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Die Seismische Nachrüstung Historischer Gebäude

Die Seismische Nachrüstung Historischer Gebäude

David W. Look, AIA, Terry Wong, PE, und Sylvia Rose Augustus

Einführung
Balancing Seismic Retrofit und Preservation
Erdbebenschäden an historischen Gebäuden: Beurteilung der Hauptrisikofaktoren
Ein Team zusammenstellen
Planung für seismische Nachrüstung: Wie viel und wo?
Bewertung der Kosten für die seismische Nachrüstung
Seismische Stärkung Ansätze
Post-Erdbeben-Probleme
Fazit
Zu stellende Fragen
Über die Federal Emergency Management Agency
Glossar
Weiterführende Literatur

Gewalttätig, schnell und unvorhersehbar, Erdbeben entstehen durch die Bewegungen der geologischen Platten, die die Erdkruste bilden, im Allgemeinen über Risse oder Brüche, die als "Fehler" bekannt sind.

Wenn ein Gebäude nicht entworfen und gebaut wurde, um diese schwankenden Grundmotive zu absorbieren, dann können große strukturelle Schäden oder ein totaler Kollaps die Folge sein, mit einem ernsten Risiko für das menschliche Leben. Historische Gebäude sind in dieser Hinsicht besonders gefährdet. Infolgedessen fangen immer mehr Gemeinden an, strenge Anforderungen an die Seismizität von bestehenden Gebäuden zu stellen. Und trotz bekannter Missverständnisse sind die Risiken von Erdbeben nicht auf die Westküste beschränkt.

Obwohl historische und andere ältere Gebäude nachgerüstet werden können, um Erdbeben zu überleben, beschädigen oder zerstören viele Nachrüstungspraktiken die Merkmale, die solche Gebäude bedeutsam machen. Im Vordergrund stehen Fragen der Lebens- sicherheit, und glücklicherweise gibt es verschiedene Ansätze, um historische Gebäude sowohl vor den durch Erdbeben verursachten Verwüstungen als auch vor den Schäden zu schützen, die durch gut gemeinte, aber unnachgiebige Sanierungsverfahren angerichtet werden. Bauherren, Manager, Berater und Kommunen müssen aktiv an der Vorbereitung von Dokumenten und der Vorbereitung unersetzbarer historischer Ressourcen aus diesen Schäden beteiligt werden

Dieser Preservation Brief liefert wichtige Informationen darüber, wie Erdbeben historische Gebäude beeinflussen, wie eine historische Erhaltungsethik zu verantwortungsvollen Entscheidungen führen kann und wie verschiedene Methoden der seismischen Nachrüstung Menschenleben schützen können und historische Strukturen. Da viele der in diesem Brief verwendeten Begriffe technisch sind, wird am Ende ein Glossar zur Verfügung gestellt. Der Bericht konzentriert sich auf unbewehrte Mauerwerksgebäude, da diese die am meisten gefährdeten unserer älteren Ressourcen sind, aber die Anleitung ist für alle historischen Gebäude geeignet. Schäden an nicht-strukturellen Elementen wie Einrichtungsgegenständen und Sammlungen würden den Rahmen dieses Berichts sprengen, aber es sollte auch in Betracht gezogen werden, diese kulturellen Ressourcen zu sichern und zu schützen.

Planung der Nachrüstung historischer Gebäude Vor Ein Erdbeben ist ein Prozess, der Teamarbeit von Ingenieuren, Architekten, Beamten des Code of Conduct und der Verwaltung von Agenturen erfordert. Dementsprechend enthält dieser Brief auch eine Anleitung zur Zusammenstellung eines professionellen Teams und zur Sicherstellung einer erfolgreichen Interaktion. Die Projektmitarbeiter können gemeinsam sicherstellen, dass die architektonischen, ingenieurtechnischen, finanziellen, kulturellen und sozialen Werte historischer Gebäude erhalten bleiben und für die weitere Nutzung sicher sind.


