Kapitel I

Was heißt Erdbebensicheres Bauen von Wohnhäusern?

Erdbeben und Erdbebensicherheit

Prinzipien der Erdbebensicherheit

Regelmäßige Form
Geringes Gewicht
Große Steifigkeit
Gute Stabilität
Fester Baugrund und gute Gründung
Geeignete Konstruktion
Kompetente Materialien
Qualität der Konstruktion
Fähigkeit Energie zu absorbieren
Befestigung der Ausbauteile und Installationen

 

Kapitel II

Allgemeine Grundlagen

Allgemeines

Baumaterial Guadua

Durchgängige Lastabtragung und Aussteifung

Kapitel III

Gründung

Vorbereitung des Untergrundes

Streifenfundamente bei ebenem Baugrund

Fundamente bei Grundstücken mit Gefälle

Installation

Kapitel IV

Wände

Diagonal ausgesteifte tragende Wände

Nicht diagonal ausgesteifte tragende Wände

Nicht tragende Wände

Auskreuzungen

Wandlängen

Symmetrie der Wände

Kapitel V

Geschossdecken

Grundlagen

Ausführung

Details

Kapitel VI

Stützen

Kapitel VII

Dächer

Kapitel VIII

Verbindungen

Stabverbindungen

Nagelverbindungen

Bolzenverbindungen

Verbindungen mit Stahlbändern

Strukturelle Verbindungen

Fundament-Wand

Schwellen aus Holz

Schwellen aus Bambus

Verbindungen von Wandelementen

Wände in einer Ebene

Wände in verschiedenen Ebenen

Verbindung zwischen Wänden und Dach

Regelmäßige Form

Die Gebäudegeometrie sollte sowohl im Grundriss, wie auch im Aufriss, einfach gehalten werden. Komplexe, unregelmäßige Formen, sowie Asymmetrien verhalten sich negativ bei Erdstößen. Unregelmäßige Geometrie fördert Torsion oder Verdrehungen des Bauwerkes. Ferner können an Ecken hohe Kraftkonzentrationen entstehen, denen das Gebäudes nicht standhält.

Geringes Gewicht

Je leichter ein Gebäudes ist, desto weniger Kräfte muss es im Falle eines Erdbebens aufnehmen. Geraten große Massen in Bewegung, verstärken sie die einwirkende Kraft des Bebens. Ein schweres Dach, zum Beispiel, wirkt wie ein umgedrehtes Pendel und führt zu starken verformenden Kräften in der tragenden Konstruktion.

Große Steifigkeit

Eine Konstruktion darf sich bei einem Erdbebens nur minimal verformen. Eine weiche oder biegsame Konstruktion würde sich übermäßig verformen. Dabei entstünden Schäden an tragenden Bauteilen oder Ausbauteilen und Installationen, die in der Regel nur geringe Biegung aufnehmen können.

Gute Stabilität

Bei Einwirkung der Vibrationen eines Erbebens müssen Gebäude immer noch in der Lage sein, das Gleichgewicht zu halten. Bei mangelhafter Gründung besteht die Gefahr des Kippens oder Weggleitens eines Gebäudes. Bei ungenügendem Abstand zwischen benachbarten Gebäuden löst der Einsturz eines Hauses oft eine Kettenreaktion aus und bringt andere mit zu Fall.

Fester Baugrund und gute Gründung

Das Fundament eines Hauses muss in der Lage sein, die eingeleiteten Kräfte sicher in den Baugrund zu übertragen. Ebenso wichtig ist, dass der Grund diese Kräfte aufnehmen kann. Weiche Böden verstärken seismische Wellen und fördern Setzungen, die der tragenden Konstruktion schaden.

Geeignete Konstruktion

Damit ein Gebäude einem Erdbeben standhält muss das Tragwerk stabil, symmetrisch, einheitlich und durchgehend, oder zu mindest fest verbunden, sein. Grobe Unterschiede in Dimensionen oder Steifigkeiten, ungeordnete Lastverteilung oder große Kragarme fördern gefährlich Kraftkonzentrationen, Torsionsspannungen und Deformationen, welche zu großen Schäden oder dem Einsturz eines Gebäudes führen können.

