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Erdbeben

Böse Überraschung zum Jahrestag

Ein schweres Erdbeben erschütterte Mexiko im September 2017 am Jahrestag der Katastrophe von 1985. Die seit damals veränderten Bauvorschriften zeigten Wirkung: Fast 95 Prozent der jetzt eingestürzten oder schwer beschädigten Gebäude waren vor mehr als 30 Jahren gebaut worden.

Seit dem verheerenden Erdbeben von 1985 findet jedes Jahr am 19. September in Mexiko-Stadt eine Übung für den Ernstfall statt. Sirenen des Erdbebenwarnsystems fordern die Menschen dazu auf, sich in sichere Zonen zu begeben. 2017 begann die Übung um 11 Uhr vormittags. Gut zwei Stunden später wurde erneut Alarm ausgelöst, doch dieses Mal war es ernst: In der Nähe von Axochiapan an der Grenze zwischen den Bundesstaaten Morelos und Puebla hatte sich ein Beben mit der Magnitude 7,1 ereignet.

Nur kurze Vorwarnzeit

Nach Anspringen des Frühwarnsystems blieben den Menschen nur 15 Sekunden, um sich in Sicherheit zu bringen, bevor die Erdbebenwellen die Stadt erreichten. Das System wird bei Subduktionsbeben an der Pazifikküste frühzeitig aktiviert, jedoch nicht bei einem Intraplattenbeben, wie es sich an diesem Nachmittag ereignete. Dennoch reichte diese kurze Vorwarnzeit vielen Menschen, das Haus zu verlassen oder sich im Innern geeignet zu schützen.

Die Erdstöße beschädigten Gebäude und Infrastruktur in Mexiko-Stadt und in anderen Bundesstaaten. Insgesamt 369 Todesopfer waren zu beklagen. Viele Bereiche wie Handel, Industrie, Schulen, Straßen, Wasser und Abwasserinfrastruktur erlitten beträchtliche Schäden, doch am stärksten traf es den Wohnungssektor. In Bundesstaaten wie Morelos und Puebla wurden Wohnhäuser mit unverstärktem Mauerwerk sowie Lehmbauten schwer in Mitleidenschaft gezogen. Auch viele ältere Kulturbauwerke wie Kirchen oder Klöster stürzten teilweise ein oder trugen strukturelle Schäden davon. Die Gesamtschäden beliefen sich auf sechs Milliarden US-Dollar, wovon zwei Milliarden versichert waren.

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Das schwere Erdbeben in Mexiko vom 19. September 2017 ereignete sich am Jahrestag einer ähnlichen Katastrophe von 1985.

Seit dem Beben von 1985 waren nicht mehr so viele Gebäude in Mexiko-Stadt eingestürzt und eine so große Zahl von Menschen in den Trümmern eingeschlossen oder gestorben. Die meisten Toten (zwei Drittel) wurden in der Hauptstadt gezählt. Dort konzentrierten sich die schweren Schäden in der sogenannten Übergangszone und am See entsprechend der seismischen Mikrozonierung der Stadt (siehe Abbildung Seite 41) – ein Muster, das bereits bei den heftigen Erdbeben im 20. Jahrhundert mit Magnituden von 7,6 (1957 und 1979) und 8,0 (1985) auftrat. Das zeigt, welch enormen Einfluss die Bodenverhältnisse auf das Schadenausmaß haben.

Fast 95 Prozent der eingestürzten oder schwer getroffenen Gebäude waren vor 1985 erbaut worden und hatten den damaligen Belastungen standgehalten. Inwieweit diese Gebäude nachgerüstet wurden, ist unklar. Am Schadenbild lässt sich ablesen, dass neuere Gebäude (gebaut nach 1987) diesem Erdbeben gut standhielten.

