Makroelement für unbewehrte Mauerwerkswandscheiben unter Erdbebeneinwirkung

• Macroelement for unreinforced masonry shear walls under earthquake loading

Park, Jin; Meskouris, Konstantin (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2012, 2013)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Kurzfassung

Der rechnerische Erdbebennachweis von unbewehrten Mauerwerksbauten kann mit den üblichen linearen Verfahren oft nicht erbracht werden, da diese eine ausreichende Nutzung der vorhandenen Tragwerksreserven nicht zulassen. Mit der Einführung der deutschen Ausgabe der europäischen Erdbebennorm DIN EN 1998-1 wird es jedoch auch in Deutschland möglich sein, nichtlineare Nachweismethoden, wie z.B. die verformungsbasierten Verfahren, anzuwenden. Diese erlauben eine realistischere Abschätzung der tatsächlichen Bauwerkskapazitäten. Grundvoraussetzung für die Anwendung dieser Verfahren ist, dass ein entsprechendes nichtlineares Berechnungsmodell zur Verfügung steht, mit dem das komplexe seismische Verhalten unbewehrter Mauerwerksbauten realitätsnah beschrieben werden kann. Für eine Anwendung im Rahmen einer praktischen Bauwerksanalyse ist zudem erforderlich, dass die schnelle Modellbildung und eindeutige Interpretierbarkeit der Ergebnisse gewährleistet sind. Besonders Makroelemente sind für diese Zwecke geeignet. Auch für Schubwände aus unbewehrtem Mauerwerk existieren bereits Makroelemente, die jedoch entweder das seismische Verhalten der Wand nur unzureichend widergeben oder für in Deutschland eher unübliche Mauerwerksbauweisen entwickelt wurden. In der vorliegenden Arbeit werden zwei Makroelemente vorgestellt, die für die realitätsnahe Beschreibung des seismischen Verhaltens unbewehrter Mauerwerkswandscheiben entwickelt wurden. Zielsetzung war es, eine möglichst praktische Elementstruktur zu finden, welche die typischen Versagensformen unbewehrter Mauerwerkswandscheiben unter zyklischer Schubbeanspruchung berücksichtigt. Darüber hinaus kam der Beschreibung der Wand-Decken Interaktion eine zentrale Bedeutung zu, da sich über diese die Einspannsituation der Wandscheibe definiert. Die Einspann- bzw. Lagerungssituation hat wiederum einen entscheidenden Einfluss auf das Trag- und Verformungsverhalten der Wand sowie auf das des gesamten Gebäudes. Für die beiden entwickelten Makroelemente wurden diesbezüglich zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze verfolgt. Bei dem ersten Makroelement handelt es sich um ein doppel-T-förmiges Starrkörper-Feder Ersatzsystem, das die Wandgeometrie direkt abbildet und über Federelemente an die Geschossdecken angeschlossen ist. Das Schubtragverhalten des Elementes wird in Abhängigkeit der sich im Modell einstellenden Wand-Decken Interaktion beschrieben. Das zweite Makroelement weist hingegen eine linienförmige Struktur auf, in der die Wand-Decken Interaktion sowie das Biege- und Rotationsverhalten der Wand anhand eines Fasermodells beschrieben wird. Eine Evaluierung und der Vergleich der entwickelten Makroelemente erfolgen über simulierte Einzelwandversuche. Dabei zeigt sich, dass beide Elemente das seismische Verhalten unbewehrter Mauerwerkswandscheiben zutreffend abbilden. Zusätzlich werden mit dem ersten Makroelement Gebäudesimulationen im Rahmen einer Pushover-Analyse durchgeführt.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Baustatik und Baudynamik [311810]