Nichtlinearer Nachweis von unbewehrten Mauerwerksbauten unter Erdbebeneinwirkung

  • Nonlinear seismic safety verification of unreinforced masonry buildings

Gellert, Christoph; Meskouris, Konstantin (Thesis advisor)

1. Aufl.. - Aachen : Klinkenberg (2010, 2011)
Doktorarbeit

In: Mitteilungen des Lehrstuhls für Baustatik und Baudynamik, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen 19 = 10/2
Seite(n)/Artikel-Nr.: VII, 157 S. : Ill., graph. Darst., Kt.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Kurzfassung

Unbewehrte Mauerwerksbauten sind aufgrund ihrer materialspezifischen Eigenschaften besonders anfällig für Beanspruchungen durch Erdbeben. Der Nachweis stellt eine besondere Herausforderung für den Tragwerkplaner dar, da eine Berechnung auf Grundlage üblicher linearer Ansätze die real vorhandenen Tragfähigkeiten von Mauerwerksbauten nicht annähernd abbilden kann. Mit der bevorstehenden bauaufsichtlichen Einführung der DIN EN 1998, die die DIN 4149 als Erdbebennorm ersetzten wird, besteht künftig zusätzlich die Möglichkeit, den Erdbebennachweis mit nichtlinearen Nachweisverfahren zu führen. In dieser Arbeit werden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Nachweisführung aufgezeigt und hinsichtlich ihrer Eignung in der Anwendung auf unbewehrte Mauerwerksbauten bewertet. Ziel ist es, ein geeignetes Nachweiskonzept zu finden, mit dem der seismische Nachweis unter Berücksichtigung der mauerwerkspezifischen nichtlinearen Tragwerksreserven geführt werden kann. Hierfür wird ein auf die für Deutschland übliche Bauweise zugeschnittenes verformungsbasiertes Nachweisverfahren vorgestellt, mit dem der Nachweis auf Grundlage von zyklischen Last-Verformungskurven einzelner Mauerwerkswände durchgeführt wird. Neben der Entwicklung eines geeigneten Tragwerksmodells steht dabei die Herleitung analytischer Ansätze zur Ermittlung der nichtlinearen Last-Verformungskurven der Mauerwerkswände im Vordergrund. Auf Grundlage zyklischer Schubwandversuche wird in dieser Arbeit ein Ansatz zur Berechnung nichtlinearer Last-Verformungskurven von unbewehrten Mauerwerksscheiben entwickelt. Die festgelegten Endverformungswerte des Ansatzes wurden bereits in den Nationalen Anhang der DIN EN 1998 übernommen. Die Anwendung des Verfahrens im Rahmen von zwei Zustimmungen im Einzelfall und die erfolgreiche bauaufsichtliche Prüfung zeigen, dass damit alle Voraussetzungen für eine Anwendung des Verfahrens in der Praxis geschaffen wurden. Anhand linearer und nichtlinearer Vergleichsrechnungen werden im Rahmen einer Variantenberechnung an insgesamt 12 Tragwerken mit 252 Tragwerksvarianten Ansätze zur pauschalen Erfassung nichtlinearen Tragfähigkeitsreserven diskutiert und bewertet. Zum Einsatz kommen hierbei lineare Nachweisverfahren aus aktuellen und zukünftigen Mauerwerksnormen sowie das vorgestellte verformungsbasierte Nachweisverfahren. Insbesondere die Berücksichtigung der nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen Schubwandscheiben und Deckenplatten stehen im Vordergrund der Untersuchungen. Hierfür werden ergänzende Untersuchungen an einem detailgetreuen dreidimensionalen Tragwerksmodell durchgeführt und daraus Empfehlungen für vereinfachte Tragwerksmodelle abgeleitet.

Identifikationsnummern