Eigentlich erdbebensicher: Warum Stahlbetonskelette trotzdem kollabieren
Stahlbetonskelette gelten als erdbebentauglich. Warum sie trotzdem kollabieren können und welche Konstruktionsfehler besonders kritisch sind.
Der Rohbau des Elbtowers in Hamburg zeigt das Prinzip des Stahlbetonskelettbaus: Stützen, Decken und der massive Kern bilden das Tragwerk. Bei Erdbeben hängt die Sicherheit solcher Konstruktionen vor allem von Aussteifung, Bewehrungsdetails und der kontrollierten Ableitung horizontaler Kräfte ab.
Foto: picture alliance / CHROMORANGE | Christian Ohde
Stützen, Decken, dazwischen viel Freiheit für Grundriss und Fassade: Der Stahlbetonskelettbau gehört zu den prägenden Bauweisen für mehrgeschossige Gebäude. Auch in Erdbebengebieten kann das Prinzip sehr gut funktionieren. Stahlbetontragwerke lassen sich so bemessen und detaillieren, dass sie sich bei starken Erdstößen verformen und dabei Energie abbauen, ohne ihre Tragfähigkeit schlagartig zu verlieren.
Doch nach schweren Erdbeben finden sich unter den eingestürzten Gebäuden immer wieder auch Stahlbetonskelettbauten. Schadensanalysen nach den Kahramanmaraş-Erdbeben in der Türkei vom 6. Februar 2023 zeigen, warum das kein Widerspruch ist. Nicht das Skelett allein entscheidet über die Erdbebensicherheit. Ausschlaggebend sind das System zur Aufnahme der horizontalen Kräfte, die Anordnung und Ausbildung der tragenden Bauteile, die Bewehrungsdetails, die Bauqualität – und die tatsächliche Bodenbewegung am Standort.
Inhaltsverzeichnis
- Ein Stahlbetonskelett ist noch kein Erdbebentragsystem
- Warum Duktilität so wichtig ist
- Erdbebensicher heißt nicht schadensfrei
- Warum bei Rahmen eher die Balken als die Stützen nachgeben sollen
- Warum die Stützen geschützt werden
- Das offene Erdgeschoss kann zum Schwachpunkt werden
- Was bei einem Gebäude in İslahiye passierte
- Nichttragende Wände sind beim Erdbeben nicht wirkungslos
- Wenn aus einer normalen Stütze eine Kurzstütze wird
- Wenn eine Stütze nicht biegt, sondern spröde versagt
- Bei Flachdecken liegt eine weitere kritische Stelle direkt an der Stütze
- Unsymmetrische Gebäude können sich verdrehen
- Wenn mehrere ungünstige Faktoren zusammenkommen
- Schlechter Beton ist ein Problem, aber keine alleinige Erklärung
- Auch die Bodenbewegung entscheidet
- Warum Stahlbetonskelette dennoch gute Voraussetzungen bieten
Ein Stahlbetonskelett ist noch kein Erdbebentragsystem
Bei einem Stahlbetonskelett werden die vertikalen Lasten im Wesentlichen über Decken beziehungsweise Unterzüge und Stützen abgetragen. Innenwände und Fassaden können weitgehend unabhängig vom Skelett angeordnet werden.
Bei einem Erdbeben kommt eine weitere Aufgabe hinzu. Bewegt sich der Boden, entstehen durch die Masse des Gebäudes Trägheitskräfte. Die Decken müssen diese horizontalen Kräfte zu den aussteifenden Bauteilen übertragen. Von dort gelangen sie durch das Gebäude bis in die Gründung.
Wie das geschieht, kann sehr unterschiedlich aussehen:
- Bei einem biegesteifen Stahlbetonrahmen übernehmen Stützen und Balken einen wesentlichen Teil der horizontalen Kräfte.
- Bei anderen Skelettbauten sorgen Stahlbetonwände oder ein massiver Gebäudekern für die Aussteifung.
- Möglich sind auch duale Systeme, bei denen Rahmen und Wände zusammenwirken.
Entscheidend ist also nicht allein das Skelett, sondern wie das Gebäude gegen horizontale Kräfte ausgesteift ist.
