MASW / VS30 – Scherwellengeschwindigkeit in Jena zuverlässig bestimmen

Das Saaletal bei Jena ist geologisch geprägt von Muschelkalk-Schichten, die von quartären Lockersedimenten überlagert werden – eine Kombination, die im Erdbebenfall zu unerwarteten Resonanzeffekten führen kann. Genau hier setzt die seismische Mikrozonierung an, bei der die mittlere Scherwellengeschwindigkeit bis 30 Meter Tiefe (VS30) den entscheidenden Kennwert liefert. Die DIN EN 1998-1/NA:2021-07 stuft den Standort Jena in die Erdbebenzone 1 ein, aber lokale Verstärkungen durch weiche Auelehm- und Lössböden sind nicht selten. Unsere MASW-Messkampagnen entlang der Saale-Aue haben wiederholt VS30-Werte unter 300 m/s aufgezeigt, was direkte Auswirkungen auf das Antwortspektrum und die gewählte Bauwerksklasse hat. Für Gründungen auf den Kalkstein-Rücken westlich der Stadt registrieren wir hingegen regelmäßig Werte über 800 m/s – ein Unterschied, den die reine Kartenauswertung oft verschleiert.

Ein VS30-Wert unter 300 m/s in der Saale-Aue bedeutet für Tragwerksplaner: Antwortspektrum Typ 2 nach DIN EN 1998-1 – mit Konsequenzen für das gesamte Gründungskonzept.

Methodik und Umfang

Vor Ort in Jena setzen wir ein 48-Kanal-Seismiksystem mit 4,5-Hz-Geophonen ein, das sowohl aktive Quellen (Vorschlaghammer, beschleunigtes Fallgewicht) als auch passive Langzeitregistrierungen des mikroseismischen Rauschens ermöglicht. Die aktive MASW deckt Frequenzen von 5 bis 30 Hz ab und erreicht je nach Untergrund Erkundungstiefen von 25 bis 40 Metern; die passive Methode (ReMi) extrahiert aus Verkehrserschütterungen der nahen B88 und Straßenbahnlinien Oberflächenwellen bis unter 2 Hz und tastet so bis in Tiefen von 60 Metern ab. Die Auswertung der Dispersionskurven erfolgt iterativ über genetische Algorithmen, die wir gegen synthetische Modelle abgleichen – ein Verfahren, das die Mehrdeutigkeit der Inversion drastisch reduziert. Ergänzend zur Scherwellengeschwindigkeit ziehen wir bei Bedarf die Korngrößenanalyse heran, um die dynamischen Steifigkeitsmodule mit der granulometrischen Zusammensetzung des Saalekieses zu korrelieren.

Standortspezifische Faktoren

Der häufigste Fehler bei Bauvorhaben in Jena ist die Übernahme des Standard-Antwortspektrums ohne standortspezifische VS30-Bestimmung. Gerade in den Hanglagen zwischen Lobeda und dem Zentrum treffen Bebauungspläne auf wechselhafte Untergrundverhältnisse: Kalkstein in wenigen Metern Tiefe neben mächtigen Auelehm-Paketen. Wer hier mit pauschalen Baugrundklassen kalkuliert, riskiert eine Unterbemessung der Erdbebenersatzlasten – oder eine unwirtschaftliche Überdimensionierung. Ein zweiter kritischer Punkt sind Setzungsprognosen unter dynamischer Last: Ohne das vollständige VS-Profil lassen sich weder die zyklische Schubdehnung noch die Verflüssigungsneigung des anstehenden Saalekieses zuverlässig beurteilen. Wir haben in Jena mehrere Projekte begleitet, bei denen die nachträgliche MASW-Messung eine Neubewertung der Gründung erzwang, weil die ursprüngliche Baugrunduntersuchung nur auf Sondierungen ohne Scherwelleninformation beruhte.

Typische Werte

Parameter	Typischer Wert
Erkundungstiefe (aktiv)	25–40 m
Erkundungstiefe (passiv ReMi)	bis 60 m
Geophon-Abstand	2 m / 5 m linear
Quelltyp aktiv	Vorschlaghammer 8 kg / Fallgewicht 50 kg
Auswerteverfahren	Genetische Algorithmen + synthetische Modellierung
Klassifikation nach	DIN EN 1998-1/NA:2021-07
Berichtsumfang	VS30, VS-Profil, Bodenklasse A–E

Weitere Fachleistungen

Aktive MASW-Messung

48-Kanal-Linearaufstellung mit Vorschlaghammer oder Fallgewicht. Ideal für Gründungsuntersuchungen bis 30 m Tiefe und die direkte VS30-Klassifikation nach Eurocode 8.

Passive ReMi-Messung

Langzeitregistrierung mikroseismischen Rauschens zur Erkundung tieferer Schichten bis 60 m. Nutzt Verkehrserschütterungen der B88 und Straßenbahn Jena als natürliche Signalquelle.

Kombinierte MASW + Refraktionsseismik

Gleichzeitige Erfassung von P- und S-Wellen-Geschwindigkeiten für die Berechnung dynamischer Steifigkeitsmodule (Gmax, Edyn) – essentiell für Setzungsprognosen unter zyklischer Last.

Häufige Fragen

Was kostet eine MASW-Messung in Jena?

Für eine aktive MASW-Messung mit 48 Geophonen und Auswertung inklusive VS30-Bericht liegen die Kosten je nach Profillänge und Zugänglichkeit zwischen €1.380 und €2.600. Passive ReMi-Messungen oder kombinierte Profile mit Refraktionsseismik erhöhen den Aufwand entsprechend.

Wie lange dauert es vom Messtermin bis zum Bericht?

Die Feldmessung selbst nimmt je nach Profilanzahl einen halben bis einen ganzen Tag in Anspruch. Die Auswertung der Dispersionskurven und die Inversionsmodellierung liefern wir innerhalb von 5 Werktagen – bei dringenden Projekten auch beschleunigt in 48 Stunden.

Welche Baugrundklasse ergibt sich aus der VS30-Messung?

Die DIN EN 1998-1 definiert die Klassen A (VS30 über 800 m/s) bis E (unter 180 m/s). In Jena treffen wir in der Saale-Aue häufig Klasse C oder D an, auf den Muschelkalk-Rücken dagegen Klasse A oder B. Der Bericht enthält die exakte Klassifikation und das resultierende elastische Antwortspektrum.

Kann MASW auch auf beengten innerstädtischen Grundstücken gemessen werden?

Ja, die lineare Auslage mit 48 Geophonen erfordert zwar rund 100 Meter freie Strecke, wir können das Profil jedoch flexibel um Hindernisse legen oder auf kürzere Arrays mit engerem Geophonabstand ausweichen. Die passive ReMi-Methode kommt sogar mit einer einzigen Aufstellung aus und ist ideal für beengte Verhältnisse in der Jenaer Altstadt.

Reicht eine MASW-Messung für das Baugrundgutachten aus?

Die MASW liefert das Scherwellenprofil und die Baugrundklasse – für ein vollständiges Gutachten sind jedoch zusätzlich Aufschlussbohrungen oder schwere Rammsondierungen erforderlich, die wir mit unserer SPT-Bohrung kombinieren. Erst die Korrelation von seismischen Geschwindigkeiten mit Sondierergebnissen ergibt ein belastbares geotechnisches Modell.