Kompetente Materialien

Hochwertige Materialien garantieren die nötige Fähigkeit des Gebäudes jene Energien zu absorbieren, die bei Erschütterungen in es eingeleitet werden. Zerbrechliche und unregelmäßige Materialien neigen eher zum Versagen. Lehmwände oder Wände aus unbewehrtem Lehmziegel-, Ziegel oder Hohlblockmauerwerk sind äußerst gefährlich. Unbewehrtes Mauerwerk eignet sich nur zur Ausfachung eines Stabtragwerkes.

Qualität der Konstruktion

Neben der Wahl der richtigen Materialien und der richtigen Gestaltung, ist eine gute Bauleitung, technische Überwachung und Qualitätskontrolle unerlässlich. Ein Erdbeben findet mit Sicherheit die Nachlässigkeiten und Fehler, die beim Bau begangen wurden.

Fähigkeit Energie zu absorbieren

Die Konstruktion muss in der Lage sein durch Erdbeben hervorgerufen Deformationen in ihren Komponenten aufzunehmen, ohne dass dabei größere Schäden entstehen. Wenn ein Gebäude nicht flexibel und gleichzeitig robust ist besteht die Gefahr, das es bereits beim Beginn eines Erdbebens Schaden durch Deformation nimmt. Eine starre Konstruktion birgt die Gefahr plötzlich und ohne Vorwarnung einzustürzen.

Befestigung der Ausbauteile und Installationen

Ausbauteile, wie Trennwände, Fassaden und Fenster, sowie haustechnische Installationen müssen gut befestigt werden und dürfen die tragende Konstruktion nicht beeinflussen.

Die Wände in ein- und zweigeschossigen Häusern lassen sich in drei Typen unterteilen:

Diagonal ausgesteifte tragende Wände

Sie bestehen aus Schwelle, Rähm, Stielen und Diagonalstreben. Später werden sie mit Zementmörtel verputzt. Als Putzträger dienen entweder Bambusmatten oder Drahtgewebe.

Zusätzlich zu vertikalen Lasten nehmen diese Wände Horizontalkräfte aus Wind oder Erdbeben auf. Gebäudeecken, sowie die Enden jeder Wand, müssen in allen Richtungen mit Diagonalstreben versehen sein.
Tragende Wände müssen vom Fundament bis zum Dach durchgehen.

Nicht diagonal ausgesteifte tragende Wände

Diese Wände bestehen lediglich aus Schwelle, Rähm und Stielen. Sie können nur vertikale Lasten aufnehmen. Sie dürfen sich nicht kreuzen und werden dort erstellt, wo Türen oder Fenster eingebaut werden sollen.

Alle tragenden Wände folgen dem Verlauf der Streifenfundamente.

Nicht tragende Wände

Wände, die nichts weiter tragen als ihr Eigengewicht , heißen „Nicht tragende Wände“. Sie haben rein raumgliedernde Funktion. Bei Anschluss an eine orthogonale Wand übernehmen die Geschossdecken die aussteifende Funktion. 

Ausführung

Fachwerkwände setzen sich zusammen aus Bambus und/ oder Schnittholz. Dabei nennt sich das untere horizontale Element „Schwelle“, das obere „Rähm“ und vertikalen „Stiele“. Ein Wandelement kann mit Zementmörtel verputzt werden.

Als Putzträger dient Drahtgewebe, Streckmetall oder ein Bambusgeflecht, welches direkt auf das Ständerwerk genagelt wird. Auch kann eine Kombination der beiden verwendet werden und zunächst die Bambusmatte auf die Ständer genagelt werden und auf diese wiederum der metallische Putzträger.

Die Schwellen müssen mindestens den selben Querschnitt haben, wie die Stiele. Es empfiehlt sich, Rähm und Schwelle aus Schnittholz zu erstellen. Dies ermöglicht einfachere und maßgenauere Anschlüsse. Auch kann Holz Kräfte quer zur Faser besser aufnehmen als Bambus.