Warum Duktilität so wichtig ist
Erdbebengerechtes Bauen bedeutet nicht, ein Gebäude einfach möglichst steif und massiv auszuführen. Bei sehr starken Bodenbewegungen wäre es oft unwirtschaftlich, sämtliche Bauteile so zu dimensionieren, dass sie vollständig im elastischen Bereich bleiben.
Stattdessen werden geeignete Tragwerke duktil ausgelegt. Das bedeutet:
- Bestimmte Bauteile dürfen sich bei extremer Belastung plastisch verformen.
- Dabei können sie Erdbebenenergie aufnehmen und abbauen.
- Spröde Versagensarten sollen möglichst verhindert werden.
Dieses Prinzip gehört zu den Grundlagen des Eurocode 8. Für dissipative Stahlbetontragwerke enthält er unter anderem Vorgaben zur lokalen Duktilität und zur Kapazitätsbemessung.
Erdbebensicher heißt nicht schadensfrei
Auch der Begriff „erdbebensicher“ braucht eine Einordnung. Eurocode 8 unterscheidet grundsätzlich zwischen unterschiedlichen Schutzzielen:
- Bei seltenen, starken Erdbeben soll ein lokaler oder globaler Kollaps verhindert werden. Die Tragstruktur soll ihre Integrität und eine Resttragfähigkeit behalten.
- Bei häufigeren, schwächeren Erdbeben sollen die Schäden begrenzt werden.
Ein Gebäude kann nach einem starken Beben also erheblich beschädigt sein und sein wesentliches Schutzziel dennoch erfüllt haben.
Ein Beispiel dokumentierte der U.S. Geological Survey nach den Erdbeben von 2023 im türkischen Fevzipaşa. Ein Mehrfamilienhaus war stark beschädigt, stürzte aber nicht ein. Nach Einschätzung des USGS erfüllte es damit das vorgesehene Life-Safety-Ziel des türkischen Erdbebenregelwerks.
Warum bei Rahmen eher die Balken als die Stützen nachgeben sollen
Für biegesteife Stahlbetonrahmen und entsprechende duale Systeme gilt ein zentrales Prinzip der Kapazitätsbemessung: starke Stützen, schwächere Balken – international „Strong Column – Weak Beam“.
„Schwächer“ bedeutet dabei nicht unterdimensioniert. Gemeint ist eine gezielte Hierarchie:
- Die Balken sollen sich bei extremer Belastung bevorzugt plastisch verformen.
- Die Stützen sollen ihre Tragfähigkeit möglichst behalten.
- Spröde Versagensarten, etwa Schubversagen, sollen vermieden werden.
Eurocode 8 fordert dieses Prinzip für entsprechende Rahmen- und duale Systeme.
Warum die Stützen geschützt werden
Bilden sich plastische Gelenke an den vorgesehenen Stellen der Balken, kann sich der Rahmen verformen, ohne dass sofort die vertikale Tragstruktur ausfällt.
Kritischer wird es, wenn sich die Verformungen in den Stützen eines Geschosses konzentrieren. Dann kann ein Geschossmechanismus entstehen. Eine ganze Etage verliert einen wesentlichen Teil ihrer horizontalen Tragfähigkeit. Versagen die Stützen weiter, kann schließlich auch der vertikale Lastabtrag gefährdet sein.
NIST-Untersuchungen an älteren, nicht duktil ausgelegten Stahlbetonrahmen nennen insbesondere zwei relevante Größen:
- das Verhältnis zwischen der Tragfähigkeit von Stützen und Balken,
- die Verteilung der horizontalen Tragfähigkeit über die Geschosse.
Besonders problematisch ist ein sprödes Schubversagen der Stützen. Danach können sie auch die Fähigkeit verlieren, die vertikalen Lasten weiterzutragen.
Wichtig: „Strong Column – Weak Beam“ ist keine allgemeine Regel für jeden Stahlbetonskelettbau. Werden die horizontalen Erdbebenkräfte überwiegend über Schubwände oder einen Gebäudekern abgetragen, sieht der vorgesehene Trag- und Verformungsmechanismus anders aus.
Das offene Erdgeschoss kann zum Schwachpunkt werden
Ein häufig beobachtetes Problem ist das sogenannte Soft Storey: ein Geschoss, das deutlich weicher ist als die Etagen darüber.
