Forschen, bis die Wände wackeln

Lange hatten Bauingenieure vor allem die Statik im Blick. Dass ein solides Bauwerk auch eine Dynamik entwickeln kann, lehrte sie ETH-Professor Hugo Bachmann.

«Seit etwa fünf Jahren ist Erdbebensicherheit für Architekten selbstverständlich», sagt Hugo Bachmann. Foto: Dominique Meienberg

«Seit etwa fünf Jahren ist Erdbebensicherheit für Architekten selbstverständlich», sagt Hugo Bachmann. Foto: Dominique Meienberg

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Beim Eingang zum Forschungsinstitut Empa in Dübendorf steht ein Büro­gebäude mit einer schönen Fassade aus sichtbaren Backsteinen. Knapp armdicke Kabel laufen vom Dach zum Boden. Hugo Bachmann kennt den Hintergrund: «Diese Fassade ist erdbebengefährdet, aber man hat sie nachträglich ertüchtigt und dazu die Kabel eingebaut.» Das Beispiel steht für viele andere Bauten in der Schweiz. Gebaut zu einer noch nicht lange zurückliegenden Zeit, als Erdbebenschutz kein Thema für Architekten und Ingenieure war, müssen die Häuser nachgerüstet werden. Die Kabel am Empa-Verwaltungsgebäude machen das Haus nicht stärker, aber steifer, und darauf kommt es an. Der Aufwand bleibt im Rahmen, wie Bachmann betont, bei Neubauten kostet der Erdbebenschutz im Durchschnitt nicht einmal ein halbes Prozent der Bausumme.

Erdbebensicheres Bauen war in der Schweiz abgesehen vom Bau der Staumauern und der Kernkraftwerke lange kein Thema, selbst die ersten, einfachen Normen wurden meistens schlicht ignoriert. «Das Erdbeben im Friaul 1976 war der Weckruf», erinnert sich Hugo Bachmann. Die Katastrophe mit tausend Toten und riesigen Schäden so nahe an der Schweiz alarmierte die Fachleute. Die Forschung an der ETH wurde ausgebaut, das Normensystem verfeinert.

Nicht nur Erdbeben können ein Bauwerk in Schwingungen versetzen, die unter Umständen seine Belastungsgrenzen sprengen. Berühmt wurde 1978 eine doppelstöckige Turnhalle in Zürich-Fluntern. Wenn in der oberen Halle in Gruppen gehüpft und gesprungen wurde, kam die Decke so stark ins Schwingen, dass die Leute die untere Halle fluchtartig verliessen. Hugo Bachmann, damals noch Professor für Baustatik und Konstruktion an der ETH, stand zunächst wie ein Detektiv vor ­einem Rätsel.

Gefährliche Schwingungen

An seinem Lehrstuhl startete er ein Forschungsprogramm, dessen Titel manche seiner Kollegen zunächst schmunzeln liess: «Durch Menschen verursachte dynamische Lasten und deren Auswirkungen auf Balkentragwerke». Das war ein Thema, an das zuvor niemand gedacht hatte. Höchstens Schwingungen von Fussgängerbrücken durch militärische Gruppen im Gleichschritt waren bekannt. Nun aber wurden sogar die Effekte von rhythmischem Klatschen und Fussstampfen in Konzertsälen erforscht – mit Folgen für einige Bauten.

Hugo Bachmann und seine Mitarbeiter untersuchten die Schwingungsauswirkungen unter anderem auf einem eigens konstruierten Rütteltisch, mit dem sich Schwingungen und Beben simulieren liessen, bis Testwände und -stützen einstürzten. Dass Brücken bis zum Bruch ins Schwingen geraten können, wurde eindrücklich demonstriert, indem ein einzelner hüpfender Mensch einen grossen schweren Betonträger so stark aufschaukeln liess, dass dieser einen Sprung hinauf in die Luft vollführte. Computermodelle, Berechnungen und Praxisbeispiele häuften sich, in der internationalen Fachpresse war die ETH mit Beiträgen prominent vertreten.