Auskreuzungen

Die Schwellen eines Wandelementes müssen so mit Geschossdecken und Dach verbunden werden, dass Horizontalkräfte in die tragenden Wände eingeleitet werden. Dabei ist besondere Aufmerksamkeit der festen Verbindung von Deckenplatte und tragender Wand zu schenken.
Damit Wände als Scheiben wirken müssen zumindest die Ecken mit Diagonallaschen versehen werden. Solche Laschen genügen bei Seitenverhältnissen einer Wandscheibe von maximal 1 : 1,5. Bei größeren Verhältnissen müssen Streben eingebracht werden, die die Wandfläche unterteilen.

Auch Geschossdecken und Dachflächen müssen Scheibenwirkung haben und somit diagonal ausgekreuzt werden.

Wandlängen

Zur Verteilung der Kräfte, die bei einem Erdbeben entstehen müssen die Wände folgende Eigenschaften erfüllen.

Minimale Länge:

L i≥ 0,17 * Ap

dabei ist

Li: Gesamtlänge der Wand in einer Richtung ohne Öffnungen

Ap: Gesamte Geschossfläche

Symmetrie der Wände

Wände sollten einigermaßen symmetrisch angeordnet sein. Zumindest sollen sie dieser Gleichung entsprechen:

dabei ist

Lm: Länge der jeweiligen Wand in Richtung i

b: Lotrechter Abstand von jeder einzelnen Wand bis zur Außenkante, des Rechtecks, das die Fläche der Geschossdecke umfasst.

B: Die Gesamtlänge der Gebäudeseite rechtwinklig zur betrachteten Wand

Grundlagen

Eine Geschossdecke muss ständige Lasten, wie auch Nutzlasten tragen. Ferner übernimmt sie aussteifende Funktion.
Geschossdecken sollten nicht aus einer Betonplatte bestehen, sondern sich zusammensetzen aus:

A)    horizontalen Trägern aus Bambus, Balken oder Kanthölzern, welche den Bodenaufbau tragen

B)    Bodenaufbau aus Bambus oder Metallgewebe als verlorene Schalung für Aufbeton oder Holzwerkstoffplatten, welche die Scheibenwirkung erzeugen

C)   umlaufende Schwellen in der Ebene der Aussteifung.

Wie im vorherigen Kapitel erwähnt haben Geschossdecken als eine Einheit aussteifende Wirkung. Dafür müssen die einzelnen Elemente der Geschossdecke fest miteinander verbunden werden. Die Geschossdecke selbst muss jedoch nicht biegesteif angeschlossen werden.

Geschossdeckendetails mit Deckenbalken aus Guadua auf Wandelementen mit Holzrähm

Ausführung
Es empfiehlt sich die Geschossdecke, oder zumindest die Schwellen und Rähme, aus festem Schnittholz zu erstellen. Bei einer reinen Bambus-Konstruktion müssen für die Deckenbalken je zwei Bambusstangen übereinander eingebracht werden. Dabei müssen die Stangen fest miteinander verbunden werden, z. B. mit Stahlbändern im Achsabstand von 30 bis 40 cm.
Vor den Köpfen der Bambusstangen, sowie zwischen je zwei Deckenträgern sollten Holzbretter eingebaut werden, welche die selbe Höhe haben wie die aufgedoppelten Bambusstangen. So wird eine übermäßige Verformung des Bambus verhindert. Die Bambussegmente, die auf der Deckenschwelle oder auf Wänden aufliegen sollten dabei mit Zementmörtel verfüllt werden, um Druck quer zur Faser aufnehmen zu können, bzw. zu verteilen.

Als obere Schicht empfiehlt sich Zementestrich, bewehrt mit Baustahlmatten mit einem Mindestquerschnitt von 0,5 cm²/m.
Auf dem Estrich kommen nur leichte Bodenbeläge in Betracht, z. B. farbige Kunstharzbeschichtungen, Anstriche oder Vinyl-Beläge. Von keramischen Fliesen und anderen schweren Belägen ist abzuraten.

