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Erschütterungsmessungen Bauarbeiten an der Leonhardstrasse Gebäude der ETH bezeichnet die Umgebungsvibration alle Erschütterungen, die an einem durchschnittlichen Tag das Gebäude zum Schwingen

Seit Ende März lösen die Bauarbeiten für ein neues ETH-Gebäude an der Leonhardstrasse immer wieder kleinere Explosionen aus, die in den Nachbargebäuden gehört und verspürt werden. Der SED installierte aus diesem Grund 13 seismische Sensoren im NO Gebäude der ETH, welches nur wenige Meter von der Baustelle entfernt liegt. Neun Sensoren wurden auf jedem Stockwerk an den nordöstlichen Ecken des Gebäudes platziert. Weitere vier Sensoren verteilten die Techniker im Gebäude auf die Stockwerke B, F, H und J. Die Sensoren zeichneten während zwei Wochen auf, wie sich die Explosionen auf die Gebäudestruktur auswirkten. Die Überwachung hat zum Ziel, die Amplituden der Gebäudebewegungen aufzuzeichnen und die Gebäudedynamik bei unterschiedlichen Amplitudenniveaus zu vergleichen. Damit lässt sich im Detail beobachten, wie das Gebäude auf Erschütterungen reagiert.

Erste Aufzeichnungen verweisen darauf, dass die Explosionen verglichen mit den Umgebungsvibrationen zu merklich höheren Amplituden bei den Geschwindigkeitsaufzeichnungen führen. Die maximal gemessene Geschwindigkeit während der Explosionen beträgt im Keller des Gebäudes 1 mm/s und auf dem Dach 0.5 mm/s. Zum Vergleich: Ohne Einflüsse aus der Baustelle belaufen sich die Geschwindigkeiten auf 0.003 mm/s im Keller und 0.01 mm/s auf dem Dach. Trotz diesen erhöhten Werten sind die Auswirkungen der Explosionen auf die Eigenfrequenz des Gebäudes vernachlässigbar, da die Amplituden auf dem Dach nach wie vor kleiner sind als jene im Keller. Die Stockwerkschiefstellungen übersteigen auch unter Einbezug der Geschwindigkeitsaufzeichnungen kaum die Amplituden der Umgebungsvibrationen. Die maximale Schiefstellung zwischen den Stockwerken betrug 10-7 m/m, wobei erste Risse erst ab einer Abdriftung von mehr als 10-4 m/m zu erwarten sind (also bei mehr als 1000-fach stärkeren Bewegungen).

Das Gebäude reagiert auf alltägliche Umgebungsvibrationen mit Resonanzen zwischen 3 und 4 Hz. Die Energie der Explosionen liegt demgegenüber bei Frequenzen von über 20 Hz, weshalb sie die Eigenfrequenz des Gebäudes nicht anregen.

Erschütterungsmessungen 2

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die durch die Baustelle an der Leonhardstrasse verursachten Explosionen ziemlich hohe Amplituden auslösten, welche von Personen im näheren Umfeld versprürt wurden. Dennoch führen die Bauarbeiten zu keinen Schäden am NO Gebäude, da sie hierfür die Resonanzfrequenz des Gebäudes zu wenig anregen.

Der SED plant, bis Ende September weitere Messungen vorzunehmen. Die gewonnenen Daten werden im SED Archiv gespeichert und sind auf dem Arclink Server (arclink.ethz.ch; Station Name: NOETH) für wissenschaftliche Zwecke zugänglich. Das Monitoring findet in Zusammenarbeit mit dem Institut für Baustatik und Konstruktion (IBK) statt.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie in folgender Publikation: Michel C., Guéguen P., Bard P.Y. “Dynamic parameters of structures extracted from ambient vibration: an aid for the seismic vulnerability assessment of existing buildings”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 28(8), (593-604), August 2008.

Unterstützung: Franz Weber und Clotaire Michel installierten das temporäre Netzwerk. Das SED Archiv wird vom E-lab unterhalten. Der Arclink Server, welcher den Zugang zu den Messdaten gewährt, wurde von Carlo Cauzzi gestaltet und unterhalten.