Balancing Seismic Retrofit and Preservation

Ein historisches Gebäude zu stärken, um den neuen Bauanforderungen zu entsprechen, die in vielen Bauvorschriften vorgeschrieben sind, kann einen Großteil des Aussehens und der Integrität eines historischen Gebäudes zerstören. Dies liegt daran, dass die zweckmäßigsten Arten, ein Gebäude nach solchen Codes zu verstärken, darin bestehen, strukturelle Elemente aufzubringen und Unregelmäßigkeiten oder große Öffnungen zu füllen, ungeachtet der Platzierung von architektonischen Details. Die Ergebnisse können ziemlich aufdringlich sein. Strukturelle Verstärkung kann jedoch empfindlich eingeführt werden. In solchen Fällen respektieren seine Gestaltung, Platzierung, Musterung und Detaillierung den historischen Charakter des Gebäudes, selbst wenn die Verstärkung selbst sichtbar ist.


Vor 1

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Beide Außen- und Innenräume kann bei einem Erdbeben schwer beschädigt werden. Dieser Craftsman Style Bungalow wurde nach dem Erdbeben von Northridge in Kalifornien erfolgreich restauriert und seismisch aufgewertet. Fotos mit freundlicher Genehmigung von Historic Preservation Partners in Earthquake Response.


Bei der Durchführung von Seismicretrofit-Projekten sollten drei wichtige Grundsätze der Erhaltung beachtet werden:

  • Historische Materialien sollten so weit wie möglich erhalten und erhalten bleiben und nicht im Prozess der seismischen Verstärkung ersetzt werden.
  • Neue seismische Nachrüstsysteme, ob versteckt oder freiliegend, sollten den Charakter und die Unversehrtheit des historischen Gebäudes respektieren und mit ihm im Design visuell kompatibel sein; und,
  • Seismische Arbeiten sollten so weit wie möglich "umkehrbar" sein, um die Entfernung für die zukünftige Verwendung verbesserter Systeme und die traditionelle Reparatur von verbleibendem historischem Material zu ermöglichen.

Es wird dringend empfohlen, dass alle Eigentümer von historisch bedeutenden Gebäuden, die sich mit seismischen Nachrüstungen befassen, damit vertraut werden Die Secretary of theInterior Standards für die Behandlung historischer ImmobilienDiese Standards werden vom National Park Service veröffentlicht und in der Bibliographie dieser Publikation zitiert. Diese Standards identifizieren Ansätze für die Arbeit mit historischen Gebäuden, einschließlich der Konservierung, Rehabilitation und Restaurierung. Code-Required-Arbeit, um Gebäudefunktional und sicher zu machen, ist ein integraler Bestandteil jedes Ansatzes, der in der Standards.Während einige Arbeiten zur seismischen Verbesserung dauerhafter als reversibel sind, muss darauf geachtet werden, dass historische Materialien so weit wie möglich erhalten werden und dass neue Arbeiten nur eine minimale visuelle Wirkung auf das historische Erscheinungsbild des Gebäudes haben.


Erdbebenschäden an historischen Gebäuden: Bewertung der Hauptrisikofaktoren

Sesmische Aktualisierung

Dieses Computermodell veranschaulicht die umfassenden Methoden, um ein Gebäude für die Zukunft zu stärken. Oakland-Rathaus, CA. Computermodell (c) Douglas Symes, San Francisco.

Typische Erdbebenschäden an den meisten älteren und historischen Gebäuden ergeben sich aus der Robustheit oder Flexibilität des Gebäudes und insbesondere aus den schlechten strukturellen Verbindungen zwischen Wänden, Böden und Fundamenten in Verbindung mit dem sehr hohen Gewicht und der Masse historischer Materialien, die durch seismische Kräfte bewegt werden und muss widerstanden werden. In Gebäuden, die nicht seismisch aufgewertet wurden, können insbesondere unbewehrte Mauerwerksbauten, Brüstungen, Schornsteine ​​und Giebelenden während eines mäßigen bis schweren Erdbebens abfallen und zu Boden fallen. Wände, Fußböden, Dächer, Oberlichter, Veranden und Treppen, die auf Verbindungen angewiesen sind, können einfach versagen. Innere strukturelle Stützen können teilweise oder total collapse. Unbewehrte Mauerwerkswände zwischen Öffnungen weisen oft Scher- (oder Diagonal-) Risse auf. Obere Geschosse können auf unterverstärkte untere Geschosse mit größeren Öffnungen oder Atrien einfallen. Ungebremstes Füllmaterial zwischen strukturellen oder starren Rahmenträgern kann sich lösen. Benachbarte Gebäude mit separaten Fundamenten können sich in einem Erdbeben unterschiedlich bewegen, wodurch ein Schaden entsteht. Schlecht verankerte Holzrahmengebäude rutschen tendenziell von ihren Fundamenten ab. Gerissene Gas- und Wasserleitungen verursachen häufig Feuer und Wasserschäden. Viele dieser Schwachstellen können gemildert werden, indem man erkennt, wie sich die bei einem Erdbeben ausgelösten Kräfte auf das Gebäude auswirken, und dann geeignete medizinische Behandlungen planen und durchführen.