Bei Geschossdecken aus Schnittholz beträgt der Mindestbalkenquerschnitt 12 / 4 cm bei einer Feldlänge von max. 4,00 Metern und einem Balkenabstand von max. 40 cm. Als Aufbau dienen Holzbretter oder –platten mit einer Mindestdicke von 15 mm.

Vertikale Auskreuzungen mit Brettchen verhindern ein Kippen und Beulen der Deckenbalken.

Grundlagen
Stützen nehmen vertikale und schräge Lasten auf. Stützen können aus Guadua hergestellt werden, vorausgesetzt sie sind nicht direktem Sonnenlicht und Wasser ausgesetzt. Sie müssen Abstand vom Erdreich haben. Diesen erstellt man mit Hilfe von Sockeln und Stützenfüßen.

Ausführung
Bambusstützen müssen mit angrenzenden Bauteilen fest verbunden werden. Besondere Beachtung benötigen die Detailpunkte Stütze-Sockel, Stütze-Wand, Stütze-Dach

Abhängig von eingeleiteten Lasten, Feldbreiten und Bauwerksproportionen können Stützen aus einer, zwei oder mehr Bambusstangen bestehen.

Tragende Teile müssen auch seitliche Windlasten aufnehmen. Dazu müssen entsprechende Verankerungen und Verspannungen vorgesehen werden.

Pfetten und Sparren, die Lasten der Eindeckung auf die Wände übertragen, müssen so dimensioniert sein, dass sie horizontale und vertikale Lasten übernehmen und sie müssen mit dem oberen Abschluss der tragenden Wände fest verbunden werden.

Stabverbindungen

Nagelverbindungen
Nagelverbindungen finden Verwendung bei leicht beanspruchten Anschlüssen zwischen Holz und Bambus, z. B. Rähm und Schwelle in einem Wandelement. Sie eignen sich nicht für die Verbindung von zwei oder mehr runden Bambusstangen. Wegen der Längsfasern neigt der Bambus beim Einschlag von Nägeln zum Reißen. Nagelverbindungen dienen in der Regel nur zum temporären Befestigen während der Bauarbeiten aber nicht als dauerhafte Lösung.

Bolzenverbindungen
Beim Bohren von Löchern für Bolzen muss mit hoher Drehzahl gebohrt werden.

Alle Rohrabschnitte mit Bolzen müssen mit Mörtel verfüllt werden.
Um das Segment vollständig zu füllen, muss der Mörtel genügend fließfähig sein. Es bietet sich ein Mörtel mit einem Zement-Wasser-Verhältnis 1 / 0,5 an, dabei darf das Sand-Zement-Verhältnis 4 / 1 nicht überschreiten.

Zum Verfüllen einzelner Bambussegmente bohrt man den Bambus an zwei Stellen an und füllt den Mörtel mit einem Trichter oder einer kleinen Pumpe ein. Durch die zweite Öffnung kann Luft entweichen.

Verbindungen mit Stahlbändern
Mit dieser Verbindung erstellt man gelenkige Anschlüsse. Bei Verbindungen, die auf Zug belastet werden muss der verwendete Flachstahl eine höhere Zugfestigkeit aufweisen als die verbundenen Elemente. Der Knoten darf keine größere Zugkraft als 10 kN (1000 kg) erhalten.

Strukturelle Verbindungen
Bei Bambusfertigteilbauten ist die Verbindung der Elemente innerhalb eines Wandelementes von untergeordneter Bedeutung und kann daher auch genagelt werden.
Im Gegensatz dazu sind die Anschlüsse der Fertigteile untereinander sowie an Fundament und Dach strukturell wichtig.

Folgende Anschlüsse werden unterschieden:

Verbindung Fundament-Wand
Aufgehende Mauern müssen direkt mit dem Fundament verbunden sein, entweder direkt mit dem Streifenfundament oder mit einem aufbetonierten Sockel. Wandelemente können ausschließlich aus Bambusstangen beteten oder aus Bambus- und Holzbauteilen. Es empfiehlt sich, die unterste Schwelle aus Schnittholz zu erstellen, da Bambus Querkräfte schlecht aufnehmen kann.

