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Seismische Mikrozonierung in Kiel: Untergrunddynamik realistisch abbilden

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Kiel ist seismisch ruhig, aber geotechnisch anspruchsvoll. Die weichen holozänen Beckenfüllungen der Förde, oft bis in 15 Meter Tiefe mit organischen Schluffen und Torflinsen durchsetzt, modifizieren jedes ankommende Wellenfeld drastisch. Wer hier ein Mikrozonierungsgutachten erstellen muss, braucht mehr als eine regionale Gefährdungskurve – es geht um die lokale Impedanzkontraste, die in der Hafenstadt das Schadensbild im Ernstfall bestimmen. In unserer Laborpraxis kombinieren wir tiefenaufgelöste Scherwellenprofile mit bodendynamischen Laborkennwerten, um die tatsächlichen Resonanzeigenschaften des Bauwerksstandorts zu erfassen. Oft zeigt sich, dass die weichen Kleischichten in Stadtteilen wie Gaarden oder Wik die Bodenbewegung gegenüber dem felsigen Untergrund im Düsternbrooker Geesthang um den Faktor 2 bis 3 verstärken können.

Die Eigenperiode des Baugrunds in der Kieler Förde liegt oft zwischen 0,4 und 0,8 Sekunden – kritisch nah an der Periode mehrgeschossiger Wohnbauten.

Unser Ansatz

Kiel liegt in der Erdbebenzone 0 nach DIN EN 1998-1/NA, was viele Bauherren zur Annahme verleitet, detaillierte seismische Standortuntersuchungen seien entbehrlich. Diese Sicht greift zu kurz, sobald die Baugrundklasse C oder S nach DIN 4149 ins Spiel kommt – und genau das ist im Kieler Stadtgebiet fast flächendeckend der Fall. Der holozäne Fördeschlick erreicht oft undrainierte Scherfestigkeiten unter 15 kPa, während die eingelagerten Sandlinsen bei dynamischer Anregung zur Porenwasserüberdruckentwicklung neigen. Für die seismische Mikrozonierung setzen wir im Labor den resonant column Apparat ein, ergänzt durch zyklische Triaxialversuche an ungestörten Sonderproben. Die gewonnenen Module G/Gmax und Dämpfungskurven fließen direkt in die 1D- oder 2D-Wellenausbreitungsanalyse ein. Ergänzend lassen sich mit einem CPT-Versuch die erforderlichen Scherwellengeschwindigkeiten in-situ verifizieren, ohne dass der gestörte Schichtverband durch eine Bohrung verfälscht wird.
Seismische Mikrozonierung in Kiel: Untergrunddynamik realistisch abbilden
Technisches Referenzbild — Kiel

Örtliche Baugrundfaktoren

Bei einem unserer Projekte im Stadtteil Neumühlen-Dietrichsdorf stand ein mehrgeschossiger Wohnungsbau auf einer sanft geneigten Moränenkuppe an. Das Baugrundgutachten wies einen oberflächennahen Geschiebemergel aus, der auf den ersten Blick standsicher wirkte. Erst die Kombination aus MASW-Messung und seismischer Konuspenetration zeigte, dass der Mergel nur eine 2,5 Meter mächtige Deckschicht über vorbelastetem Beckenschluff bildet. Die Spektralanalyse förderte eine Eigenperiode des Untergrunds zutage, die fast deckungsgleich mit der zu erwartenden Bauwerksperiode lag – ein klarer Fall für konstruktive Entkopplung. Ohne die standortspezifische Mikrozonierung wäre das Gebäude im Resonanzfall mit Verstärkungsfaktoren um 3,8 beaufschlagt worden. Solche Befunde sind in der Kieler Förde keine Seltenheit, gerade dort, wo die quartäre Schichtenfolge kleinräumig wechselt.

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Technische Parameter

ParameterTypischer Wert
Messverfahren In-situMASW, Refraktionsseismik, Downhole-Logging
LabormessgrößenGmax, G/G0-Kurve, Dämpfung D, Porenwasserdruckverhalten
Geräteeinsatz LaborResonant Column, zyklischer Triaxialversuch
Normative GrundlageDIN EN 1998-1/NA, DIN 4149, DIN 45672
AuswerteparameterVs30, T0, Verstärkungsfaktor Fa, Spektralbeschleunigung
BerichtsumfangGefährdungskarte, Antwortspektren, Bodenklasse nach EC8
Typische Erkundungstiefe30 bis 50 m u. GOK je nach Baugrundmodell

Zugehörige Fachleistungen

01

Standortspezifisches Antwortspektrum

Ermittlung der elastischen Bodenkennwerte über Resonant-Column- und zyklische Triaxialversuche an Sonderproben. Berechnung des Bemessungsspektrums nach EC8 mit 1D-Wellenausbreitung unter Berücksichtigung der lokalen Schichtfolge.

02

Mikrozonierung für Quartiersplanung

Flächenhafte Kartierung der seismischen Baugrundklassen mittels MASW-Transekten und Rammkernsondierungen. Ableitung von Gefährdungsstufen und Verstärkungsfaktoren für das gesamte Plangebiet.

Normativer Rahmen

DIN EN 1998-1/NA:2011-01 – Erdbebenbemessung, Nationaler Anhang, DIN 4149:2005-04 – Erdbebengerechtes Bauen (für Bestandsbewertung), DIN 45672:2009-04 – Schwingungsmessungen in der Umgebung von Bauwerken

Fragen und Antworten

Ist eine seismische Mikrozonierung in Kiel überhaupt erforderlich, wenn die Erdbebenzone 0 gilt?

Auch in der Erdbebenzone 0 kann eine Mikrozonierung geboten sein, wenn empfindliche Infrastruktur, hohe Bauwerksklassen oder schwierige Baugrundverhältnisse vorliegen. In Kiel mit seinen mächtigen Weichschichten empfehlen wir die Untersuchung immer dann, wenn die Baugrundklasse C oder S erreicht wird und Resonanzphänomene zu erwarten sind.

Was kostet eine seismische Mikrozonierung für ein Einzelbauvorhaben in Kiel?

Für ein Einzelbauvorhaben mit zwei bis drei Sondierpunkten und begleitenden Labortests bewegen sich die Kosten je nach Erkundungstiefe und Probenanzahl zwischen €3.390 und €15.830. Der Aufwand steigt mit der Anzahl der dynamischen Laborversuche und dem erforderlichen Detaillierungsgrad des Antwortspektrums.

Welche Bodenkennwerte liefern Sie für die numerische Modellierung?

Wir liefern den kompletten Satz an dynamischen Kenngrößen: maximale und sekantenbezogene Schubmoduln, die normierte Moduldegradationskurve G/Gmax, die materialspezifische Dämpfungskurve sowie die volumenbezogene Masse. Auf Wunsch ergänzen wir Porenwasserdruckparameter aus undrainierten zyklischen Triaxialversuchen.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Kiel und Umgebung.

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