Im Sommer 2000 jedoch musste die Londoner Millennium Bridge zwei Tage nach der Eröffnung gesperrt werden, weil die Fussgänger sie gefährlich ins Schwingen gebracht hatten. «Als ich die Pläne sah, erkannte ich gleich, wo der Fehler liegt», sagt Hugo Bachmann. «Die Erbauer hatten unsere wissenschaftlichen Artikel nicht gelesen», meint er trocken. Sein Sanierungsvorschlag wurde dann aber als zu einfach abgelehnt, der öffentliche Druck in London war so gross, dass möglichst massive – und teure – Massnahmen gewählt wurden.

Auch nach seiner Emeritierung an der ETH beschäftigt sich Hugo Bachmann mit Fragen der Baudynamik und des Erdbebeningenieurwesens, für die er in der Schweiz Pionierarbeit geleistet hat. Lange war er mit seinen Anliegen ein Rufer in der Wüste, die Erkenntnisse der Wissenschaft flossen nur langsam in die Praxis ein. Erst seit etwa fünf Jahren könne man sagen, Erdbebensicherheit sei für Architekten und Bauherren selbstverständlich, meint Bachmann. Er wirft oft einen Blick auf Baustellen: «Ich habe den Erdbebenblick. Heute entsprechen doch sehr viele Neubauten den ­Anforderungen.»

An der ETH wird Baudynamik und Erdbebeningenieurwesen längst gelehrt. Den langen und bisweilen mühsamen Weg bis heute hat Hugo Bachmann in seinem jetzt erschienenen Buch «Wenn Bauwerke schwingen» beschrieben. Es gibt auch einen Einblick in die internationale Forschung im Bauwesen. Die Schweiz wurde dank der ETH-Arbeiten in Europa führend beim Erdbebeningenieurwesen. Vor allem von Berufskollegen in Neuseeland konnte Hugo Bachmann dabei profitieren. Ihre Strategie ist, in die Häuser quasi Knautschzonen einzubauen, sodass die Schäden auf bestimmte Bereiche konzentriert werden und andere Teile heil bleiben.

Das Beben von Christchurch 2011 bewies, dass viele nach diesen neusten Erkenntnissen gebaute Häuser standhielten. Es bewies aber auch, dass Erdbeben unberechenbar sind – die Stadt Christ­church liegt nicht in einer Zone, die von den Seismologen als besonders kritisch eingestuft wurde.

Einsatz für Wanderwege

Von den Fachkollegen wurde Bachmanns Arbeit mit vielen Auszeichnungen belohnt. Auf der politischen Ebene hatte er dagegen weniger Erfolg, ein landesweites Obligatorium für eine Erdbebenversicherung ist bis jetzt nicht zustande gekommen. Dabei sei auf lange Sicht das Erdbebenrisiko die Naturgefahr mit dem grössten Schadenpotenzial, sagt er.

Mit einem privaten politischen Anliegen hat Hugo Bachmann dagegen viel erreicht. Er war die treibende Kraft hinter der Volksinitiative für Fuss- und Wanderwege, die 1987 zu einem entsprechenden Bundesgesetz führte. Ein Professor für Bauingenieurwesen, der sich für Naturstrassen einsetzt? Es habe Kollegen gegeben, die den Kopf geschüttelt hätten, sagt Bachmann. Doch für ihn war immer klar: «Beton ist ein wunderbarer Baustoff, ohne den unsere Infrastruktur nicht gebaut werden könnte. Aber es muss nicht jeder Waldweg be­toniert werden.»

Erstellt: 07.09.2015, 04:53 Uhr

Hugo Bachmann: Wenn Bauwerke schwingen. Baudynamik und Erdbeben­ingenieurwesen in der Schweiz – ­Geschichte und Geschichten. VDF-Hochschulverlag AG, 2015. 440 S., ca. 68 Fr.

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