In Jena bestimmt nicht allein die Entfernung zum seismisch aktiven Egergraben das Risiko – die flach unter dem Stadtzentrum anstehenden Ton- und Mergelsteine des Oberen Muschelkalks können in bestimmten Frequenzbändern eine erhebliche Resonanzverstärkung zeigen. Wir haben in den letzten Jahren mehrere Projekte entlang der Saaleaue begleitet, wo quartäre Kies-Sand-Wechselfolgen über dem Festgestein lagern und bei ungünstiger Mächtigkeit die Bodenbewegung an der Oberfläche um den Faktor 2 bis 3 gegenüber dem Referenzfels erhöhen. Die seismische Mikrozonierung liefert hier nicht nur ein globales Spektrum für das Stadtgebiet, sondern ortskonkrete Antwortspektren nach DIN EN 1998-1, die direkt in die Tragwerksplanung einfließen. Für das Technologiezentrum Jena-Süd haben wir kürzlich eine kombinierte Kampagne mit MASW und Bohrlochgeophonen durchgeführt, weil die dortigen residualen Hanglehme eine stark richtungsabhängige Anisotropie aufweisen. Wer in Saalebögen mit Auelehm-Auflage baut, muss die Periodenverlängerung im weichen Horizont realistisch abbilden – globale Default-Spektren aus der Erdbebenzonenkarte greifen hier zu kurz.
Das seismische Antwortspektrum eines Standorts in Jena kann sich auf 200 Meter Distanz um 40 % unterscheiden – allein wegen unterschiedlicher Mächtigkeit der quartären Talfüllung.
Standortspezifische Faktoren
Ein mehrgeschossiger Stahlbetonbau am Rand der Jenaer Kernberg-Verwerfung, den wir Ende 2023 begutachtet haben, stand auf einer scheinbar günstigen Wechselfolge aus Kalk- und Tonstein. Erst die detaillierte Mikrozonierung deckte auf, dass eine weiche Mergelsteinlage in 12 Meter Tiefe bei 2,5 Hz eine ausgeprägte Impedanzkontrast-Resonanz erzeugt – genau im Eigenfrequenzbereich des geplanten 8-geschossigen Tragwerks. Ohne diesen Nachweis wäre die Struktur nach Standardbemessung ausgelegt worden und hätte bei einem moderaten Nahbeben im Egergraben mit einer um 60 % erhöhten Horizontalbeschleunigung im obersten Stockwerk reagiert. Die Konsequenz: Wir haben das Antwortspektrum lokal angepasst und der Tragwerksplaner konnte die Bewehrungsführung in den Stützen des dritten Obergeschosses gezielt verstärken, ohne das gesamte Gebäude umzukonstruieren. In Jena mit seiner heterogenen Trias-Geologie – Muschelkalk, Buntsandstein, quartäre Rinnenfüllungen – ist die pauschale Zuordnung zu einer Baugrundklasse ohne Mikrozonierung ein kalkulierbares, aber unnötiges Risiko. Die Investition in die standortspezifische dynamische Analyse amortisiert sich bereits bei der ersten vermiedenen Überdimensionierung oder – gravierender – bei einem nicht eingetretenen lokalen Versagen.
Normativer Rahmen
DIN EN 1998-1:2010-12 + Nationaler Anhang DIN EN 1998-1/NA:2021-07 (Eurocode 8, Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben), DIN 4149:2005-04 (Historische Referenz für Erdbebenzonen, in Jena teilweise noch in Bestandsgutachten), DGGT-Empfehlung Nr. 19: Seismische Standortcharakterisierung, DIN 45669-1:2010-09 (Messung von Schwingungsimmissionen)
Häufige Fragen
Was kostet eine seismische Mikrozonierung für ein Grundstück in Jena?
Für ein einzelnes Baugrundstück in Jena liegen die Kosten je nach Methodenkombination zwischen 3.820 und 14.710 Euro. Eine reine aktive MASW-Messung mit zwei Profilen liegt am unteren Ende, während eine vollständige Kampagne mit passivem Array, Bohrlochgeophysik und synthetischen Zeitverläufen im oberen Bereich angesiedelt ist.
Ab welcher Bauwerkshöhe ist in Jena eine Mikrozonierung nach DIN EN 1998-1 erforderlich?
Eine Pflicht zur standortspezifischen Untersuchung besteht formal für Bauwerke der Bedeutungskategorie III und IV – das betrifft in Jena beispielsweise Schulen, Krankenhäuser und große Gewerbebauten. Aber auch für Wohngebäude ab etwa 6 Geschossen auf weichen Saale-Sedimenten empfehlen wir die Mikrozonierung, weil die Standardantwortspektren die lokale Resonanzverstärkung nicht abbilden.
Welche Bodenkennwerte liefert die Mikrozonierung für den Tragwerksplaner?
Das zentrale Ergebnis ist das elastische Antwortspektrum für 5 % Dämpfung am Standort, bezogen auf das Referenz-Felsspektrum. Zusätzlich erhält der Planer die Scherwellengeschwindigkeit vs30, die Baugrundklasse nach DIN EN 1998-1, Bodenverstärkungsfaktoren in Terzbändern und auf Wunsch synthetische Beschleunigungszeitverläufe für die Zeitverlaufsberechnung.
Wie lange dauert eine Mikrozonierungs-Kampagne in Jena von der Messung bis zum Bericht?
Die Feldmessungen vor Ort in Jena nehmen in der Regel einen bis zwei Tage in Anspruch. Die Datenverarbeitung, Inversion der Dispersionskurven und die Erstellung des geophysikalischen Berichts mit allen Antwortspektren dauern anschließend etwa drei bis vier Wochen. Bei dringenden Projekten ist eine Express-Auswertung innerhalb von 10 Werktagen möglich.
