Seismische Gefährdung

Eine seismische Gefährdung ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Erdbeben in einem bestimmten geografischen Gebiet, innerhalb eines bestimmten Zeitfensters und mit einer Bodenbewegungsintensität, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, auftritt. Auf der Grundlage einer solchen Gefährdungsabschätzung kann das Risiko bewertet und in Bereichen wie Bauvorschriften für Standardgebäude, Entwurf größerer Gebäude und Infrastrukturprojekte, Flächennutzungsplanung und Festlegung von Versicherungstarifen berücksichtigt werden. Die Studien zur seismischen Gefährdung können auch zwei Standardmaße für die zu erwartende Bodenbewegung liefern, die beide verwirrenderweise mit MCE abgekürzt werden: das einfachere probabilistische Maximum Considered Earthquake (oder Event ), das in Standardbauvorschriften verwendet wird, und das detailliertere und deterministische Maximum Credible Earthquake, das in die Planung größerer Gebäude und ziviler Infrastrukturen wie Dämme oder Brücken einfließt. Es ist wichtig zu klären, von welchem MCE die Rede ist.

Oberflächenbewegungskarte für ein hypothetisches Erdbeben im nördlichen Teil der Hayward-Verwerfungszone und ihrer mutmaßlichen nördlichen Verlängerung, der Rodgers Creek-Verwerfungszone

Berechnungen zur Bestimmung der seismischen Gefährdung wurden erstmals 1968 von C. Allin Cornell formuliert und können je nach Bedeutung und Verwendung recht komplex sein. Die regionalen geologischen und seismologischen Gegebenheiten werden zunächst auf Quellen und Muster des Auftretens von Erdbeben in der Tiefe und an der Oberfläche anhand von Seismometeraufzeichnungen untersucht; anschließend werden die Auswirkungen dieser Quellen im Verhältnis zu den örtlichen geologischen Gesteins- und Bodentypen, Hangneigung und Grundwasserbedingungen bewertet. Auf diese Weise werden Zonen ähnlicher potenzieller Erdbebenerschütterungen ermittelt und in Karten eingezeichnet. Die bekannte San-Andreas-Verwerfung ist als lange, schmale, elliptische Zone mit größerem Bewegungspotenzial dargestellt, wie viele Gebiete entlang der Kontinentalränder, die mit dem pazifischen Feuerring verbunden sind. Zonen höherer Seismizität im Inneren des Kontinents können der Ort für Intraplattenbeben sein) und werden in der Regel als breite Gebiete dargestellt, die auf historischen Aufzeichnungen beruhen, wie das New-Madrid-Erdbeben von 1812, da spezifische verursachende Verwerfungen im Allgemeinen nicht als Erdbebenquellen identifiziert werden.

Jeder Zone werden Eigenschaften zugeordnet, die mit dem Quellenpotenzial in Verbindung stehen: wie viele Erdbeben pro Jahr, die maximale Größe der Erdbeben (maximale Magnitude) usw. Schließlich werden für die Berechnungen Formeln benötigt, die die erforderlichen Gefahrenindikatoren für eine bestimmte Erdbebengröße und -entfernung angeben. Einige Bezirke bevorzugen zum Beispiel die Verwendung der Spitzenbeschleunigung, andere die der Spitzengeschwindigkeit, und anspruchsvollere Anwendungen erfordern Antwortspektralordinaten.

Das Computerprogramm integriert dann über alle Zonen und erstellt Wahrscheinlichkeitskurven für den wichtigsten Bodenbewegungsparameter. Das Endergebnis gibt die „Chance“ an, dass ein bestimmter Wert innerhalb einer bestimmten Zeitspanne überschritten wird. Standardbauvorschriften für Hausbesitzer könnten sich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1:500 Jahren befassen, während Kernkraftwerke einen Zeitrahmen von 10.000 Jahren berücksichtigen. Eine längerfristige seismische Geschichte kann durch Paläoseismologie ermittelt werden. Die Ergebnisse können in Form eines Bodenantwortspektrums für die Verwendung in seismischen Analysen vorliegen.

Ausführlichere Varianten des Themas befassen sich auch mit den Bodenbedingungen. In einem weichen Sumpfgebiet werden wahrscheinlich höhere Bodenbewegungen auftreten als in einem Gebiet mit hartem Fels. Die Standardberechnungen zur seismischen Gefährdung werden nach oben korrigiert, wenn charakteristische Erdbeben angenommen werden. In Gebieten mit hohen Bodenbewegungen aufgrund der Bodenbeschaffenheit kommt es häufig auch zu Bodenversagen aufgrund von Verflüssigung. Bodenversagen kann auch durch erdbebeninduzierte Erdrutsche in steilem Gelände auftreten. Großflächige Erdrutsche können auch an eher sanften Hängen auftreten, wie das Karfreitagsbeben in Anchorage, Alaska, am 28. März 1964 gezeigt hat.

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