Sechs Hauptfaktoren beeinflussen, wie und warum historische Gebäude bei einem Erdbeben beschädigt werden: (1) Tiefe des Erdbebens und nachfolgende Stärke der Erdbebenwellen, die die Oberfläche erreichen; (2) Dauer des Erdbebens, einschließlich Schock nach dem Schock; (3) Nähe des Gebäudes zum Epizentrum des Erdbebens, obwohl die Entfernung nicht notwendigerweise eine direkte Beziehung ist; (4) geologische und Bodenbedingungen; (5) Gebäudekonstruktionsdetails, einschließlich Materialien, Struktursysteme und Plankonfiguration; und (6) existierender Gebäudezustand, einschließlich Wartungsniveau.

Die ersten drei Faktoren - Tiefe, Dauer und Nähe zum Fehler - sind jenseits menschlicher Kontrolle. Jüngste Erdbeben haben gezeigt, dass der vierte Faktor, die geologischen Bodenbedingungen, genauso wichtig sind wie alle anderen Faktoren, da lockere, weiche Böden die Bodenbewegung verstärken und dadurch die Schäden erhöhen. Weiterhin besteht die Neigung von weichen, instabilen Böden, sich zu "verflüssigen", wenn der Boden vibriert, wodurch die Gebäudegrundlagen ungleichmäßig sinken. Dieser vierte Faktor, geologische und Bodenbedingungen, ist in einer Nachrüstungssituation schwierig zu lösen, obwohl er im Neubau geplant werden kann. Die letzten beiden Faktoren - die Bauweise des Gebäudes und seine vorhandene physische Verfassung - sind die beiden Faktoren, über die Bauherren und -manager verfügen und die letztlich beeinflussen können, wie sich die historische Immobilie in einem Erdbeben verhält.

Obwohl historische Gebäude Probleme bereiten, hat die Art, wie sie gebaut wurden, oft intrinsische Vorteile, die nicht übersehen werden sollten. Diagonaler Unterbodenbelag unter Nut- und Federboden kann eine Membran oder horizontale Membran bilden, die das Gebäude zusammenhält. Innere Mauerwerkswände, die Drahtlatten mit Gips verwenden, verstärken auch die Festigkeit der Materialien. Die typische Konstruktion älterer Gebäude mit Trennwänden, die vom Boden bis zur Decke reichen (anstatt nur bis zur Unterseite einer abgehängten Decke), bietet zusätzliche Unterstützung und Lastübertragung während eines Erdbebens, bei dem der Boden vor dem Kollaps bewahrt wird. Darüber hinaus können Gebäude, die aus unbewehrtem Mauerwerk mit einem Wanddicken-zu-Höhe-Verhältnis gebaut sind, das die Coderfordernisse nicht überschreitet, das Schütteln oft ohne ernsthafte Beschädigung überleben. Die Stabilität von unbewehrten Mauerwerkswänden sollte nicht unterschätzt werden; während das Mauerwerk brechen kann, verschiebt es sich oft nicht aus dem Lot, um zusammenzufallen.

