Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten. - Konstruktive Maßnahmen zur Gewährleistung der Erdbebensicherheit im Mauerwerksbau.

Das Ziel des Forschungsvorhabens war es, in einem "Schwachbebengebiet" wie Deutschland auf zusätzliche und vor allem aufwendige Nachweise zu verzichten und stattdessen Stein-Mörtel-Kombinationen und konstruktive Bedingungen auf der Basis von anspruchsvollen theoretischen und numerischen Modellen herauszuarbeiten, mit denen die Erdbebensicherheit in typischen Mauerwerksbauten in Deutschland ohne weitere Nachweisführungen gegeben ist. Dazu wurden die Anforderungen für Schubwände in Abhängigkeit von Stein-Mörtel-Kombinationen, Geschosshöhe und Anzahl der Vollgeschosse für einige typische Referenz-Mauerwerksbauten auf der Basis von realitätsnahen numerischen Modellen rechnerisch ermittelt. Zur wirklichkeitsnahen Berechnung des Verhaltens von Mauerwerk unter Erdbebenlast wurde die Zeitverlaufsmethode angewendet. Dabei sind die Erdbebeneinwirkungen als Beschleunigungs-Zeit-Funktionen der Bodenbewegung dargestellt worden. Die Kalibrierung des verschmierten FE-Materialmodells erfolgte an Versuchsergebnissen aus der Literatur.