Gerade Stahlbetonskelettbauten bieten im Erdgeschoss große Freiheiten. Ladenflächen brauchen Schaufenster, Hotels großzügige Lobbys, andere Gebäude Zufahrten oder offene Parkbereiche. In den oberen Geschossen stehen dagegen häufig deutlich mehr Wände und Ausfachungen.
Das kann zu einem ungünstigen Steifigkeitssprung führen:
- Das Erdgeschoss verformt sich stärker als die übrigen Etagen.
- Die horizontalen Verschiebungen konzentrieren sich auf wenige Stützen.
- Werden diese überlastet, kann sich ein Geschossmechanismus bilden.
- Im Extremfall verliert die darüberliegende Konstruktion ihre Abstützung.
Soft-Storey-Konfigurationen und schwache Geschosse gelten deshalb als bekannte Risikomerkmale nichtduktiler Stahlbetonbauten.
Was bei einem Gebäude in İslahiye passierte
Ein konkretes Beispiel untersuchten Erkan Çelebi und Osman Kırtel nach den Kahramanmaraş-Erdbeben. Ihre 2025 veröffentlichte Studie befasst sich mit einem sechsgeschossigen Stahlbetonrahmen mit Rippendecken im türkischen İslahiye. Das Gebäude stürzte vollständig ein. Schubwände waren nicht vorhanden.
Die Berechnungen bestätigten einen Soft-Storey-Mechanismus im ersten Geschoss.
Zusätzlich spielten sogenannte P-Delta-Effekte eine Rolle. Dahinter stehen Zweitordnungswirkungen: Verschiebt sich ein Gebäude stark zur Seite, können die gleichzeitig wirkenden Vertikallasten die Beanspruchung weiter erhöhen. Laut Studie wurden diese Effekte unter anderem durch die Rippendeckenkonstruktion und hohe vertikale Beschleunigungen beeinflusst.
Mehrere ungünstige Faktoren kamen zusammen:
- fehlende Schubwände,
- ein weiches erstes Geschoss,
- hohe vertikale Beschleunigungen und verstärkte P-Delta-Effekte.
Der Fall lässt sich nicht pauschal auf andere Stahlbetonskelette übertragen. Er zeigt jedoch, wie sich mehrere Schwachstellen gegenseitig verstärken können.
Nichttragende Wände sind beim Erdbeben nicht wirkungslos
Auch Ausfachungen können das Verhalten eines Stahlbetonskeletts verändern. Mauerwerkswände werden häufig nicht als Teil des primären Tragwerks angesetzt. Trotzdem beeinflussen sie die Steifigkeit eines Rahmens.
Sind die Obergeschosse dicht mit Mauerwerk ausgefacht, während das Erdgeschoss offen bleibt, kann sich der Steifigkeitssprung zwischen den Etagen vergrößern. Während eines starken Bebens können die Ausfachungen zudem reißen und an Steifigkeit verlieren. Das Tragverhalten verändert sich damit während der Belastung.
Bei Bestandsgebäuden müssen solche Effekte berücksichtigt werden. NIST führt Mauerwerksausfachungen sowie Soft-Story- und Short-Column-Konfigurationen ausdrücklich als relevante Merkmale nichtduktiler Stahlbetongebäude auf.
Wenn aus einer normalen Stütze eine Kurzstütze wird
Ein Kurzstützeneffekt kann beispielsweise entstehen, wenn eine Ausfachung nur einen Teil der Stützenhöhe freilässt.
Dann kann Folgendes passieren:
- Der frei verformbare Teil der Stütze wird deutlich kürzer.
- Seine Steifigkeit steigt.
- Bei seitlicher Gebäudebewegung entstehen hohe Querkräfte.
- Die Stütze kann vorzeitig spröde versagen.
Damit können selbst Wände, die eigentlich nicht zum primären Tragwerk gehören, das Erdbebenverhalten erheblich beeinflussen.
Wenn eine Stütze nicht biegt, sondern spröde versagt
Eine weitere kritische Schwachstelle ist das Schubversagen von Stützen.