Art des Bauens und Bauens

Die Konstruktion und Materialien eines historischen Gebäudes bestimmen sein Verhalten während eines Erdbebens. Einige Gebäude, wie z. B. Holzrahmenkonstruktionen, sind ziemlich duktil und daher in der Lage, wesentliche Bewegungen aufzunehmen. Andere, wie unverstärkte Ziegel- oder Lehmbauten, die aus schweren einzelnen tragenden Einheiten bestehen, sind anfälliger für Schäden durch Schütteln. Wenn ein Erdbeben stark ist oder lange anhält, können Gebäudeelemente, die schlecht befestigt oder unverstärkt sind, zusammenbrechen. Die meisten historischen Gebäude, die in Erdbebengebieten stehen, haben einige Erschütterungen überstanden, können aber strukturell geschwächt sein.

Gebäude mit steiferen Konstruktionstechniken können ebenfalls seismische Mängel aufweisen. Mauerwerk-Infill-Wall-Gebäude werden in der Regel aus Stahl- oder Betontragwerken mit unbewehrten Mauerwerkstücken oder -platten innerhalb des Rahmens errichtet. Während die Strukturrahmen ein Erdbeben überstehen können, kann die Mauerwerksfüllung brechen und in einigen Fällen lösen. Die Reaktion von Betonbauten und Betonrahmenkonstruktionen ist weitgehend abhängig von der Ausdehnung und Konfiguration von Eisen- oder Stahlbewehrungen. Frühe Gebäude aus Beton sind oft unzureichend verstärkt, unzureichend miteinander verbunden und können daher bei Erdbeben beschädigt werden.

Die Anerkennung der Konfiguration der historischen Struktur und der inhärenten Schwachstellen sind wesentlich, um geeignete Alternativen für die seismische Nachrüstung zu finden. Zum Beispiel können der Plan und die Höhe genauso wichtig sein wie Baumaterialien und strukturelle Systeme, um das Überleben eines historischen Gebäudes in einem Erdbeben zu bestimmen.Kleine runde, quadratische oder rechteckige Gebäude überleben in der Regel ein Erdbeben, weil ihre Geometrie für einen gleichmäßigen Widerstand der Seitenkräfte in alle Richtungen sorgt. Je komplexer und unregelmäßiger der Plan ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass das Gebäude während eines Erdbebens aufgrund seiner ungleichmäßigen Festigkeit und Steifigkeit in verschiedenen Richtungen beschädigt wird. Strukturen mit "L", "T", "H", "U" oder "E" -Form haben ungleiche Widerstand, mit der Konzentration an den Ecken und Schnittpunkten konzentriert. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Gebäude flexible Struktursysteme und / oder eine unregelmäßige Anordnung von Scherwänden aufweisen, die dazu führen können, dass Teile des Gebäudes auseinandergezogen werden.

In ähnlicher Weise, je komplexer und unregelmäßiger eine Gebäudeerhebung ist, desto anfälliger ist sie für Schäden, insbesondere in hohen Strukturen. Große oder mehrere Öffnungen um das Gebäude im Erdgeschoss, wie zum Beispiel Ladenfronten oder Garagenöffnungen, oder Böden mit Säulen und Wänden, die nur in einer Richtung verlaufen, werden gemeinhin als "Softstories" bezeichnet und sind anfällig für strukturelle Schäden.

Bauzustand

Ein großer Teil des Schadens, der während eines Erdbebens auftritt, steht in direktem Zusammenhang mit dem Zustand und der Wartungsgeschichte des Gebäudes. Gut erhaltene Gebäude überleben sogar ohne zusätzliche Verstärkung besser als Gebäude, die durch mangelnde Instandhaltung geschwächt sind. Die Fähigkeit des Bausystems, Erdbeben zu widerstehen, kann stark reduziert werden, wenn frühere Veränderungen oder Erdbeben die strukturellen Verbindungen geschwächt haben oder wenn sich die Materialien durch Feuchtigkeit, Termiten oder andere Schäden verschlechtert haben. Außerdem können in unbewehrten historischen Mauerwerksbauten beschädigte Mörtelfugen ganze Wände schwächen. Eine zyklische Wartung, die das Eindringen von Feuchtigkeit und die Erosion von Materialien reduziert, ist daher unerlässlich. Da Schäden kumulativ sein können, ist es wichtig, die strukturelle Kapazität des Gebäudes zu analysieren.