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Tabelle Verzeichnis 6
Bilderverzeichnis 8
1 Einführung 12
1.1 Problemstellung, Ziel der Forschungsaufgabe 12
1.2 Lösungsansatz 14
2 Stand von Nachweis durch Einhaltung von Konstruktionsregeln 15
2.1 Allgemeines 15
2.2 Allgemeine konstruktive Anforderungen für Mauerwerksbauten in Erdbebengebieten 15
2.3 Zusätzliche Konstruktionsregeln nach DIN 4149-1: 1981 16
2.4 Zusätzliche Konstruktionsregeln nach DIN 4149-1: 2002 16
2.4.1 Material für Mauerwerk 16
2.4.2 Gebäudegestaltung im Grundriss und Aufriss 17
2.4.3 Geschossanzahl 17
2.4.4 Schubwände 17
2.5 Zusätzliche Konstruktionsregeln nach DIN 4149-1: 2005, ENV 1998-1-3 und prEN 1998-1 18
2.5.1 Material für Mauerwerk 18
2.5.2 Gebäudegestaltung im Grundriss und Aufriss 19
2.5.3 Geschossanzahl 19
2.5.4 Schubwände 20
2.6 Zusammenfassung und Bewertung der vorhandenen Konstruktionsregeln 24
3 Erdbebeneinwirkung 25
3.1 Ausbreitung von Erdbebenwellen 25
3.2 Generierung einer Beschleunigungs-Zeit-Funktion 26
3.2.1 Allgemeines 26
3.2.2 Erzeugung einer Zufallsfunktion x(t) für die Herdzone des Erdbebens 27
3.2.3 FOURIER-Transformation 27
3.2.4 Filterfunktionen 28
3.2.5 Elastisches Antwortspektrum 29
3.2.6 Intensitätsfunktion 34
3.2.7 Beispiel 35
4 Erdbebenanalyse 37
4.1 Allgemeines 37
4.2 Zeitverlaufsmethode zur Erdbebenanalyse 38
4.2.1 Allgemeines 38
4.2.2 Modifiziertes NEWTON-RAPHSON-Verfahren 40
4.3 Kombination der Erdbebeneinwirkung mit anderen Lasten 41
5 Mauerwerksmodellierung 43
5.1 Mauerwerksmodellierung 43
5.2 Materialmodelle für Mauerwerk 45
5.2.1 Schubbruchtheorie nach Mann/Müller 45
5.2.2 Schubbruchtheorie nach Graubner/Simon 48
5.2.3 Schubbruchtheorie nach Ganz/ Mojsilovi? 52
5.3 Erdbebenversuche an unbewehrtem Mauerwerk 54
5.3.1 Pseudodynamische Erdbebenversuche (TU München) 54
5.3.2 Zyklische Versuche (Universität Dortmund) 57
5.3.3 Rütteltischversuche (ZAG Ljubljana) 59
5.4 Stoffgesetz nach der Plastizitätstheorie 60
5.4.1 Grundlage der Plastizitätstheorie 60
5.4.2 Mehrflächige Fließfigur 64
5.5 Implementierung des Materialgesetzes von Mann/Müller in ANSYS 65
5.6 Überprüfung des Materialgesetzes 69
6 Schädigungsanalyse 70
6.1 Schädigungsphänomene 70
6.2 Modellierung nichtlinearer Tragwerksschädigung als Schädigungsprozess 70
6.2.1 Deterministische Grundlösung zur Modellierung der Schädigungsprozess von Mauerwerkkonstruktionen 70
6.2.2 Globale Schädigungsindikatoren 71
7 Numerische Untersuchungen 73
7.1 Materialeigenschaften 73
7.2 Belastung 73
7.3 Referenz-Reihenhaus 74
7.3.1 Geometriedaten 74
7.3.2 Berechnungsmodell 76
7.3.3 Untersuchungsparameter 76
7.3.4 Ergebnisse 78
7.3.5 Bewertung der Ergebnisse 80
7.4 Referenz-Mehrfamilienhaus 81
7.4.1 Geometriedaten 81
7.4.2 Berechnungsmodell 82
7.4.3 Untersuchungsparameter 83
7.4.4 Ergebnisse 85
7.4.5 Bewertung der Ergebnisse 87
7.5 Referenz-Einfamilienhäuser 88
7.5.1 Geometriedaten 88
7.5.2 Berechnungsmodell 89
7.5.3 Untersuchungsparameter 91
7.5.4 Ergebnisse 91
7.5.5 Bewertung der Ergebnisse 93
8 Detaillierte Anforderungen für "einfache Mauerwerksbauten" in Erdbebenzone 1 94
8.1 Detaillierte Anforderungen für typisches Reihenhaus 94
8.1.1 Geometrie 94
8.1.2 Materialkombination 94
8.1.3 Schubwände 94
8.2 Detaillierte Anforderungen für typisches Mehrfamilienhaus 95
8.2.1 Geometrie 95
8.2.2 Materialkombination 96
8.2.3 Schubwände 96
8.3 Detaillierter Anforderungen für typisches Einfamilienhaus 97
8.3.1 Geometrie 97
8.3.2 Materialkombination 98
8.3.3 Schubwände 98
9 Zusammenfassung und Ausblick 99
10 Quellen 102
ANLAGEN 106
A1 Untergrundverhältnisse, Geologie und Baugrund nach DIN 4149-1: 2005 106
A1.1 Allgemeines 106
A1.2 Geologische Untergrundklassen 106
A1.3 Baugrundklassen 106
A2 Erdbebenbelastung in Erdbebenzone 1 109
A2.1 Horizontale Bodenbeschleunigungs-Zeit-Funktionen 110
A2.2 Vertikale Bodenbeschleunigungs-Zeit-Funktionen 120
A3 Bewehrtes Mauerwerk 125

Product details

• Authors: Wolfram Jäger, Song Ha Nguyen, Peter Schöps
• Publisher: Fraunhofer IRB Verlag
• Languages: German
• Product format: Paperback / Softback
• Released: 01.01.2006
• EAN: 9783816769897
• ISBN: 978-3-8167-6989-7
• No. of pages: 128
• Weight: 352 g
• Illustrations: m. 71 Abb.
• Series: Bau- und Wohnforschung
• Subject: Natural sciences, medicine, IT, technology > Technology > Structural and environmental engineering