Seismische Mikrozonierung in Solingen: Belastbare Bodenkennwerte für erdbebensicheres Bauen

Die Klingenstadt Solingen liegt am Rand des Rheinischen Schiefergebirges. Der Übergang von den devonischen Festgesteinen der Bergischen Hochflächen zu den quartären Lockersedimenten der Rheinterrassen erzeugt einen geologisch komplexen Untergrund. Diese Wechsellagerung ist der Grund, warum die DIN EN 1998-1/NA in Verbindung mit dem nationalen Anhang für Solingen keine pauschalen Spektralwerte akzeptiert, sondern eine standortspezifische seismische Mikrozonierung fordert. Die Baugrundklasse wechselt hier auf kurzer Distanz zwischen Fels der Klasse A und tiefgründigen Verwitterungsböden der Klasse C. Unsere Untersuchungen kombinieren geophysikalische Feldmessungen mit der Korngrößenanalyse im Labor, um das dynamische Verhalten des Solinger Untergrunds präzise abzubilden. Für tiefgründige Aufschlüsse setzen wir die SPT-Bohrung ein, um die Scherwellengeschwindigkeit in den Lockersedimenten zu bestimmen.

Die Hanglagen Solingens können seismische Bodenbeschleunigungen lokal um das Drei- bis Vierfache verstärken – ein unterschätzter Faktor bei der Bauwerksauslegung.

Methodik und Umfang

Die Topografie Solingens mit ihren steilen Kerbtälern und den hochgelegenen Terrassenflächen beeinflusst die seismische Antwort des Bodens erheblich. Während die Wupperterrassen oft eine geringe Gefährdung aufweisen, zeigen die mit Verwitterungslehm gefüllten Hanglagen ein Resonanzverhalten, das die Bodenbeschleunigung lokal um das Zwei- bis Dreifache verstärken kann. Unser Ansatz kombiniert aktive und passive seismische Verfahren: Die MASW-Messung liefert ein durchgängiges Profil der Scherwellengeschwindigkeit bis in 30 Meter Tiefe. Parallel dazu erfassen wir mit der seismischen Refraktion die Geometrie der Felsoberkante, die im Raum Gräfrath oft unregelmäßig ausgebildet ist. Die Ergebnisse werden in einem dreidimensionalen Untergrundmodell zusammengeführt. Daraus leiten wir standortspezifische elastische Antwortspektren ab, die die normativen Vorgaben der DIN EN 1998-1/NA erfüllen und eine wirtschaftlichere Bemessung ermöglichen als das konservative Regelspektrum.

Standortspezifische Faktoren

Ein Neubauprojekt an der Cronenberger Straße in Solingen-Mitte verdeutlichte kürzlich die Risiken fehlender Mikrozonierung. Das Baufeld wies oberflächlich einen steifen Ton der Klasse B auf. Erst die ergänzende Bohrkampagne deckte in 8 Metern Tiefe eine weiche Schlufflinse auf, die im Erdbebenfall zu Setzungsdifferenzen infolge zyklischer Verflüssigung hätte führen können. Die Bemessung nach Regelantwortspektrum hätte diese Schwachstelle nicht erkannt. Erst die Kombination aus CPT-Versuch und Scherwellenmessung vor Ort identifizierte die kritische Schicht. Die Verflüssigungsgefahr ist in Solingen zwar geringer als in Flussniederungen, aber in den Auelehmen der Wupper und der Nebenbäche durchaus relevant. Ein standortspezifisches Spektrum verhindert sowohl Unterbemessung als auch unwirtschaftliche Überdimensionierung.

Typische Werte

Parameter	Typischer Wert
Untersuchungstiefe (MASW)	bis 30 m unter GOK
Scherwellengeschwindigkeit vₛ,₃₀	nach DIN EN 1998-1/NA
Baugrundklasse	A, B, C nach DIN EN 1998-1
Antwortspektrum	standortspezifisch, elastisch
Laborversuche (zyklisch)	Resonant-Column, zykl. Triaxial
Berichtsumfang	Gutachten mit Spektralbeschleunigungen
Normative Grundlage	DIN EN 1998-1/NA:2021

Zugehörige Fachleistungen

Geophysikalische Feldmessungen

Aktive und passive Verfahren zur Ermittlung der Scherwellengeschwindigkeit (vₛ). MASW und Refraktionsseismik für Tiefenprofile bis 30 m unter GOK.

Aufschluss- und Laborprogramm

Kernbohrungen und SPT-Sondierungen nach DIN EN ISO 22475-1. Bestimmung der bodenmechanischen Kennwerte und der Korngrößenverteilung im akkreditierten Labor.

Standortspezifische Antwortspektren

Berechnung elastischer Antwortspektren für den Bemessungsfall. Berücksichtigung von Topografie-Effekten und Baugrund-Bauwerk-Wechselwirkung.

Gutachten und Beratung

Erstellung des Geotechnischen Berichts nach DIN 4020 mit seismischem Teil. Beratung zur wirtschaftlichen Auslegung der Tragwerksbemessung.

Fragen und Antworten

Wann ist eine seismische Mikrozonierung in Solingen erforderlich?

Immer dann, wenn die Regelantwortspektren der DIN EN 1998-1/NA den Untergrund nicht zutreffend abbilden. Das ist in Solingen aufgrund der geologischen Heterogenität bei Bauwerken der Bedeutungskategorien III und IV sowie bei tiefgründigen Weichbodenschichten der Fall.

Welche Kosten entstehen für eine Mikrozonierung in Solingen?

Die Kosten liegen je nach Untersuchungsumfang und Anzahl der Messprofile zwischen 3.720 und 14.370 Euro. Ausschlaggebend sind die Anzahl der geophysikalischen Messlinien und der erforderlichen Aufschlüsse.

Wie lange dauert eine standortspezifische Gefährdungsanalyse?

Von der Feldmessung bis zum finalen Gutachten vergehen in der Regel drei bis fünf Wochen. Zwei Wochen entfallen auf die Laborversuche, eine weitere auf die numerische Modellierung und Berichterstellung.

Welchen Vorteil bietet ein standortspezifisches Spektrum gegenüber dem Regelspektrum?

Das Regelspektrum ist konservativ und kann zu einer Überdimensionierung des Tragwerks führen. Ein standortspezifisches Spektrum bildet die realen Untergrundverhältnisse ab, reduziert die Bemessungsbeschleunigungen oft um 20 bis 30 Prozent und ermöglicht eine wirtschaftlichere Bauweise.