MASW / VS30 – Scherwellengeschwindigkeit in Arnsberg

Auf der gesperrten Fahrbahn der B229 in Arnsberg liegt ein 48-kanaliges Geophon-Spreizband. Ein elektrodynamischer Fallhammer schlägt im Abstand von fünf Metern auf eine Aluminiumplatte – der Impuls läuft durch quartäre Lockersedimente der Ruhrterrassen und wird von 4,5-Hz-Geophonen aufgezeichnet. Der Messrechner stapelt drei Schlagfolgen pro Anregungspunkt und extrahiert die dispersive Phasengeschwindigkeit der Rayleigh-Welle. Weil die Hänge des Arnsberger Waldes oft verwitterte Tonschiefer mit eingelagerten Grauwackebänken aufweisen, schwankt die Scherwellengeschwindigkeit der obersten 30 Meter stark. Genau da setzt das MASW-Verfahren an. Es liefert ein Vs30-Profil, das für die Einstufung der Baugrundklasse nach DIN EN 1998-1/NA zwingend vorgeschrieben ist. Der gesamte Messaufbau wird rückversichert über unser nach ISO 17025 akkreditiertes Labor, das die seismischen Rohdaten mit dem FK-Algorithmus nach Park & Miller auswertet. Ein CPT-Versuch kann die dynamischen Kennwerte punktuell kalibrieren, wenn der Schichtaufbau unklar bleibt.

Mit einem 48-Kanal-Array und 5-Meter-Geophonabstand lösen wir die obersten 30 Meter so fein auf, dass Baugrundklassen nach DIN EN 1998-1 eindeutig zuordenbar sind.

Unsere Leistungsbereiche

Vorgehen und Leistungsumfang

Die winterfeuchten Buntsandsteinhänge am Lüsenberg kontrastieren mit den trockenen, kiesigen Terrassenkörpern im Ruhrtal – zwei geologische Extreme, die unterschiedliche Dämpfung der Oberflächenwelle verlangen. Bei gesättigten Tonsteinen dringt die Rayleigh-Welle kaum 25 Meter tief, während sie im trockenen Schotterkörper Frequenzen unter 5 Hz sehr sauber abbildet. Unser Feldteam variiert deshalb den Geophonabstand zwischen 2 und 5 Metern und passt die Arraylänge an die lokale Geologie an. Nach der Dispersionsanalyse erfolgt die Inversion mit einem genetischen Algorithmus, der Mehrdeutigkeiten im Schichtmodell reduziert. Die resultierende Vs30-Karte dient als Eingangsgröße für das seismische Standortgutachten. In Bereichen mit flachgründigem Fels unter 5 Metern kombinieren wir die MASW-Daten mit einer Schürfgrube, um den Verwitterungsgrad des Anstehenden visuell zu validieren. Für das Bauordnungsamt Arnsberg ist die Zuordnung zur Untergrundklasse A bis R damit lückenlos dokumentiert.

MASW / VS30 – Scherwellengeschwindigkeit in Arnsberg — Technische Referenz — Arnsberg

Örtliche Baugrundfaktoren

Die Stadt Arnsberg liegt in der Erdbebenzone 1 mit einem Bemessungswert der Bodenbeschleunigung von 0,4 m/s² (DIN EN 1998-1/NA). Unsere Messungen an sechs Standorten entlang der Ruhr zeigen jedoch lokale Standorteffekte: In den Auenlehmen über dem Schotterkörper wurden Vs30-Werte unter 200 m/s gemessen, was zur Baugrundklasse C führt. Auf den Hangschultern des Arnsberger Waldes erreicht der Tonschiefer ab 8 Metern Tiefe Werte über 800 m/s – Baugrundklasse A. Wer ohne seismische Untersuchung baut und pauschal Klasse B+R ansetzt, riskiert eine Unterbemessung des Antwortspektrums. Der Faktor S nach Tabelle NA.2 kann dann zwischen 1,0 und 1,5 streuen, was die horizontalen Erdbebenersatzkräfte um 50 Prozent erhöht. Die DIN EN 1998-1 fordert deshalb explizit die direkte Messung der Scherwellengeschwindigkeit, sobald weiche Sedimente anstehen.

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Referenznormen

DIN EN 1998-1/NA:2011-01 – Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, DIN 19700:2004-07 – Stauanlagen (Scherwellenprofil für Dammgründung), DIN 4150-1:2001-06 – Erschütterungen im Bauwesen (Referenzwerte Vs)

Typische Werte

Parameter	Typischer Wert
Messprinzip	Multikanal-Analyse von Rayleigh-Oberflächenwellen (MASW)
Kanäle	24 oder 48 Geophone, 4,5 Hz Eigenfrequenz
Arraytyp	Lineares Spreizband, Geophonabstand 2–5 m
Anregung	Elektrodynamischer Fallhammer (8 kg) oder beschleunigtes Gewicht
Zieltiefe	30 Meter (Vs30), bei Bedarf bis 50 m
Auswertung	FK-Transformation, genetischer Inversionsalgorithmus
Normative Grundlage	DIN EN 1998-1/NA, DIN 19700, KTA 2201.1

Fragen und Antworten

Was kostet eine MASW-Messung für ein Einfamilienhaus in Arnsberg?

Die Kosten für eine MASW-Vs30-Messung bei einem Einfamilienhaus liegen zwischen 1.700 und 2.780 Euro. Der Preis hängt von der Arraylänge, der Anzahl der Messpunkte und der erforderlichen Eindringtiefe ab.

Welche Baugrundklasse ergibt sich aus einer Vs30 von 210 m/s?

Nach DIN EN 1998-1/NA, Tabelle NA.1, fällt eine Vs30 von 210 m/s in die Baugrundklasse C (180–360 m/s). Das sind typische Werte für die quartären Terrassensedimente im Ruhrtal.

Kann MASW auch auf befestigten Flächen durchgeführt werden?

Ja, das Verfahren funktioniert auf Asphalt oder Beton. Die Geophone werden mit Kupplungsgel direkt auf die Fahrbahn gesetzt. Die starre Deckschicht dämpft die Oberflächenwelle geringfügig, die Inversionsergebnisse bleiben aber valide.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Arnsberg und Umgebung.

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