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Erdbebengebiet Mitteleuropa
Finanzierung:
Fördergeber - Sonstige;
Mauerwerksbauten unter Erdbebenbelastung
Für die Bemessung von Bauwerken in mitteleuropäischen Erdbebengebieten sind neue Anforderungen zu beachten, die sich aus der Entwicklung der europäischen Normung, insbesondere dem Eurocode 8, ergeben. Darin werden für Mauerwerksbauten auf der Belastungsseite erhöhte Bodenbeschleunigungen gegenüber der bisherigen Regelung angegeben, während zum anderen auf der Widerstandsseite nur wenige Vergünstigungen gegenüber dem linear elastischen Fall in Ansatz gebracht werden dürfen. Hier legt Eurocode 8 (ENV 1998) einen Verhaltensfaktor q=1.5 für unbewehrtes Mauerwerk fest. In Deutschland ist zur Zeit ein neuer Normentwurf für DIN 4149 [2] in Bearbeitung, der entsprechende Festlegungen in Anlehnung an Eurocode 8 enthält.
Auch die derzeit verwendete Erdbebenkarte der DIN 4149 wird durch eine neue ersetzt werden. Diese wird mit Hilfe probabilistischer Methoden entwickelt und berücksichtigt auch neuere seismologische Erkenntnisse zur Risikoeinschätzung in deutschen Erdbebengebieten. Dadurch ergeben sich in vielen Fällen nicht nur erhöhte Werte für die Erdbebeneinwirkung, sondern auch eine Vergrößerung der Fläche der Erdbebenzonen, wodurch auch Gebiete betroffen werden, für die vorher kein Nachweis für den Erdbebenfall gefordert wurde.
Wie eine Schadensauswertung der Beben von Albstadt 1978 und Roermond 1992 zeigt, entstanden wesentliche Bauschäden nur an solchen Gebäuden, die nicht mit den geltenden Normen für Mauerwerk und Windlasten bemessen wurden. Nach Meinung der Verfasser ist ein Abgleich zwischen den im Entwurf vorliegenden Normregeln und den Erfahrungen aus der Praxis erforderlich. Hierzu leisten wir einen Beitrag, der eine möglichst realitätsnahe rechnerische Modellierung, wie auch die gezielte Durchführung geeigneter Versuche an Mauerwerkswänden und Mauerwerksbauten erforderlich macht. Bei einer baupraktischen Berechnung für Erdbebenlasten nach neuem Normenkonzept wird die elastisch ermittelte Antwort unter Berücksi chtigung des Verhaltensfaktors q abgemindert. Der Faktor q ist nach EC8 bisher bei unbewehrtem Mauerwerk konstant mit q=1.5 anzusetzen. Dies stellt eine weitgehende Vereinfachung dar, die sowohl zu Unterschätzung als auch zur Überschätzung der Erdbebenauswirkung führen kann.
Als mögliche Gründe für eine zu vermutende Überschätzung der Erdbebenauswirkung bei Mauerwerksbauten werden von dem Verfasser insbesondere folgende Mechanismen angesehen:
  • zu breitbandige Antwortspektren
  • zu einfache Modellierung (Kragarmmodell statt Rahmenmodell)
  • Aktivierung vertikaler Massenträgheitskräfte bei Entstehen der klaffenden Fuge
  • Wirksamwerden elastischer Kräfte, z.B. in Deckenplatten und von rotatorischer Massenträgheit der Decken
  • rechnerisch nicht angesetztes Zusammenwirken mit anderen Bauteilen, z.B. Stürzen, Querwände, rechnerisch nicht angesetzte Wandscheiben
  • Weicherwerden der aussteifenden Wände bei hohen Werten der Exzentrizität e=M/N durch klaffende Fugen
  • Kraftbegrenzung durch Gleiten in den Lagerfugen des Mauerwerks
  • Boden-Bauwerk-Interaktion, insbesondere zusätzliche Dämpfung durch Abstrahlung in den Boden
Während für den ersten Punkt bereits Ansätze im Neuentwurf zu DIN 4149 enthalten sind und weitere Untersuchungen dazu z.B. in Weimar laufen, ist der zweite Punkt durch Rahmenberechnungen abschätzbar, wie bestehende Untersuchungen zeigen. Zu den Punkten 3, 4, 6 und 7 haben die Verfasser Berechnungen angestellt und die bisher erzielten Ergebnisse an anderer Stelle veröffentlicht. Überschlagsrechnungen zu Punkt 8 haben gezeigt, dass für Ein- und Zweifamilienwohnhäuser bei weichem Boden Abminderungen in der Größenordnung von 30 - 40 % zu erwarten sind. Es ist angedacht, diesen Effekt systematisch nutzbar zu machen, wobei selbstverständlich Kenntnisse des Untergrundes (Schichtung, Impedanzverläufe) erforderlich sind, um denkbare, ungünstig wirkende Reflexionen auszuschließen.

Anmerkungen

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Schlagworte

Bauwerk, Beben, Belastung, Erdbebenbelastung, Widerstand, Windlast, pdf, seismologisch
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