Überprüfung Erdbeben Etappe II Emch + Berger vom 29.5.2015
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Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Version 1.00 l 29.05.2015 Gesamtlösungen sind unser Plus. l Emch+Berger AG Bern Schlösslistrasse 23 l Pf 6025 l CH-3001 Bern l Tel. +41 31 385 61 11 l Fax +41 31 385 61 12 l [email protected] l www.emchberger.ch Impressum Auftragsnummer BE.N.15102 Auftraggeber Brügger Architekten AG, Scheibenstrasse 6 Postfach 3601 Thun Datum 29.05.2015 Version 1.00 Autor(en) Zoltan Lencse Freigabe Daniel Bommer Verteiler Herr Patrick Urfer Datei J:\F_KI\2015\BE.N.15102_Sanierung MZA Frauenkappelen\4_PLAN\50_ERDBEBEN\B_150529_Bericht .Erdbebenüberprüfung MZA Etappe II.docx Seitenanzahl 20 Copyright © Emch+Berger AG Bern Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Inhaltsverzeichnis 1 Gegenstand 1 2 Grundlagen 2 2.1 Plangrundlagen 2 2.2 Normen, Richtlinien und Dokumente 2 2.3 Zustandserfassung 2 3 4 5 2.3.1 Begehung 2 2.3.2 Sondierungen 2 2.4 Baustoffe 3 2.5 Generelle Zustandsbeurteilung 3 Beschreibung des Objekts 4 3.1 Abmessungen und Nutzung 4 3.2 Angenommene Lasten 5 3.3 Tragwerkskonzept 5 3.3.1 Vertikaler Lastabtrag 5 3.3.2 Horizontaler Lastabtrag 6 3.4 8 Fundation und Baugrund Beurteilung der konzeptionellen und konstruktiven Durchbildung 8 4.1 8 Konzeptionelle Durchbildung 4.1.1 Aussteifung im Aufriss 8 4.1.2 Aussteifung im Grundriss 9 4.2 Konstruktive Durchbildung 9 Untersuchung der Erdbebensicherheit 9 5.1 9 Erdbebenmodell 5.1.1 Erdbebenmodell der Konstruktion 9 5.2 Tragwerksanalyse 9 5.3 Eigenschwingungen 11 5.4 Tragfähigkeit 11 5.4.1 Biegung & Schub der Mauerwerkswände 11 5.4.2 Quertragfähigkeit der Wände (Out-of-plane) 12 5.5 Nicht tragende Bauteile, Dachkonstruktion 12 5.6 Erfüllungsfaktoren 12 5.6.1 Erfüllungsfaktoren der bestehenden Konstruktion 12 5.6.2 Verformungen der bestehenden Konstruktion 12 29.05.2015 Seite i Emch+Berger AG Bern 6 7 Beurteilung der Erdbebensicherheit 13 6.1 Rechnerische Beurteilung gemäss SIA 2018, Ziffer 9.1 13 6.2 Erfüllungsgrad der Tragstruktur im Ist-Zustand 13 Massnahmenempfehlung und Kostenschätzung 7.1 7.2 8 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II 14 Beurteilung der Erdbebensicherheit und der Notwendigkeit von Ertüchtigungsmassnahmen 14 Massnahmenempfehlung für die Erdbebensicherheit 14 Schlussbemerkung 16 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Situation (www.maps.google.ch) ............................................................................ 1 Abbildung 2: Grundriss EG der Etappe II .................................................................................... 4 Abbildung 3: Querschnitt des Gebäudes ..................................................................................... 5 Abbildung 4: Stabilisierungswände im EG ................................................................................... 6 Abbildung 5: Stabilisierungswände im OG .................................................................................. 7 Abbildung 6: Stabilisierungswände im UG - alle Wände haben einen Beitrag ............................. 7 Abbildung 7: Baugrundangaben aus [2] ...................................................................................... 8 Abbildung 8: 3-D Modell ............................................................................................................ 10 Abbildung 9: Konzept Zweimassenschwinger ........................................................................... 10 Abbildung 10: Spektrum in X und in Y-Richtung ........................................................................ 