Verbindung mit Schwellen aus Holz
Schwellen aus Schnittholz werden mit Gewindestangen, Unterlegscheibe und Mutter am Fundament befestigt. Zwischen Holz und Beton muss eine Sperrschicht eingebaut werden.

Verbindung mit Schwellen aus Bambus
In diesem Fall muss die Mauer mit vertikalen Verbindungselementen angeschlossen werden, genau wie beim Anschluss von Bambusstützen. Der Bambus darf nicht mit dem Boden, dem Beton oder Mauerwerk in direktem Kontakt stehen. Daher ruht der Bambus auf einem Stützenfuß Metall oder einem anderen wasserfesten Material. 

Die Lasten werden über den Stützenfuß auf das Fundament übertragen. 

Zugkräfte werden über eine Bolzenverbindung übertragen. Der Bolzen durchdringt das erste oder zweite Bambussegment. Dieses und das darunterliegende Segment wird mit Mörtel verfüllt, wozu es unten mit einem Knoten abschließen muss. Der Bolzen wird über Flachstahlanker oder Rundstahllaschen, die in das Fundament eingegossen sind, mit diesem verbunden. Diese Verbindung überträgt nur Zug und ist eine Ergänzung des Stützenfußes. Es ist nicht nötig, an einer Stütze in beiden Achsenrichtungen Zuganker anzubringen.

Der Stützenfuß muss auch Schubkräfte vom Bambus auf das Fundament übertragen. Dazu muss die Bambusstütze eingefasst werden. Ein solches eingespanntes Auflager muss mindestens alle 4 Meter, an den Ecken des Gebäudes, sowie an großen Öffnungen eingebaut werden.

Am besten eignet sich dafür ein Metallrohr mit mindestens 3,2 mm Wandstärke, in welches das Ende des Bambus eingebaut wird. Dieses Rohr wird in das Fundament eingegossen.

 Um eine schub- und zugfeste Verbindung zu erhalten kann man auch die Bambusstange direkt in das Fundament setzen. Dabei muss allerdings eine bituminöse Abdichtung als Trennung zwischen Bambus und Beton eingebaut werden.

Verbindungen von Wandelementen
Wände können in einer oder in verschiedenen Ebenen verlaufen.

Wände in einer Ebene
Bei Verbindungen mit Bolzen, und Muttern müssen immer mindestens zwei Verbindungen, jeweils in den Drittelpunkten, eingebaut werden. Der Bolzendurchmesser muss mindestens 9,5 mm betragen.

Wände in verschiedenen Ebenen
In Eckpunkten müssen Bolzen in beiden Achsenrichtungen eingebracht werden. Dies gilt für Bambus, wie auch für Eckverbindungen in Schnittholz-Konstruktionen.

Verbindungen zwischen Wänden und Dach
Bei Konstruktionen aus Schnittholz ist die Verbindung analog zum Fundamentanschluss zu erstellen. Es werden Bolzen durch Rähm und Dachträger geführt und verschraubt.

Bei Konstruktionen aus Bambus müssen die vertikalen Stützen mit den Balken verbunden werden. Dazu wird das oberste Segment der Bambusstütze mit Mörtel gefüllt und in den feuchten Mörtel ein Bolzen eingesteckt. Der obere Rand des Rohres muss mit einer Zwinge gegen Aufreißen gesichert werden.

Bei elementierten Wänden muss ein umlaufender Balken mit den Wänden verbunden werden, auf den später das Dach aufgesetzt wird. Dieser erhält die Funktion eines Ringbalkens und muss daher an den Ecken verbunden werden.

Die Dacheindeckung muss im Traufbereich direkt mit diesem Balken verbunden werden.

Ist ein großer Dachüberstand als konstruktiver Holzschutz gewünscht, oder eine Veranda geplant, kann man diesen Überstand mit Kopfbändern erstellen. Diese sollten dabei eine Neigung von mindestens 60° haben.