Im Laufe der Zeit können sich Strukturelemente lockern und eine große Verantwortung darstellen. Unbewehrtes historisches Mauerwerk hat typischerweise eine reibschlüssige Verbindung zwischen horizontalen und vertikalen Bauelementen, und die Erschütterung, die durch ein Erdbeben verursacht wird, zieht sie auseinander. Mit unzureichender Lagerfläche für Balken, Balken und Sparren gegen die tragenden Wände oder Stützsäulen versagen sie. Die daraus resultierende strukturelle Unzulänglichkeit kann je nach Schweregrad des Erdbebens und der inneren Wandkonfiguration zu einem teilweisen oder vollständigen Zusammenbruch des Gebäudes führen. Das Verbinden des Gebäudes durch eine positiv verankerte oder verzahnte Verbindung zwischen Wänden, Säulen und Rahmenelementen ist der Schlüssel zur Seismikrekonstruktion historischer Gebäude.


Ein Team zusammenstellen

Faserverbunddach

Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen kann die Scherfestigkeit bestehender Strukturbauteile verbessern. Foto von der Crosby Gruppe.

Die beiden Ziele der seismischen Nachrüstung in historischen Gebäuden sind die Lebenssicherheit und der Schutz älterer und historischer Gebäude während und nach einem Erdbeben. Da die Rehabilitation auf historische Materialien und den historischen Charakter des Gebäudes abgestimmt sein sollte, ist es wichtig, ein Team zusammenzustellen, das sowohl in seismischen Anforderungen als auch in der Denkmalpflege erfahren ist. Teammitglieder sollten aufgrund ihrer Erfahrungen mit ähnlichen Projekten ausgewählt werden. Dazu gehören Architekten, Ingenieure, Code-Spezialisten, Auftragnehmer und Berater für Denkmalpflege. Da die typischen seismischen Codes für Neubauten geschrieben werden, ist es wichtig, dass sowohl der Architekt als auch der Bauingenieur über historische Gebäude und über die Erfüllung von Baugleichungen und alternative Lösungen informiert sind. Beamte des lokalen und des staatlichen Bauwesens können behördliche Anforderungen, alternative Ansätze zur Erfüllung dieser Anforderungen und, wenn die Rechtsprechung einen historischen Erhaltungs- oder Baukonservierungscode verwendet, identifizieren. Selbst bei kleinen Projekten, die kein vollständiges professionelles Team unterstützen können, sollten Berater mit den Zielen der Denkmalpflege vertraut sein. Das Staatliche Amt für Denkmalpflege und das örtliche Denkmalschutzbüro oder die Kommission können möglicherweise Berater identifizieren, die bei der Sanierung von historischen Gebäuden während seismischer Nachrüstarbeiten erfolgreich waren. Sobald das Team zusammengestellt wurde, umfassen ihre Aufgaben:

Dokumentation zusammenstellen. Das Team sollte alle verfügbaren Dokumente auf dem historischen Gebäude überprüfen, einschließlich aller früheren Dokumentationen, die die Struktur zum Nationalen Register der historischen Orte zusammenfügen, sowie aller früheren Berichte über Geschichtliche Strukturen. Ursprüngliche Pläne und Spezifikationen sowie diejenigen, die im Laufe der Zeit Änderungen zeigen, geben oft strukturelle Verbindungen an. Frühe Immobilien oder Versicherungspläne, wie die Sanborn Karten, Notiz Änderungen im Laufe der Zeit. Historische Fotografien des Gebäudes im Bau oder vor und nach früheren Erdbeben sind von unschätzbarem Wert. Basiskarten für geologische oder seismische Studien und Straßenkarten, die die Lage von Wasser-, Gas- und elektrischen Leitungen zeigen, sollten ebenfalls identifiziert werden. Das kommunale Notfallbüro kann Daten zu Erdbebengefahrenplänen für die Gemeinde bereitstellen.

Bewertung wichtiger Merkmale und Räume. Das Team muss auch Bereiche eines historischen Gebäudes und seines Standorts identifizieren, die eine gestalterische Integrität oder historische Bedeutung aufweisen, die bewahrt werden müssen. Es ist wichtig und eine große Herausforderung, diese Hauptmerkmale wie Kuppeln, Atrien und Gewölbe oder sehr dekorative Elemente wie Mosaike, Wandmalereien und Fresken zu schützen. In einigen Fällen können sekundäre Bereiche des Gebäudes Räume für zusätzliche Verstärkung hinter diesen Hauptmerkmalen bereitstellen, wodurch diese vor Schäden bei seismischen Nachrüstarbeiten geschützt werden. Sowohl primäre als auch sekundäre Räume, Merkmale und Oberflächen sollten daher identifiziert werden.