Bei Stahlbetonstützen ist deshalb nicht allein die Menge der Längsbewehrung entscheidend. Die Querbewehrung – insbesondere Bügel und ihre Abstände – trägt dazu bei, den Beton in hoch beanspruchten Bereichen zu umschnüren und die Längsstäbe zu stabilisieren.
Eine unzureichende Detailausbildung kann die mögliche Verformung stark begrenzen.
Bei älteren, nichtduktilen Stahlbetonstützen kann unter hohen zyklischen Belastungen zunächst ein Schubversagen auftreten. Anschließend kann die Stütze auch ihre Fähigkeit verlieren, die vertikale Last weiterzutragen. NIST untersucht diesen Mechanismus ausdrücklich als eine zentrale Ursache für den Kollaps nichtduktiler Stahlbetonrahmen.
Auch die Verbindungen zwischen Balken und Stützen sind hoch beansprucht. Die vorgesehenen plastischen Bereiche eines Rahmens helfen wenig, wenn vorher ein Knoten oder eine Stütze spröde versagt.
Bei Flachdecken liegt eine weitere kritische Stelle direkt an der Stütze
Nicht jedes Stahlbetonskelett besitzt klassische Unterzüge. Bei Flachdecken liegt die Decke direkt auf den Stützen auf. Das spart Bauhöhe und ermöglicht flexible Grundrisse. Bei Erdbeben wird dafür der Anschluss zwischen Stütze und Decke besonders wichtig.
Flachdecken sollten dabei nicht ohne Weiteres die Funktion eines biegesteifen Rahmens übernehmen. Bei der seismischen Beurteilung bestehender Betongebäude behandelt NIST sie nicht als primäre Elemente zur Aufnahme horizontaler Kräfte. Diese Aufgabe können beispielsweise Stahlbetonwände oder Gebäudekerne übernehmen.
Trotzdem müssen die Decken-Stützen-Verbindungen die Bewegungen des Gebäudes mitmachen. Dort überlagern sich mehrere Beanspruchungen:
- Querkräfte aus den vertikalen Lasten,
- Momente aus der Verformung des Gebäudes,
- zusätzliche Beanspruchungen durch die zyklische Erdbebenbewegung.
Wird der Anschluss zu stark belastet, kann die Decke im Bereich der Stütze durchstanzen. Dabei drückt sich die Stütze vereinfacht gesagt durch die Decke.
Das ist kritisch: Durchstanzversagen kann spröde auftreten, also mit vergleichsweise geringer Vorwarnung. Untersuchungen und Versuche zeigen zudem, dass ein lokales Versagen im ungünstigen Fall einen fortschreitenden Kollaps begünstigen kann.
Damit rückt bei einem Stahlbetonskelett ein Detail in den Mittelpunkt, das bei der vereinfachten Vorstellung „Stützen plus Decken“ leicht untergeht: die Verbindung zwischen beiden.
Unsymmetrische Gebäude können sich verdrehen
Auch der Grundriss beeinflusst, wie sich ein Gebäude bei einem Erdbeben bewegt. Sind Masse und Steifigkeit ungünstig verteilt, schwingt es nicht nur seitlich. Es kann sich zusätzlich um seine vertikale Achse verdrehen.
Diese Torsion belastet einzelne Bauteile stärker als andere – etwa Stützen, Wände oder ganze Gebäudebereiche.
Wenn mehrere ungünstige Faktoren zusammenkommen
Eine 2026 veröffentlichte Fallstudie untersuchte einen relativ jungen Stahlbetonbau, der bei den Erdbeben von 2023 kollabierte. Nach der Rekonstruktion der Autoren erfüllte das Gebäude formal die damals geltenden Anforderungen des türkischen Regelwerks.
Die Analyse zeigte mehrere Auffälligkeiten:
- Die Schubwandfläche war mit 0,0357 % der Geschossfläche sehr gering.
- Die vertikalen Tragglieder waren asymmetrisch angeordnet.
- In den Berechnungen traten deutliche Torsionseinflüsse auf.
- Besonders hoch waren die Beanspruchungen im Bereich des weichen Erdgeschosses.
Die Autoren führen den Kollaps nicht auf einen einzelnen Fehler zurück. Entscheidend war nach ihrer Analyse das Zusammenwirken mehrerer ungünstiger Tragwerkseigenschaften.
