Erdbebensicherheit von bestehenden ... - IngWare GmbH

20 Übersicht Berechnungsverfahren Kapitel 3
sicherheit des gesamten Gebäudes, ohne jedes einzelne Bauteil betrachten zu müssen. Allerdings
dürfen die Verfahren nur dann angewendet werden, wenn alle tragenden Bauteile und
deren Verbindungen verformungsfähig sind. Gemäss dem Merkblatt SIA 2018 2.2 sind Bauteile
verformungsfähig, wenn sie ein stabiles zyklisch-plastisches Verformungsverhalten
aufweisen und ein sprödes Versagen ausgeschlossen werden kann. Das PushOver-
Verfahren, das Kapazitätsspektrenverfahren und das Direct Displacement Verfahren zählen
zu den verformungsbasierten Verfahren. Verformungsbasierten Verfahren werden vorwiegend
für den Nachweis von bestehenden Gebäuden eingesetzt [2, S. 9].
3.2.1 PushOver-Verfahren
Das PushOver-Verfahren kann linear oder nichtlinear durchgeführt werden. Die nichtlineare
Berechnung ist vor allem für die realistische Betrachtung von Mauerwerksbauten sinnvoll.
So kann beispielsweise ein Zugausschluss im Mauerwerk oder Rissbildung berücksichtigt
werden [4, S. 72].
Beim PushOver-Verfahren wird ein Kontrollknoten in konstanten Inkrementen verschoben
und die dazu notwendige totale Horizontallast ermittelt. Die Verteilung der Last basiert dabei
auf der Massenverteilung oder auf der linearisierten ersten Eigenform, wie dies beim
Ersatzkraftverfahren der Fall ist. Die Verschiebung des Kontrollknotens und damit die Berechnung
der totalen Ersatzlast wird weitergeführt bis zum Kollaps des Gebäudes. Das daraus
resultierende PushOver-Diagramm stellt den Zusammenhang zwischen der totalen Horizontallast
(Kraft) und der Verschiebung (des Kontrollknotens) dar. Um die Erdbebensicherheit
beurteilen zu können wird die, während eines Bebens, maximal auftretende Verschiebung
mit der Verschiebung beim Einsturz verglichen [2, S. 11].
3.2.2 Kapazitätsspektrenverfahren
Das Kapazitätsspektrenverfahren ist eine Weiterentwicklung des PushOver-Verfahrens. Dabei
kann die maximal auftretende Verschiebung des Gebäudes unter Erdbebeneinwirkung
aufgrund des Kapazitätsspektrums noch genauer bestimmt werden als dies beim PushOver-
Verfahren der Fall ist [2, S. 11]. Das duktile Tragverhalten, auf welches das Verfahren zielt,
bedingt eine spezielle konstruktive Ausbildung. Diese garantiert die Duktilität der tragenden
Bauteile eines Tragwerks [12, S. 35].
3.2.3 Direct Displacement Verfahren
Das Direct Displacement Verfahren ist zwar ein verformungsbasiertes Berechnungsverfahren,
beruht aber auf der Annahme eines linearen Ersatzsystems. Weil dadurch keine nichtlineare
Berechnung durchgeführt werden muss, kann die Rechengeschwindigkeit erheblich
gesteigert werden [2, S. 11].