Problematische Soft Storeys

Etwa die Hälfte der ganz oder teilweise eingestürzten Gebäude wies mindestens eines der folgenden drei Merkmale auf: (1) Sie verfügten über ein „Soft Storey“, das heißt, die Erdgeschosse waren zu flexibel und dämpften die Bewegungen nicht, (2) sie befanden sich hauptsächlich in Ecklagen und waren somit vor allem von Torsion betroffen – einer Rotationsbewegung, der das Bauwerk wenig entgegenzusetzen hat, oder (3) ihre Gebäudestruktur bestand aus Stahlbetonstützen mit Flachdecken, bei der die Deckenplatten ohne Balkenträger direkt an den Stützen aufliegen.

Diese Konstruktion mit Flachdecken ist weltweit nur in wenigen Erdbebengebieten geregelt, zum Beispiel in den Bauvorschriften Neuseelands. Die Vorschrift ACI-318 des American Concrete Institute schränkt die Verwendung von Flachdecken nur in stark erdbebengefährdeten Gebieten wie Kalifornien ein. Da beim Beben von 1985 viele Gebäude mit Flachdecken einstürzten, begrenzt die aktuelle Bauordnung Mexikos die Verschiebung von benachbarten Geschossen auf einen Höchstwert. Die maximal zulässige Verschiebung ist dabei abhängig von der Geschosshöhe.

Nachrüstung möglich, aber aufwendig

Gebäude mit Soft Storeys, die Platz für Parkplätze oder Geschäftsräume schaffen, sind in Erdbebengebieten schon häufig negativ aufgefallen. Auch nicht ausreichende Duktilität der Pfeiler (mangelnde Verformbarkeit aufgrund schwacher Längsund Querverstärkung) hat zu spektakulären Einstürzen von Gebäuden geführt. Beide Probleme lassen sich durch Nachrüstung lösen, was aber aufwendig ist. So kann man bei Soft Storeys zusätzliche Stahlbetonmauern oder Stahlrahmen einziehen, um die Stabilität zu verbessern. Oder man ummantelt die Pfeiler mit Stahlplatten, um ihre Duktilität zu erhöhen.

Gebäude in Ecklagen, die teilweise oder ganz einstürzten, waren offenbar nicht ausreichend für die auftretenden Torsionskräfte ausgelegt. Schon 1985 hatte es sich als schwerer Fehler erwiesen, der Torsionssteifigkeit und der erforderlichen Widerstandsfähigkeit von Stützpfeilern oder Mauern gegenüber Scherspannungen zu wenig Beachtung zu schenken. Doch nicht nur Planungsfehler treiben die Schäden nach oben: Ebenfalls denkbar bei Einstürzen oder schweren Gebäudeschäden ist, dass die Baukonstruktion mangelhaft ausgeführt wurde (fehlende Überwachung des Baus, schlechte Qualität der Baumaterialien). Außerdem ist es möglich, dass die ursprüngliche Struktur Jahre später – zum Beispiel durch die Entfernung von Zwischenwänden bei einer Umnutzung verändert wurde, ohne dass eine zusätzliche Nachrüstung erfolgt wäre.

Die lokalen Behörden in Mexiko-Stadt haben reagiert: Eine im November 2017 gestartete Initiative zielt darauf ab, neue Bestimmungen zur Nachrüstung von Gebäuden in die Bauvorschriften aufzunehmen.

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Verbreitung schwerer Schäden in Mexiko-Stadt bei Erdbeben 1957, 1979, 1985 und 2017

Erdbebenrisiko verringert

Das Mexiko-Beben hat erneut gezeigt, dass die Anzahl schwer beschädigter und eingestürzter Gebäude entscheidend vom Vorhandensein adäquater Bauvorschriften und ihrer Einhaltung abhängt. Ganz anders als 1985 zeigten sich Mexiko-Stadt und seine Bevölkerung hinsichtlich ihrer Resilienz bei Naturkatastrophen besser gerüstet. Dazu haben vor allem die seismischen Alarmsysteme, Übungen, die Verbreitung von Informationen über Erdbeben an die Öffentlichkeit und die bessere Koordination zwischen den Katastrophenschutzbehörden beigetragen.

Weitere Informationen
Topics Geo – Naturkatastrophen 2017
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Munich Re Experten
Wilhelm Morales Avilés
ist Consultant für geophysikalische Risiken im Bereich Corporate Underwriting/Geo Risks.
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