Die Fallstudie belegt nicht, dass normgerecht entworfene Stahlbetonbauten generell kollapsgefährdet wären. Sie zeigt aber, dass die Einteilung in „regelkonform“ und „nicht regelkonform“ allein nicht ausreicht, um das tatsächliche Verhalten eines komplexen Tragwerks unter einem starken Erdbeben zu beschreiben.
Schlechter Beton ist ein Problem, aber keine alleinige Erklärung
Neben Entwurf und Detailausbildung spielt die tatsächliche Bauqualität eine erhebliche Rolle. Eine Anfang 2026 veröffentlichte Untersuchung wertete Materialproben, offizielle Unterlagen und Feldbeobachtungen von 400 vollständig eingestürzten Stahlbetongebäuden in Kahramanmaraş, Adıyaman, Hatay und Gaziantep aus.
Die Ergebnisse:
- Bei rund 65 % der Gebäude lag die durchschnittliche Druckfestigkeit der entnommenen Betonproben unter 20 MPa.
- Rund 43 % entsprachen hinsichtlich der ermittelten Betonfestigkeit nicht den Anforderungen der zum Bauzeitpunkt geltenden Regelwerke.
- Die Forscher dokumentierten außerdem unter anderem ungeeignete Zuschläge, schlechte Verdichtung und mangelhafte Verarbeitung.
Die 400 Gebäude waren allerdings nicht ausschließlich Stahlbetonskelettbauten. Zudem untersuchte die Studie bereits kollabierte Gebäude. Aus den Zahlen lässt sich daher nicht ableiten, wie groß das Einsturzrisiko eines Gebäudes mit einer bestimmten Betonfestigkeit generell ist.
Auch die Autoren warnen vor einer einfachen Erklärung über die Materialqualität. Entwurf, Bewehrungsdetails, Ausführung und weitere konstruktive Faktoren müssen gemeinsam betrachtet werden.
Auch die Bodenbewegung entscheidet
Ob eine konstruktive Schwachstelle tatsächlich zum Versagen führt, hängt auch von der Bodenbewegung am Standort ab.
Entscheidend sind unter anderem:
- Stärke und Dauer der Bodenbewegung,
- ihr Frequenzgehalt,
- vertikale Beschleunigungen,
- lokale Untergrundbedingungen.
Ein Stahlbetonskelett lässt sich deshalb nicht anhand einer einzelnen konstruktiven Eigenschaft als „erdbebensicher“ oder „nicht erdbebensicher“ einstufen.
Warum Stahlbetonskelette dennoch gute Voraussetzungen bieten
Die Schadensfälle sprechen nicht grundsätzlich gegen den Stahlbetonskelettbau. Sie zeigen vielmehr, dass dessen Erdbebensicherheit aus mehreren Faktoren entsteht: Tragwerkskonzept, Duktilität, Detailausbildung, Material und Bauqualität müssen zusammenpassen.
Ein Skelett ist also nicht allein deshalb erdbebensicher, weil es aus Stahlbeton besteht.
Der normative Rahmen dafür verändert sich derzeit. Die zweite Generation der Eurocodes wurde bis März 2026 an die nationalen Normungsorganisationen verteilt. Spätestens bis zum 30. September 2027 sollen die neuen Eurocodes national veröffentlicht sein, bis zum 30. März 2028 müssen entgegenstehende Normen der ersten Generation zurückgezogen werden. Dazu gehört auch die überarbeitete Normenfamilie Eurocode 8 für das Bauen in Erdbebengebieten.
Quellen
- Bulletin of Earthquake Engineering: Seismic performance of reinforced concrete framed buildings with ribbed slabs, 2025
- Buildings: Failure of a Code-Compliant Reinforced Concrete Building, 2026
- Natural Hazards: Structural material evaluation of 400 collapsed RC buildings, 2026
- NIST: Collapse Indicators for Existing Nonductile Concrete Frame Buildings
- EU Joint Research Centre: Eurocode 8 – Design of structures for earthquake resistance
- EU Joint Research Centre: Second Generation of the Eurocodes
- U.S. Geological Survey: Gebäudeschäden in Fevzipaşa nach den Erdbeben 2023
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