11 Abbildung 11: Beurteilungsdiagramm für die Bauwerksklasse II................................................ 13 Abbildung 12: Massnahme im UG ............................................................................................. 14 Abbildung 13: Massnahme im EG ............................................................................................. 15 Abbildung 14: Massnahme im OG............................................................................................. 15 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Baustoffeigenschaften Beton gemäss SIA 162 (1989) ................................................ 3 Tabelle 2: Baustoffeigenschaften Betonstahl gemäss SIA 162 (1989)......................................... 3 Tabelle 3: Baustoffeigenschaften Mauerwerk gemäss SIA 177 (1980) ........................................ 3 Tabelle 4: Verformungen und Schiefstellungen der bestehenden Konstruktion ......................... 12 29.05.2015 Seite ii Emch+Berger AG Bern 1 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Gegenstand Gegenstand dieser Untersuchung ist die im Jahr 1980 erbaute zweite Etappe des Gebäudes an der Zälglistrasse in Frauenkappelen. Das Gebäude wird durch Schulungsräume und Schutzräume im Untergeschoss genutzt. Das Ingenieurbüro Emch+Berger AG Bern wurde beauftragt die Erdbebensicherheit nach den heute gültigen Normen zu überprüfen und allfällige Verstärkungskonzepte zu erarbeiten. Die Überprüfung der Erdbebensicherheit erfolgt nach dem Verfahren des SIA Merkblattes 2018. Abbildung 1: Situation (www.maps.google.ch) Abbildung 1: Situation (www.maps.google.ch) 29.05.2015 Seite 1 Emch+Berger AG Bern 2 Grundlagen 2.1 Plangrundlagen Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II · Architektenpläne (Mäder+Brüggemann Architekten) Ø Etappe 1 – Grundriss Untergeschoss (M 1:50, Stand 11.06.1980) Ø Etappe 1 – Grundriss Erdgeschoss (M 1:50, Stand 11.06.1980) Ø Etappe 1 – Grundriss Dachaufsicht (M 1:50, Stand 11.06.1980) Ø Etappe 2 – Grundriss Untergeschoss (M 1:50, Stand 10.04.1989) Ø Etappe 2 – Grundriss Erdgeschoss (M 1:50, Stand 10.04.1989) Ø Etappe 2 – Grundriss Obergeschoss (M 1:50, Stand 10.04.1989) 2.2 Normen, Richtlinien und Dokumente · [1] Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA; Normen SIA 260-269 (Neubauten / Erhaltung von Tragwerken) · [2] Bundesamt für Umwelt (BAFU); „Erdbebenvorsorge – Mikrozonierung“; http://map.bafu.admin.ch/ Stand 28.02.2015 · [3] Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA; Merkblatt 2018 „Überprüfung bestehender Gebäude bezüglich Erdbeben“; 2004 SIA-Zürich 2.3 Zustandserfassung 2.3.1 Begehung Die Begehung fand am 20. März 2015 statt. Dabei wurde die Übereinstimmung der vorhandenen Plangrundlagen mit dem Ist-Zustand kontrolliert und das Gebäude visuell auf Schäden überprüft. Es wurden keine relevanten Änderungen an der Haupttragstruktur festgestellt. Die Plangrundlagen stimmen mit der vor Ort angetroffenen Situation überein. 2.3.2 Sondierungen Es wurden keine Sondierungen oder Materialprüfungen durchgeführt. 29.05.2015 Seite 2 Emch+Berger AG Bern 2.4 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Baustoffe Gemäss den Planunterlagen sind folgende Baustoffe beim Gebäude verwendet worden: fck Werkstoff SIA 162 B35/25 (1989) τcd fcd 2 2 2 [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] 21.6 14.4 0.93 Tabelle 1: Baustoffeigenschaften Beton gemäss SIA 162 (1989) Werkstoff SIA 162 S 500 b (1989) fsm ftm 2 fsk 2 fsd 2 2 [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] 550 - 500 435 Tabelle 2: Baustoffeigenschaften Betonstahl gemäss SIA 162 (1989) Werkstoff SIA 2018 MKNV fbm fxd 2 fyd 2 2 [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] 15 2.92 1.5 Tabelle 3: Baustoffeigenschaften Mauerwerk gemäss SIA 177 (1980) 2.5 Generelle Zustandsbeurteilung Die Beurteilung des Zustands des Gebäudes ist im Bericht „Zustandsuntersuchung“ detailliert dokumentiert. 