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Moderne Methoden der Erdbebenbemessung von Hochbauten

Danijela Markoš

Titel

Moderne Methoden der Erdbebenbemessung von Hochbauten

Autor/in

Datierung

20.01.2023

Beschreibung

Die vorliegende Masterthesis befasst sich mit modernen Methoden der Erdbebenbemessung
von Hochbauten. Für die Bemessung wird ein Referenzgebäude
gewählt, welches mit einem Untergeschoss, einem Erdgeschoss, vier Obergeschossen
und je sechsWohnungen pro Geschoss einem gewöhnlichen Hochbau
entspricht. Für den gewählten Standort existiert eine öffentliche spektrale Mikrozonierungsstudie,
die für die Bestimmung der Erdbebeneinwirkung verwendet wird.
Das Tragwerkskonzept sowie die Tragwerksanalyse werden nach den heutigen
Normen der SIA 260 ff. erstellt. Für die Erdbebenbemessung werden zwei Berechnungsmodelle
angewendet. Einerseits ein Plattenstapelmodell, welches im
Programm Cedrus-8 modelliert und danach mit dem Programm Statik-8 in ein
Stabmodell umgewandelt wird und andererseits Ersatzstabmodelle, welche das
Bauwerk als Mehr- oder Einmassenschwinger abbilden.
Die erste Erdbebenbemessung erfolgt nach dem Ersatzkraftverfahren. Zuerst
werden verschiedene moderne Methoden der Erdbebenbemessung vorgestellt
und die Grundlagen und Voraussetzungen behandelt. Danach wird das Ersatzkraftverfahren
am Referenzgebäude durchgeführt, gefolgt von der Kapazitätsbemessung
an einer ausgewählten Stahlbetontragwand. Die Bemessung ergibt eine
nach Kapazitätsbemessung korrekte konstruktive Durchbildung der ausgewählten
Stahlbetontragwand.
Die zweite Erdbebenbemessung baut mit der «Kapazitätsspektrum-Methode»
(Capacity Spectrum Method) auf der Kapazitätsbemessung auf. Die Pushover-
Kurve wird mit dem nichtlinearen Finite Element (nlFE) Programm IDEA StatiCa
Detail für die ausgewählte Stahlbetontragwand bestimmt, in eine Kapazitätskurve
umgewandelt und mit dem elastischen Bemessungsspektrum überlagert. Die
grafische Bemessung ergibt, dass der Nachweis der Standsicherheit erfüllt ist.
Um den Einfluss von Öffnungen in Erdbebenwänden auf das Verformungsverhalten
des Tragwerks unter Erdbebenbeanspruchung zu untersuchen, werden
der ausgewählten Stahlbetontragwand Öffnungen zugefügt und danach die Kapazitätsspektrum-
Methode durchgeführt. Es resultiert eine doppelt so grosse
Verformung der Stahlbetontragwand infolge Öffnungen.

This master thesis deals with modern methods of seismic design of buildings.
For the design, a reference building is chosen, which corresponds to an ordinary
building with a basement, a first floor, four upper floors and six apartments per
floor. A public spectral microzonation study exists for the selected site, which is
used to determine the earthquake action.
The structural concept as well as the structural analysis are prepared according
to the current standards of SIA 260 ff. Two calculation models are used for the
earthquake design. On the one hand, a plate stack model, which is modeled in the
program Cedrus-8 and then converted into a member model using the program
Statik-8, and on the other hand, equivalent member models, which represent the
structure as a multi- or single-mass oscillator.
The first seismic design is performed using the equivalent force method. First,
different modern methods of seismic design are presented, and the fundamentals
and prerequisites are discussed. Then, the equivalent force method is performed
on the reference building, followed by the capacity design on a selected reinforced
concrete bearing wall. The design results in a correct structural design of the
selected reinforced concrete bearing wall according to the capacity design.
The second seismic design builds on the capacity design using the «Capacity
Spectrum Method». The pushover curve is determined using the nonlinear finite
element (nlfe) program IDEA StatiCa Detail for the selected reinforced concrete
bearing wall, converted into a capacity curve, and superimposed with the elastic
design spectrum. The graphical design shows that the verification of stability is
fulfilled.
To investigate the influence of openings in earthquake walls on the deformation
behavior of the structure under earthquake loading, openings are added
to the selected reinforced concrete bearing wall and then the capacity spectrum
method is performed. The result is a double deformation of the reinforced concrete
bearing wall due to openings.

Urheberrechtshinweis