Beurteilung des Zustandes des Gebäudes und der Gefahren. Das Team beurteilt den allgemeinen physischen Zustand des Gebäudes innen und außen und identifiziert Bereiche, die anfällig für seismische Schäden sind. Dies erfordert oft einen Strukturentwickler oder eine Testfirma, um die Festigkeit und Haltbarkeit von Materialien und Verbindungen zu bestimmen. Ein gleitender Maßstab für mögliche Schäden wird basierend auf der Wahrscheinlichkeit einer Gefährdung durch Gebiets- und Gebäudeinutzung ermittelt. Dies hilft dem Eigentümer, zwischen Bereichen zu unterscheiden, in denen reparierbarer Schaden, wie z. B. Risse, auftreten kann und in denen lebensbedrohliche Probleme auftreten können. Diese Ergebnisse helfen, Kosten-Nutzen-Entscheidungen zu leiten, insbesondere wenn die Budgets begrenzt sind.

Bewertung von lokalen und staatlichen Codes und Anforderungen. Wenige Codes betrachten historische Gebäude, aber der California State Historical Code und der Uniform Code forBuilding Conservation bieten ausgezeichnete Modelle für Gerichtsbarkeiten zu übernehmen. Code-Amtsträger sollten immer gefragt werden, wo alternative Ansätze zur Gewährleistung der Lebenssicherheit gefunden werden können, wenn die spezifizierten Anforderungen eines Codes wesentliche historische Materialien und Eigenschaften zerstören würden. Einige Jurisdiktionen erfordern die Entfernung von Brüstungen, Schornsteinen oder vorspringenden Dekorationen aus unbewehrten Mauerwerksbauten, die keinen Erhaltungsansatz darstellen. Fachleute im Team sollten mit Alternativen vorbereitet sein, die eine mildernde potentielle Beschädigung solcher Merkmale zulassen, während sie durch Wiederbefestigung oder Verstärkung erhalten bleiben.

Entwicklung eines Nachrüstungsplans Die letzte Aufgabe des Projektteams ist die Entwicklung eines Nachrüstungsplans. Der Plan kann mehrere Behandlungen erfordern, von denen jede umfassender ist als die letzte. Die Behandlung von Problemen der Lebenssicherheit sowie die Bereitstellung eines sicheren Weges für alle Gebäude sollte bewertet werden. Es ist sinnvoll, umfassendere Pläne zu entwickeln, die oft mit einer künftigen Rehabilitation kombiniert werden. Langfristige Wiederherstellungslösungen, die in Überstunden mit der Verfügbarkeit von Finanzmitteln ausgebaut werden, sollten ebenfalls in Betracht gezogen werden. In jedem Fall sollten die Eigentümer und ihre Planungsteams Optionen in Betracht ziehen, die die Ziele der Erhaltung berücksichtigen.

Die Durchführung einer seismischen Untersuchung und Analyse bietet wesentliche Vorteile, auch wenn noch keine Ressourcen für die Nachrüstung vorhanden sind. Sobald der Nachrüstungsplan abgeschlossen ist, wird das Projektteam über ein Dokument verfügen, mit dem zukünftige Schäden beurteilt und die Notfallreparaturen durchgeführt werden können. Wenn der Bau phasenweise erfolgt, sollte seine Auswirkung auf das gesamte Gebäude verstanden werden. Einige teilweise abgeschlossene Sanierungsmaßnahmen haben dazu geführt, dass Gebäude in einem Gebiet steifer geworden sind als in anderen und somit zu einem größeren Schaden während eines nachfolgenden Erdbebens beigetragen haben.


Planung für seismische Nachrüstung: Wie viel und wo?