29.05.2015 Seite 3 Emch+Berger AG Bern 3 Beschreibung des Objekts 3.1 Abmessungen und Nutzung Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Das Gebäude MZA Zälgli in Frauenkappelen besteht aus drei Teilen. Das Gebäude MZA Zälgli in Frauenkappelen besteht aus drei Teilen. Der Teil Etappe I wurde 1981 erstellt. Das Gebäude ist ein Massivbau mit den Hauptabmessungen von ca. 58.50 m x 39.30 m, welcher aus einem Untergeschoss und einem Erdgeschoss besteht. Das Bauwerk wird durch Schulungsräume, eine Turnhalle, einen Saal und eine Garage des Feuerwehrs Frauenkappelen benutzt. Der Teil Etappe II wurde 1990 vom ersten Gebäudeteil dilatiert erstellt. Das Gebäude besteht aus einem Untergeschoss, einem Erdgeschoss und einem Obergeschoss mit den Hauptabmessungen von ca.18.00 m x 17.00 m. Benutzt wird das Bauwerk durch Schulungsräume, Kindergarten und Schutzraum. Der Teil Anbau Pavillon ist eine Holzkonstruktion neben dem Teil Etappe I. Er wurde 2002 erstellt und wird als Versammlungsraum für Anlässe benutzt. Das Thema dieser Untersuchung ist die Erdbebensicherheit der Etappe II. Abbildung 2: Grundriss EG der Etappe II 29.05.2015 Seite 4 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Abbildung 3: Querschnitt des Gebäudes Die Geschossdecken der Etappe II liegen auf folgenden rohen Koten: - 3.2 Bodenplatte UG Decke über.UG Decke über EG Betondecke / Oberste Dachkante Stahldecke -3.34 m -0.16 m 3.32 m 6.10 / 9.05 m Angenommene Lasten Nutzlasten - EG: (SIA 261 Kat. C1) - Dach: (SIA 261 Kat. H) 3.0 kN/m2 0.4 kN/m2 (300 kg/m2) (40 kg/m2) 3.0 kN/m2 3.0 kN/m2 (300 kg/m2) (300 kg/m2) Ständige Lasten - Bodenaufbau (allgemein): - Dachaufbau (auf der Betondecke) 3.3 Tragwerkskonzept 3.3.1 Vertikaler Lastabtrag Das Tragsystem des Gebäudes besteht aus Flachdecken in Ortbeton, welche auf Betonund Mauerwerkswänden gelagert sind. Die Ausnahmen sind die Dachdecken über den Klassenzimmern im Obergeschoss, wo die Überdachung mit einer Metallkonstruktion erstellt wurde. Die tragenden Bauteile beinhalten vereinzelte Stahlstützen und mehreren Beton- und Mauerwerkswände, welche grundsächlich in beiden Hauptrichtungen angeordnet sind. Die Mehrheit der Wände im Obergeschoss ist aus Beton erstellt, im Erdgeschoss sind sie aus Mauerwerk gebaut. Im Untergeschoss sind ausschliesslich Betonwände als Tragelement vorhanden. 29.05.2015 Seite 5 Emch+Berger AG Bern 3.3.2 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Horizontaler Lastabtrag Das Tragsystem im Erdgeschoss ist konsequent bis die auf Bodenplatte weitergeführt. Es ist eine genügende Anzahl von Stabilisierungswänden vorhanden. Die Decke liegenentlang der Fassade teilweise auf Mauerwerkswänden, welche mit den Betonfassaden verbunden sind und teilweise auf Stahlstützen. Im Erdgeschoss und im Obergeschoss besteht die horizontale Tragstruktur in den beiden Richtungen aus Stahlbeton- und Mauerwerkswänden. Im Untergeschoss sind nur tragende Betonwände vorhanden, die mit der Bodenplatte und mit der Decke über dem Untergeschoss eine steife Kiste bilden. Y X Abbildung 4: Stabilisierungswände im EG 29.05.2015 Seite 6 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Y X Abbildung 5: Stabilisierungswände im OG Abbildung 6: Stabilisierungswände im UG - alle Wände haben einen Beitrag 29.05.2015 Seite 7 Emch+Berger AG Bern 3.4 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Fundation und