Das EU-Forschungsprojekt ELISSA hat unter Beteiligung von Knauf und Cocoon untersucht, wie sich Gebäude in Stahl-Leichtbauweise bei Erdbeben verhalten. Das Ergebnis: Die Konstruktionen halten selbst Erschütterungen der Stärke 6 stand. Somit könnten Menschenleben im Ernstfall effektiv geschützt werden.

Weltweit werden jährlich über 1500 Erdbeben mit Stärke 5 oder mehr auf der Richterskala registriert. Beben dieser Größenordnung verursachen große Zerstörungen. Die Sicherheit von Gebäuden hat deshalb in seismisch aktiven Regionen oberste Priorität, um das Leben der Bewohner zu schützen. Anders als vielfach angenommen bieten massive Bauten in den seltensten Fällen guten Schutz, sondern vielmehr leichte, duktile Bauweisen. Ein Beispiel hierfür ist die Stahl-Leichtbauweise, wie sie die Partner Knauf und Cocoon entwickelt haben. Dies unterstreicht das europäische Forschungsprojekt ELISSA, das jetzt zum Abschluss gebracht wurde.

Im Rahmen von ELISSA (Energy Efficient LIghtweight-Sustainable-SAfe-Steel Construction) haben sich Partner aus Forschung und Industrie über drei Jahre mit der Weiterentwicklung der Stahl-Leichtbauweise beschäftigt, unter anderem auch im Hinblick auf die Erdbebensicherheit. Getestet wurde neben einzelnen Wand- und Deckenaufbauten auch das als Gesamtkonzept angelegte „ELISSA Haus“ – ein zweistöckiges Gebäude in Stahl-Leichtbaukonstruktion mit einer aus Gründen der Versuchsanordnung beschränkten Grundfläche von elf Quadratmetern. Zur Bewertung der dynamischen Eigenschaften wie Grundschwingungsdauer und Dämpfungsverhältnis wurden dazu an der darauf spezialisierten Universität Neapel verschiedene Prüfverfahren auf einem Rütteltisch durchgeführt. Neben dynamischen Identifikationstests wurden dabei reale Erdbeben mit natürlicher Bodenbewegung simuliert. Als Referenzwert diente das L‘Aquila-Erdbeben, das am 6. April 2009 in Mittelitalien mit einer Mercalli-Intensität von etwa 9 und mit der Größe 6 auf der Richterskale gemessen wurde und große Schäden anrichtete.

In allen Tests legte die im ELISSA Haus eingesetzte Stahl-Leichtbauweise sehr gute seismische Leistungswerte an den Tag. Als regelrecht hervorragend zu bewerten ist der maximale gegenseitige Stockwerksverschiebung mit dem sehr kleinen Wert von 0,97 Prozent für das erste sowie 0,58 Prozent für das zweite Geschoss. Die Querwände zeigten genauso eine gute seismische Reaktion wie Boden und Decke, die sich lagesicher in der Ebene hielten. Das ELISSA Haus konnte somit Schwingungen bis zum 1,5-fachen Wert (Skalierungsfaktor von 150 Prozent) des Aquila Erdbebens ausgesetzt werden, ohne dass sichtbare Schäden in den Bauteilen auftraten. Nicht nur das das vordringliche Schutzziel, Menschenleben zu retten, wäre damit erfüllt.

„In einigen Regionen Europas und weltweit werden Erdbeben deutlich häufiger und deutlich stärker auftreten als heute. Unser Ziel ist es, sichere Lösungen zum Schutz der Menschen in diesen Regionen zu entwickeln. Die im ELISSA Projekt eingesetzte Stahl-Leichtbauweise hat ihre extreme seismische Belastbarkeit unter Beweis gestellt“, erklärt Prof. Ulrich Hummel, Leiter Produktmanagement der Knauf Gruppe, der das Projekt für Knauf verantwortete. Knauf setzt beim Leichtbau mit Stahlkonstruktionen auf die Zusammenarbeit mit dem Partner Cocoon. Das Unternehmen mit Sitz in Basel verfügt über fast 20-jährige Erfahrung im Stahl-Leichtbau auf der Basis des selbst entwickelten Cocoon Transformer-Systems. Leichtigkeit, hohe Tragfähigkeit und variable Nutzungsmöglichkeiten sind ihre kennzeichnenden Eigenschaften. Gebäude mit bis zu vier Geschossen können gegenwärtig damit errichtet werden. Das System eignet sich darüber hinaus auch sehr gut für Weitspannträgerdecken, hohe Wände, Außenwände oder Aufstockungen. „Durch die Weiterentwicklung des Cocoon Transformer-Systems und die Integration der Knauf Lösungen können wir den jetzt schon sehr guten Erdbebenschutz unserer Konstruktionen noch deutlich optimieren“, äußert sich Werner Nepple, Geschäftsleiter von Cocoon, zuversichtlich. Darüber hinaus überzeuge der Stahl-Leichtbau vor allem durch hohen Brand-, Schall- und Wärmeschutz.

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