Die Abschätzung der seismischen Gefährdung ist der erste Schritt zur Beurteilung und Begrenzung des Erdbebenrisikos. Sie besteht aus einer regionalen Gefährdungsabschätzung (Zonierung) für welche die Gefährdungsparameter auf hartem Fels gegeben sind und aus einer Bestimmung der Amplifikation dieser Erschütterungsparameter durch die lokalen Böden (Mikrozonierung). Diese beiden Schritte sind gleichbedeutend wichtig, da in der Schweiz die Gefährdung an einem Standort in der geringsten Erdbebenzone auf einem schlechten Boden genau so gross wie die Gefährdung in der höchsten Erdbebenzone auf einem guten Baugrund (Fels) sein kann. In der Schweiz werden die grösseren lokalen Amplifikationseffekte in den alpinen Tälern sowie entlang von Seen und Flüssen erwartet.

Die regionale Erdbebengefährdung (Zonierung)

Zur Bestimmung der regionalen seismischen Gefährdung verwenden Seismologen regionale Informationen aus der Erdbebengeschichte, der Tektonik, der Geologie, den historischen Schadensbeschreibungen sowie Modelle zur Wellenausbreitung. Die Erstellung und regelmässige Überarbeitung der seismischen Gefährdungsabschätzung der Schweiz ist eine der Hauptaufgaben des Schweizerischen Erdbebendienstes (SED) an der ETH Zürich. Die Ergebnisse der Gefährdungsabschätzung werden in Karten der horizontalen spektralen Beschleunigung auf hartem Fels für verschiedene Frequenzen und verschiedene Wiederkehrperioden dargestellt.

Auf Basis dieser Karten wurde eine Einteilung der Schweiz in 4 Erdbebenzonen für die sia Normen bestimmt. Für jede Erdbebenzone wird ein entsprechendes Gefährdungsniveau bestimmt. Das Gefährdungsniveau in den sia Normen ist typischerweise mit der horizontalen Bodenbeschleunigung für eine Wiederkehrperiode von 475 Jahre (10% Überschreitenswahrscheinlichkeit in 50 Jahren) gegeben.

Geologische Standorteffekte (Mikrozonierung)

Mit Standortuntersuchungen überprüft man, wie die Intensität der Bodenerschütterungen durch die lokale Geologie beeinflusst wird. Dabei werden die Verstärkung der Erdbebenwellen im Lockergestein, sowie der Einfluss der Geometrie des Felsuntergrunds (2D und 3D Effekte) in Kauf genommen. Die Möglichkeit einer von Erdbeben ausgelösten Bodenverflüssigung oder Massenbewegungen werden ebenfalls untersucht. Diese Standortuntersuchungen können in verschiedenem Ausmass erfolgen.

Ein erster Lösungsansatz besteht in der Zuteilung des Baugrunds in eine der sechs vordefinierten Baugrundklassen der Norm sia 261. Diese Zuteilung erfolgt auf Grund der Bewertung von geologischen Unterlagen (geologischen Karten, Bohrungen, geotechnische Berichte, Gefahrenkarten für Massenbewegungen). Das Ergebnis ist eine Karte der Baugrundklassen nach Norm sia 261. Mit Hilfe dieser Karte und der zu den Erdbebenzonen nach Norm sia 261, können sowohl die Erdbebenzone als auch die Baugrundklasse nach Norm sia 261 für einen Standort ohne spezifische Untersuchung bestimmt werden. Mit diesen zwei Parametern können dann die Erdbebenkräfte anhand der vordefinierten Antwortspektren der Norm sia 261 vom Ingenieur bestimmt werden. Das BAFU unterstützt die Finanzierung der Erstellung solcher Karten der Baugrundklassen in den Kantonen und zentralisiert die Ergebnisse mit der folgenden interaktiven Internetapplikation.

Ein zweiter Lösungsansatz besteht aus einer spektralen seismischen Mikrozonierung. Dieses Verfahren ist aufwändiger als die Herstellung von Karten der Baugrundklassen und wird vor allem für Zonen oder Bauwerke mit hohem Risikopotential verwendet. Mit diesem Verfahren wird die Amplifikation der Erdbebenwellen in der lokalen Geologie modelliert. Als Ergebnis werden lokale seismische Amplifikationsfunktionen und Antwortspektren bestimmt. Diese Antwortspektren können anstatt der Antwortspektren der Norm sia 261 zur Bestimmung der Erdbebenkräfte vom Ingenieur angewendet werden. Die dadurch bestimmten Erdbebenkräften sind oft (aber nicht immer) kleiner als diejenigen die mit den vordefinierten Antwortspektren der Norm sia 261 bestimmt werden. Die Zonen für die solche spektrale Mikrozonierungen existieren und durch kantonale Baubehörden in Kraft gesetzt wurden, sind auch auf der interaktiven Karte der Erdbebenzonen und der Baugrundklassen nach sia 261 des BAFU erhältlich.