Einsturz

Einsturz nach Erdbeben

Der Begriff Einsturz bezeichnet das Versagen der Tragstruktur eines Bauwerks. Grund für das Versagen sind Kräfte, die die Tragfähigkeit des Baumaterials übersteigen. Ist ein Bauwerk nicht einsturzgefährdet, gilt es als standsicher. Mit der Standsicherheit von Gebäuden beschäftigt sich die Baustatik (Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte).

Geschichte

Schon als der Mensch in der Urzeit damit begann, einfache Bauwerke zu errichten war er damit konfrontiert, diese möglichst standsicher und tragfähig herzustellen. Allerdings passierte es immer wieder, dass Bauwerke den Belastungen nicht standhalten konnten und einstürzten.

Versagensstadien

Zu den Tragstrukturen eines Bauwerkes zählen Wände, Decken, Fundamente, Unterzüge, Stützen, Balken, Gewölbe, Bögen sowie Dächer. Ein Bauwerk besteht häufig aus vielen verschiedenen Tragstrukturen.

Versagt eines dieser Tragstrukturen kommt es nicht zwingend zum Einsturz, aber die Bauwerksstruktur wird dadurch geschwächt. Sichtbar bzw. hörbar wird das häufig durch deutliche Risse in Wänden und Decken, übermäßige Durchbiegungen von Bauteilen oder durch entsprechende Geräusche.

Hält die übermäßige Belastung an, kommen weitere Lasten/ Einwirkungen hinzu oder fallen weitere Tragstrukturen aus, erst dann kollabieren Teile des Bauwerks oder sogar das gesamte Tragsystem des Bauwerks. Oftmals passiert auch dieser Prozess nicht schlagartig sondern zieht sich über mehrere Sekunden bis Stunden hin, sodass manchmal Zeit zur Flucht bleibt.

Einsturzobjekte

Man denkt zunächst nur an Gebäude die einstürzen können, aber auch die Tragstrukturen von Brücken, Tunneln und Stützwänden und Baugruben können im Laufe ihrer Lebenszeit versagen.

Einwirkungen

Einwirkungen auf ein Gebäude

Bauwerke müssen vielerlei Lasten und Einwirkungen widerstehen können. Primär tragen sie ihr Eigengewicht. Auf Bauteile und Bauwerke unter der Erdoberfläche wirken Erddruck und Wasserdruck. Diese Einwirkungen nennt man auch ständige Einwirkungen.

Das Wetter belastet das Bauwerk mit Schnee- und Windlasten sowie Zwängungen aus Temperaturveränderungen. Auch Nutzlasten (Personen, Möbel, Fahrzeuge) wirken auf das Tragsystem ein. Diese Lasten nennt man veränderliche Einwirkungen.

Sowohl ständige als auch veränderliche Einwirkungen müssen Bauwerke für die gesamte Dauer ihres Bestehens ohne Probleme tragen können. Lasten und Einwirkungen die sich nur schwer berechnen lassen sind Einwirkungen aus Erdbeben, Brand, Anprall von Fahrzeugen und Baugrundsetzungen.

Sicherheit gegen Versagen

Um das Einstürzen von Bauwerken zu verhindern, muss in ihm statisches Gleichgewicht herrschen. Nur wenn die Gesamtheit der widerstehenden Kräfte gleich oder (besser) größer als die Summe der einwirkenden Kräfte kann man mit Sicherheit behaupten, dass das Bauwerk standsicher ist. Diese Sicherheit zu schaffen ist Aufgabe des (Bau)Statikers. Er kann durch sorgfältige Berechnung feststellen, ob ein Bauwerk standsicher ist oder nicht. Man spricht auch von einem Standsicherheitsnachweis. Für diesen Nachweis ist er haftbar und kann rechtlich belangt werden, wenn Personen oder Gegenstände bei einem Einsturz zu Schaden kommen. Um das Risiko durch Rechenfehler oder nicht berücksichtigte Einwirkungen zu minimieren werden bei der statischen Berechnung sog. Teilsicherheitsbeiwerte mit einbezogen. Diese Sicherheitsbeiwerte erhöhen die Sicherheit z.T. noch mal um bis zu 50 %, sodass im Ernstfall noch ein Sicherheitspuffer besteht.

Positiv auf die Standsicherheit von Bauwerken wirkt sich auch die fortwährende Pflege und Wartung aus. Werden die wichtigen Tragstrukturen regelmäßig kontrolliert und ermüdete oder verfallene Materialien frühzeitig ausgewechselt ist die Wahrscheinlichkeit eines Einsturzes sehr gering.

Um die Risiken eines Einsturzes durch Erdbeben zu verringern versucht man beispielsweise erdbebensichere Gebäude zu entwerfen. Aktuelles Beispiel ist hierfür das Taipei 101 in Taipeh (Taiwan). Dort hat man versucht die Schwingungen des Erdbebens zu reduzieren, indem man im oberen Teil des Hochhauses eine Stahlkugel installiert hat. Dieses Bauprinzip vermindert die Einwirkungen aus Erdbeben auf das Gebäude auf ein so geringes Maß, dass (fast) keine Schäden am Gebäude entstehen.

Nutzen

Der Einsturz von Bauwerken durch die Schwerkraft macht sich der Mensch schon seit vielen Jahren zu nutze. Oft ist es nur so möglich Bauwerke, die nicht mehr gebraucht werden, einfach und schnell abzutragen. Neben der klassischen "Abrissbirne" ist hier vor allem das Sprengen zu nennen, das gezielt tragende Strukturen im Bauwerke beschädigt oder vollständig zerstört, um es kontrolliert zum Einsturz zu bringen.

Einsturz von Bauwerken in der Schweiz

Eine unvollständige Übersicht von Einstürzen und strukturellen Versagen von Bauwerken in der Schweiz, chronologisch geordnet.

• 24. Februar 2009: Einsturz einer 3 Jahre alten, 50x26 Meter grossen Turnhalle in St.Gallen

Siehe auch

• Abbruch (Bauwesen)
• Teilsicherheitskonzept
• Nutzlast
• Baustatik
• Sprengung
• Einwirkung (Statik)
• Gefahren der Einsatzstelle (Feuerwehr)