire (≈ 1840-1918) were by far the most affected by this earthquake. Due to the building regulations of that time and the uniform as well as characteristic construction method, the historic brick masonry buildings in Zagreb and Vienna represent comparable building constructions. Due to the high seismic vulnerability, the assessment of the seismic safety of such existing buildings is an essential part of the seismic risk evaluation. For a fast and cost-efficient assessment of the damage susceptibility of a large building stock in case of an earthquake, various Rapid Visual Screening (RVS) methods have been developed in the last decades. The specific construction method and the resulting high vulnerability of the historic brick masonry buildings in the event of an earthquake call for a detailed evaluation and comparison of the RVS methods. The present work deals in particular with the RVS method for historic brick masonry buildings according to Achs [1] and the RVS method of FEMA P 154:2015 [28], which is anchored in standards and served as a basis for many international procedures. Using these RVS methods, a selected old building stock in Zagreb, representative of Zagreb's historic brick masonry buildings, was assessed in terms of seismic vulnerability. Subsequently, the results were compared and contrasted with the well-documented damage caused by the devastating earthquake on March 22, 2020. The basis for comparison is the classification of damage according to EMS-98 [32]. In the course of a statistical evaluation, it was found that the seismic RVS method according to Achs [1] was able to realistically estimate the actual earthquake damage observed in many cases. FEMA P-154 [28] on the other hand, yielded conservative results – on the safe side – which largely underestimated the earthquake resistance of the examined historic brick masonry buildings.