Baugrund Das Gebäude ist im Untergeschoss auf Einzel- bzw. Streifenfundamenten flach fundiert. Über den Baugrund liegen zwar keine genauen Angaben vor, aber gemäss [2] liegt das Gebäude auf mergelartigem Boden. Somit kann die Baugrundklasse B gewählt werden. Abbildung 7: Baugrundangaben aus [2] 4 Beurteilung der konzeptionellen und konstruktiven Durchbildung 4.1 Konzeptionelle Durchbildung Das Gebäude hat einen einfachen Grundriss mit klarer Raumaufteilung. Ein Korridor verläuft durch die Mitte des Gebäudes. Die Klassenzimmer sind symmetrisch dazu angeordnet. Diese Anordnung wurde im Erd- und Obergeschoss geplant. Somit sind die Wände übereinander angeordnet, und es kann ein klares Tragsystem identifiziert werden. 4.1.1 Aussteifung im Aufriss Die Wände im Obergeschoss und im Erdgeschoss sind mit leichten Versätzten übereinander angeordnet. Sie stehen auf der 55 cm dicken Decke des Untergeschosses. In X-Richtung können die Korridorwände für die horizontale Aussteifung aktiviert werden. Diese sind jedoch nur auf einer Seite des Korridors über beide Geschosse (Erdgeschoss und Obergeschoss) vorhanden. In Y-Richtung wirken die Fassadenwände und eine Reihe der Querwände. Die Wände und die dicke Decke des Untergeschosses bilden eine steife Kiste, in welche die oberen Geschosse eingebunden sind. Die Anordnung der Stabilisierungswände im Aufriss erweckt den Eindruck, dass das Gebäude in Y-Richtung genügend Wände aufweist, und in X-Richtung die Stabilität nicht unbedingt gewährleistet ist. Es angenommen, dass die Dachkonstruktion die horizontalen Lasten auf die vorhandenen Wände abgeben kann. 29.05.2015 Seite 8 Emch+Berger AG Bern 4.1.2 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Aussteifung im Grundriss Die Massen- und Steifigkeitszentren der Gebäudeteile liegen leicht exzentrisch. Diese Exzentrizitäten ergeben Verdrehungen und Torsionsbelastungen, welche durch den langen Fassadenwände in Y-Richtung aufgenommen werden können. 4.2 Konstruktive Durchbildung Mit Deckenstärken von 20-26 cm weisen die Betondecken in der horizontalen Ebene eine nennenswerte Steifigkeit für Druck- & Zugbeanspruchungen in zwei orthogonalen Richtungen auf. Sie können dadurch die anfallenden horizontalen Kräfte in das vertikale Tragsystem abgeben, wo das vertikale Element mit der Decke verbunden ist. Auch die Schubübertragung der Decken in diese Wände wird durch den monolithischen Verbund der Wände mit den Decken gewährleistet. 5 Untersuchung der Erdbebensicherheit Die Einleitung, der Beschrieb der Anforderungen, die Basis für die Tragwerksanalyse und der Beschrieb der Erdbebeneinwirkung entsprechen dem Bericht „Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe I“. 5.1 Erdbebenmodell 5.1.1 Erdbebenmodell der Konstruktion Den Berechnungen wurde ein Zwei-Massenschwinger zu Grunde gelegt (Abbildung 8: ). 5.2 Tragwerksanalyse Die Überprüfung des Gebäudes erfolgte in X- und Y-Richtung verformungsbasiert nach dem Push-Over-Verfahren mit den Programmen Cedrus-6, Statik-6, Promur und Murus6. Dieses Berechnungsverfahren benutzt ein Stabmodell aus dem Statik-Modul. Die Geschossdecken wurden in ihrer Ebene als unendlich steif angenommen. Allgemein wurde mit einer gerissenen Steifigkeit der Tragwänden im Erdbebenfall von EI‘‘ = 0.5 EI gerechnet. Der Einspannhorizont wurde auf dem Niveau der Untergeschossdecke angenommen (Abbildung 8). Die für das Push-Over Verfahren berücksichtigten Schubscheiben pro Geschoss sind in der Abbildung 4 und in der Abbildung 5 dargestellt. 