Die seismische Nachrüstung historischer Gebäude: oder

Nach Abschluss der Änderungen an diesem ca. Das 1932 neugotische Gebäude, das die Basisisolierung am Fundament hinzufügte, war nicht sichtbar. Foto (c) Jonathan Farrer

Die Integrität und Bedeutung des historischen Gebäudes, gepaart mit den Kosten und dem Nutzen der seismischen Aufwertung, müssen vom Eigentümer und dem Beratungsteam abgewogen werden. Gebäude in weniger aktiven seismischen Gebieten brauchen vielleicht nur wenig oder gar keine weiteren Verstrebungen oder Befestigungen. Gebäude werden aktiver seismische Zonen erfordern jedoch möglicherweise umfangreichere Eingriffe. Die Optionen für das Ausmaß der seismischen Nachrüstung werden im Allgemeinen in vier Klassifizierungen eingeteilt, abhängig von der erwarteten seismischen Aktivität und dem gewünschten Leistungsniveau. Für historische Gebäude gelten in realistischer Weise nur die ersten drei Kategorien.

1) Grundlegende Lebenssicherheit. Dies betrifft die gravierendsten Bedenken im Bereich der Lebens- sicherheit, indem diese Mängel behoben werden, die zu schweren Verletzungen oder zum totalen Zusammenbruch des Gebäudes führen können. Zu den Aufrüstungen können die am stärksten gefährdeten Elemente des Gebäudes, wie Brüstungen, Schornsteine, vorspringende Verzierungen oder verstärkende Ausstiegswege, verwendet werden. Es wird erwartet, dass im Falle eines Erdbebens das Gebäude nicht kollabieren würde, sondern ernsthaft beschädigt werden würde und größere Reparaturen erforderlich wären.

2) Erhöhte Lebenssicherheit. Bei diesem Ansatz wird das Gebäude mit einem flexiblen Ansatz für die Bauvorschriften für moderate Erdbeben verbessert. Inhärente Mängel, die in älteren Gebäuden gefunden wurden, wie zum Beispiel schlechte Verbindung von Boden zu Wand und unverstärkte Mauerwerkswände, würden korrigiert werden. Nach einem Erdbeben auf Konstruktionsebene sind einige strukturelle Schäden zu erwarten, wie z. B. das Brechen von Mauerwerk, und das Gebäude wäre vorübergehend unbrauchbar.

3) Verbesserte Schadenskontrolle. Historische Gebäude werden substantiell saniert, um die verbotene Bauordnung so weit wie möglich zu erfüllen. Ein kleinerer reparabler Schaden wäre nach einem schweren Erdbeben zu erwarten.

4) Sofortige Belegung. Dieser Ansatz ist für ausgewiesene Krankenhäuser und Notfallvorsorgezentren gedacht, die nach einem schweren Erdbeben geöffnet und in Betrieb bleiben. Selbst die meisten modernen Gebäude entsprechen nicht dieser Bauweise, und so müsste für ein historisches Gebäude, das diese Anforderung erfüllt, es fast vollständig aus neuen Materialien rekonstruiert werden, die philosophisch keine Konservierungskriterien widerspiegeln.

Den geeignetsten Ansatz für ein bestimmtes historisches Gebäude zu entwickeln, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der Verwendung des Gebäudes, ob es während der Bauphase belegt bleibt, anwendbaren Vorschriften, Haushaltszwängen und projizierten Schadensrisiken. Aus der Sicht des Designs kann die überwiegende Mehrheit der historischen Gebäude ein gut geplantes verborgenes Bewehrungssystem tolerieren. Utilitäre Strukturen, wie etwa Lagerhäuser, können ziemlich sichtbare Verstärkungssysteme erhalten, ohne ihren historischen Charakter zu beeinträchtigen. Andere architektonisch detailliertere Gebäude oder solche mit mehr fertiggestellten Innenflächen werden jedoch von mehr verborgenen Systemen profitieren; Die Installation solcher Systeme kann sogar die vorübergehende Entfernung signifikanter Merkmale zur Gewährleistung ihres Schutzes erfordern.Die meisten Gebäude, insbesondere gewerbliche Sanierungen, können die seismische Verstärkung während anderer Bauarbeiten so integrieren, dass ein hohes Maß an Beibehaltung historischer Materialien gewährleistet ist.


