Rekening houden met seismische risico’s in België

Hoewel België geen deel uitmaakt van de Europese landen die het meest getroffen worden door aardbevingen, dient men niettemin aan de hand van de Eurocodes na te gaan of de gebouwen en infrastructuren weerstand kunnen bieden aan de effecten van een aardbeving. Naar aanleiding van talrijke discussies binnen de normcommissies, met name die voor het ontwerp van metselwerk, leek het ons interessant om een licht te werpen op deze kwestie.

Hoe wordt een aardbeving gekarakteriseerd?

1 | Kaart met seismische zones in België (NBN EN 1998-1 ANB)
België bevindt zich in een zone met een niet te verwaarlozen seismische activiteit van zwakke intensiteit. Hoewel de intensiteit van de aardbevingen in België ongeveer vier keer zwakker is dan in Griekenland of Italië, kunnen ze toch verwoestend zijn, in het bijzonder in de omgeving van Luik en Bergen. De bevingen zullen echter meer gespreid zijn in de tijd, met een terugkeerperiode van 475 jaar (*).

In Europa wordt de dimensionering van gebouwen die onderhevig zijn aan seismische belastingen beregeld door de Eurocode 8 (NBN EN 1998-1). Hierin wordt de impact van een aardbeving omschreven door een versnelling ter hoogte van de gebouwfunderingen. Zo wordt er rekening gehouden met de maximale referentiegrondversnelling agR, die enkele tienden van de zwaartekrachtversnelling (g) bedraagt. Op de Europese schaal gaat deze versnelling van 0,1 g in zones met een geringe seismische activiteit tot 0,4 g in zones met veel seismische activiteit. Deze versnelling wordt eveneens gebruikt om de regionale seismische kaarten op te stellen. Zo wordt België in vijf zones opgedeeld in functie van de door de Koninklijke Sterrenwacht van België geïdentificeerde agR-grondversnellingswaarden (zie afbeelding 1). Deze schommelen tussen 0 en 0,10 g.

2 | Appartementsgebouw waarvan de funderingsplaat gekanteld is ten gevolge van de liquefactie en de daaropvolgende verzakking van de grond tijdens de aardbeving in Taiwan van februari 2016.
Deze versnellingswaarden wijzen op een zeer sterke grond (rotsachtige bodem met een hoogstens 5 m dikke laag bestaande uit minder sterke afzettingen). Dit betekent echter eveneens dat de grond aan het oppervlak aanzienlijker kan bewegen wanneer ongunstige geologische omstandigheden samen optreden (zie afbeelding 2). Dit wordt het ‘site-effect’ genoemd. Teneinde dit effect in rekening te brengen, moet men op de referentiegrondversnelling agR een grondfactor S toepassen die begrepen is tussen 1 (voor een rotsachtige bodem) en 1,8 (voor een grond met zeer geringe weerstand). Bij een grond met een lage weerstand kan de intensiteit van de aardbeving dus tot 80 % groter zijn. Om de grond in te delen volgens de Eurocode 8, dient men dan ook steeds de geschikte onderzoeken te voeren. De bouwplaats en de aard van de dragende ondergrond mogen geen risico vertonen op grondbreuk, hellinginstabiliteit en permanente grondverzakking veroorzaakt door liquefactie of grondverdichting in geval van een aardbeving. Bij twijfel dient men een aantal specifieke maatregelen te treffen: in de eerste plaats een voorafgaandelijke studie en een beoordeling van de mogelijke verschijnselen en – indien nodig – een eventuele behandeling of, in laatste instantie, het opteren voor een andere site.

Bovendien moet de intensiteit van de aardbeving, in functie van de belangrijkheidsklasse van het gebouw, verlaagd of verhoogd worden met de zogenoemde belangrijkheidsfactor γI. Deze houdt rekening met de gevolgen van een gebeurlijke aardbeving op menselijk, economisch en sociaal vlak, alsook met het belang van het gebouw voor de openbare veiligheid en civiele bescherming.

Zo moet men de grondversnelling agR in het geval van een ziekenhuis of een elektriciteitscentrale met 40 % verhogen en in het geval van een agrarisch gebouw met 20 % verlagen. Op de huizen en residentiële gebouwen wordt een waarde van 1 toegepast (zie voorbeelden in onderstaand kader).

Wanneer moet men bij de dimensionering van een gebouw rekening houden met seismische belastingen?

Nadat men de intensiteit van de aardbeving ‘gecorrigeerd’ (verhoogd of verlaagd) heeft om rekening te houden met het site-effect en de belangrijkheidsklasse van het gebouw, moet men deze waarde vergelijken met de grenswaarden voor de grondversnelling die in de Eurocode 8 en in de tabel in onderstaand kader vermeld worden.

Voor meer informatie hieromtrent verwijzen we naar de lange versie van dit artikel. Hierin worden de basisprincipes voor een goed ontwerp rekening houdend met seismische belastingen besproken en wordt een algemene berekeningsmethodologie voor verschillende bouwmaterialen voorgesteld. In dit artikel wordt eveneens dieper ingegaan op het gedrag van houtconstructies met meerdere verdiepingen en op de resultaten van het Europese ‘Optimberquake’-onderzoek .


Dimensionering van gebouwen volgens de Eurocode 8

Voor welke seismische intensiteit moet men het gebouw dimensioneren volgens de Eurocode 8?
γI.agR.S Dimensionering
≤ 0,06 g Dimensionering volgens de Eurocode 8 niet noodzakelijk
≤ 0,1 g Toepassing van de eenvoudige ontwerpregels voor aardschokbestendige zones
> 0,1 g Dimensionering volgens de Eurocode 8 noodzakelijk

Hieronder bespreken we twee concrete voorbeelden voor twee verschillende gebouwtypes:
  • Het eerste voorbeeld betreft een appartementsgebouw gelegen te Luik op een grond die bestaat uit stijve afzettingen van overgeconsolideerde klei van minstens enkele tientallen meters dik (S = 1,35). Gelet op het feit dat de ‘gecorrigeerde’ seismische intensiteit 0,08 g bedraagt, strekt het tot aanbeveling om de eenvoudige ontwerpregels voor aardschokbestendige zones toe te passen.

  • Het tweede voorbeeld gaat over een ziekenhuis gelegen te Genk op afzettingen van onsamenhangende grond met geringe dichtheid (S = 1,8). Gelet op het feit dat de ‘gecorrigeerde’ seismische intensiteit 0,20 g bedraagt, dient men het gebouw te dimensioneren volgens de Eurocode 8.



Volledig artikel


A. Skowron, ir., projectleider, laboratorium Structuren, WTCB
B. Parmentier, ir., afdelingshoofd, afdeling Structuren, WTCB

Dit artikel werd opgesteld in het kader van de Normen-Antenne Eurocodes van het WTCB, gesubsidieerd door de FOD Economie.
(*) De terugkeerperiode is de statistische tijd tussen twee aardbevingen.