29.05.2015 Seite 9 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Abbildung 8: 3-D Modell Abbildung 9: Konzept Zweimassenschwinger 29.05.2015 Seite 10 Emch+Berger AG Bern 5.3 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Eigenschwingungen In X-Richtung liegt die Grundschwingzeit bei 0.29 sec, was einem steifen System entspricht. Die Grundschwingzeit in Y-Richtung liegt bei 0.13 sec – dies entspricht einem noch steiferen System. Abbildung 10: Spektrum in X und in Y-Richtung 5.4 Tragfähigkeit Die Nachweisse für die Betondecken, die Betonwände und für die Krafteinleitung sind im Bericht „Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe I“ detailliert beschrieben. 5.4.1 Biegung & Schub der Mauerwerkswände Der Nachweis der einzelnen Mauerwerkscheiben wird über die Spannungsfelder nach SIA 266 mit den Programmen von Promur und Murus-6 durchgeführt. Der Widerstand gilt als nachgewiesen wenn (Beiwerte gemäss Norm): Nxd ≤ kN·l2·tw·fxd und Vd ≤ kV·l1·tnom·fyd Beim Promur-Algorithmus werden zuerst die Schwerlasten aufgebracht und anschliessend schrittweise die Erdbebenbelastung, welche nach dem Ersatzkraftverfahren berechnet wurde. Die Erdbebenbelastung wird so weit gesteigert, bis eine Mauerwerkswand ihre Traglast erreicht. Dann wird diese Wand plastifiziert und nimmt bei weiterer Laststeigerung keine zusätzlichen Querkräfte mehr auf. Eine begrenzte plastische Schubverformung ist jedoch möglich, wobei die Grösse der zulässigen Verformung durch den Ingenieur gewählt wird. Dadurch können die Schubkräfte innerhalb eines Geschosses von schwächeren auf stärkere Mauerwerkswände umgelagert werden. 29.05.2015 Seite 11 Emch+Berger AG Bern 5.4.2 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Quertragfähigkeit der Wände (Out-of-plane) Die tragenden Mauerwerkswände sind durch die Geschossdecken gehalten und stellen bezüglich des Herausfallens der Wand aus ihrer Ebene keine Gefahr dar. Die Wandschlankheit gemäss SIA 2018 Tabelle 1 h/t ≤ 18 bzw. 20 wird für alle tragenden Mauerwerkswände eingehalten. 5.5 Nicht tragende Bauteile, Dachkonstruktion Die vorliegende Überprüfung umfasst die Erdbebensicherheit der Tragstruktur im Massivbauweise. Nichttragende Fassadenelemente, Metalltragwerke (Dachkonstruktion) etc. sind nicht Bestandteil dieser Untersuchung. 5.6 Erfüllungsfaktoren 5.6.1 Erfüllungsfaktoren der bestehenden Konstruktion Der massgebende Erfüllungsfaktor des Gebäudes in X-Richtung liegt bei αxeff =0.59 und in Y-Richtung bei αYeff >1.00. Massgebend ist der Tragwiderstand der Mauerwerkswände im Erdgeschoss in X-Richtung, bei welchen die zulässige plastische Verformung erreicht wurde. 5.6.2 Verformungen der bestehenden Konstruktion Das verformungsbasierte Verfahren bedingt die Ausbildung von plastischen Gelenken in den Mauerwerkswänden. Die Verformungen sind entsprechend grösser, als sie bei einem kraftbasierten Nachweiss wären. Die zulässigen Verformungen sind durch den Ingenieur zu wählen. Bei dieser Untersuchung der Erdbebensicherheit der Etappe II wurde der Grenzwert der horizontalen Verformungen auf dem Maximalwert nach SIA 2018 für nichttragende Mauerwerkswände eingesetzt. Die maximalen Verformungen im Fall eines Bemessungsbebens in Gebäudelängs- wie auch in Gebäudequerrichtung liegen beim Grenzwert nach SIA 2018 von 5.0‰ (0.5%) Schiefstellung. Erdbebenrichtung X-Richtung des Gebäudes Y-Richtung des Gebäudes dmax [mm] ~14 ~13.1 Schiefstellung 5.0 ‰ 4.7 ‰ Tabelle 4: Verformungen und Schiefstellungen der bestehenden Konstruktion 29.05.2015 Seite 12 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II 6 Beurteilung der Erdbebensicherheit 6.1 Rechnerische Beurteilung gemäss SIA 2018, Ziffer 9.1 Nach dem Merkblatt SIA 2018 [3] wird die Verhältnismässigkeit durch die Gegenüberstellung von Kosten und Nutzen einer Erdbebensicherungsmassnahme beurteilt. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Sicherheitsansprüche des Individuums und dessen Akzeptanz eines gewissen Risikos. Der resultierende Nutzen einer Massnahme wird durch die Reduktion von Personenrisiko in Form von vermiedenen Todesopfern ermittelt. Die verhältnismässigen Kosten für eine Ertüchtigung können in Abhängigkeit der Restnutzungsdauer und der Personenbelegung bestimmt werden. keine Massnahmen empfohlen Beurteilung der Verhältnismässigkeit Massnahmen erforderlich Abbildung 11: Beurteilungsdiagramm für die Bauwerksklasse II 6.2 Erfüllungsgrad der Tragstruktur im Ist-Zustand Die Berechnung mit dem Push-Over-Verfahren für das Gebäude ergab, dass der Erfüllungsfaktor aXeff=0.59 für die einzelnen Innenwände in X-Richtung ungenügend ist. Dies heisst, dass der Erfüllungsfaktor unter aadm = 0.76 liegt, folglich sind Massnahmen soweit verhältnismässig erforderlich. Die Gebrauchstauglichkeit im Erdbebenfall ist bei Gebäuden der Bauwerksklasse II nicht zu untersuchen, jedoch muss erwähnt werden, dass im Fall eines Bemessungsbebens mit Betonabplatzungen und/oder Rissen in der Tragstruktur zu rechnen ist. 29.05.2015 Seite 13 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II 7 Massnahmenempfehlung und Kostenschätzung 7.1 Beurteilung der Erdbebensicherheit und der Notwendigkeit von Ertüchtigungsmassnahmen Mit αeff =0.59 liegt der Erfüllungsfaktor zwischen αmin und αadm. Somit sind Massnahmen erforderlich, falls die Verhältnismässigkeit gegeben ist. Das Gebäude weist eine Personenbelegung im Jahresschnitt von ca. PB = 18 auf (Annahme auf Basis Anzahl Klassenzimmer und geschätzte Anzahl von anwesenden Kinder). Eine Erdbebensicherungsmassnahme gilt als verhältnismässig, wenn die Rettungskosten unter 10 Mio. Franken pro gerettetes Menschenleben liegen. Damit ergibt sich unter der Annahme einer Restnutzungsdauer von n = 50 Jahren: - 7.2 Ertüchtigung bis Schwellenwert αadm: αeff = 0.59 Verhältnismässige Investitionskosten Total: αadm = 0.76 SIKM = ca. 7`800 CHF Massnahmenempfehlung für die Erdbebensicherheit Um die Tragsicherheit der Struktur im Erdbebenfall gewährleisten zu können, müssen die Mauerwerkswände in X-Richtung mit einer dreigeschossigen Betonwand ergänzt werden. Die Ortbetonwand muss vom UG bis OG durchlaufend erstellt werden. Mit geschätzte Baumeisterkosten von CHF 30‘000.- liegen die Ertüchtigungskosten deutlich über den nach SIA 2018 verhältnismässigen Kosten von CHF 7‘800. Abbildung 12: Massnahme im UG 29.05.2015 Seite 14 Emch+Berger AG Bern Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Abbildung 13: Massnahme im EG Abbildung 14: Massnahme im OG 29.05.2015 Seite 15 Emch+Berger AG Bern 8 Mehrzweckanlage Zälgli / 3202 Frauenkappelen Überprüfung der Erdbebensicherheit der Etappe II Schlussbemerkung Das Gebäude Etappe II an der Zälglistrasse in Frauenkappelen erfüllt die Anforderungen der SIA 2018 mit einem Erfüllungsgrad von aXeff = 0.59 bezüglich der Erdbebensicherheit in X-Richtung nicht. Die notwendigen Verstärkungsmassnahmen verursachen unverhältnismässige Kosten. Sodass auf eine Erdbebenertüchtigung verzichtet werden kann. Es ist denkbar, die Ertüchtigungsmassnahmen in ein grösseres Sanierungs- oder Instandsetzungsprojekt, bei dem das Gebäude ausser Betrieb genommen wird, zu integrieren. In diesem Fall könnten auch die nach SIA 2018 unverhältnismässigen Kosten für die Erdbebenertüchtigung in Anbetracht des Gebäudewertes und dem Sicherheitsgewinn betreffend Erdbeben als gerechtfertigt erachtet werden. Für den Bericht, Emch+Berger AG Bern Daniel Bommer Zoltan Lencse Bereichsleiter Ingenieurhochbau Projekleiter 29.05.2015 Seite 16