Bewertung der Kosten für die seismische Nachrüstung

Die Kosten spielen eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der am besten geeigneten Nachrüstmaßnahme. Es ist immer am besten, Nachrüstungsmaßnahmen vor einem Erdbeben zu ergreifen, wenn Optionen zur Stärkung bestehender Mitglieder verfügbar sind. Sobald ein Schaden entstanden ist, werden die Kosten wesentlich höher sein, und es wird schwieriger, Ingenieure, Architekten und Bauunternehmer zu finden, die die Arbeit an einem engen Zeitplan erledigen können.

Geplante seismische Nachrüstarbeiten können zwischen $ 10 und $ 100 pro Quadratfuß zu den Kosten der Sanierungsarbeiten in Abhängigkeit von der Höhe des Eingriffs, dem Zustand des Gebäudes und der Durchführung von Arbeiten während der Nutzung des Gebäudes beitragen. Die Kosten betrugen mehrere hundert Dollar pro Quadratfuß für die kombinierte Wiederherstellung und die seismische Aufrüstung in großen öffentlichen Gebäuden, um eine strukturelle Verstärkung zu erreichen, die nach einem schweren Erdbeben nur geringfügige Reparaturen erfordern würde. Aber Wartung und Verbesserungen, um Risiken für die Lebensversicherung zu vermeiden, liegen im Bereich der Kosten der verantwortlichen Instandhaltung.

Jeder Immobilieneigentümer muss die Kosten und den Nutzen von seismischen Nachrüstungen rechtzeitig abwägen. Die Eigentümer können feststellen, dass sich eine erweiterte technische Studie lohnt, die eine Vielzahl von Optionen bewertet. Eine solche Studie kann nicht nur die empfindlichste Lösung für die historische Konservierung, sondern auch die kostengünstigste sein. In vielen Fällen waren die tatsächlichen Nachrüstkosten geringer als erwartet, da eine sorgfältige Analyse des bestehenden Gebäudes vorgenommen wurde, die die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit der vorhandenen historischen Materialien berücksichtigte. Die meisten seismischen Nachrüstungen werden inkrementell durchgeführt oder in andere Sanierungsarbeiten integriert. In großen öffentlichen Gebäuden kann sich eine scheinbar teure "High-Tech" -Lösung wie die Installation von Fundament-Basisisolatoren als gerechtfertigt erweisen, da wichtige historische Materialien nicht entfernt, ersetzt oder repliziert werden müssen. Die Kosten für ein vollständig umgerüstetes Gebäude können den potenziellen Einkommensverlust, die Verlagerung und den Wiederaufbau nach einem Erdbeben ausgleichen. Ohne sorgfältige Prüfung werden diese Lösungen oft nicht bewertet.

Einige Kommunen und Staaten bieten zinsgünstige Darlehen, Steuererleichterungen, Kommunalanleihen oder Zuschüsse für die Erdbebenvorsorge. Föderale Steueranreize für die Rehabilitation von einkommensbringenden historischen Gebäuden beinhalten seismische Verstärkung als unzulässige Kosten. Informationen zu diesen Anreizen erhalten Sie beim State Historic Preservation Office. Es ist auch im besten Interesse der Geschäftswelt, die Nachrüstung von Gebäuden in seismisch aktiven Gebieten zu unterstützen, um den Verlust von Verkaufs- und Grundsteuersteuern im Falle eines Erdbebens zu verringern.

Seismische Stärkung Ansätze

Strukturelle Unterstützungen

Eingeschränkte Eingriffe sollten offensichtliche strukturelle Mängel beheben, wie z. B. die Verbindung gefährdeter Elemente und die Neugliederung von Mauerwerk. Beim Umputzen und Bemalen sind diese Verstärkungen nicht sichtbar. Foto mit freundlicher Genehmigung von Historic Preservation Partners für Earthquake Response.

Die seismische Festigkeit innerhalb von Gebäuden wird durch die Verstärkung von Strukturelementen erreicht. Eine solche Verstärkung kann verankerte Verbindungen, verstärkte Mörtelverbindungen, Stützrahmen, Verbindungsbalken, Momente widerstehende Rahmen, Scherwände und horizontale Membranen umfassen. Mosthistorische Gebäude können diese traditionellen Standardmethoden der


Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.

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