Erdbebenüberprüfung und Sanierungsmassnahmen Das Gebäude ...

Institut Bauingenieurwesen
Massivbau
Gebäude der UBS Zentrale in Basel
Erdbebenüberprüfung und Sanierungsmassnahmen
Das Gebäude
Das Gebäude der UBS Zentrale in Basel wurde
1980/81 erbaut. Es wird hauptsächlich als Bürogebäude
und für die Kundenbetreuung genutzt. An
der Aeschenvorstadtseite und am St. Alban-Graben
befindet sich ein ca. 8 m breiter Altbau der das
Gebäude umschliesst. Dieser musste aus Gründen
des Denkmalschutzes beim Neubau bestehen
bleiben. Das Gebäude besteht aus 4 Untergeschossen
und 6 Obergeschossen mit einem
Mezzanin (Zwischengeschoss) im EG. In der Mitte
des Gebäudes befindet sich eine Öffnung (Lichthof),
die sich nach oben hin vergrössert. Die Aussteifung
erfolgt durch Kerne, die an mehreren Orten im
Gebäude platziert sind.
Zustandsanalyse:
UBS Zentrale in Basel
Klassifizierung:
8
• Baugrundklasse: BGK A (Fundation auf Fels)
• Bauwerksklasse: BWK I (Bürogebäude)
• Erdbebenzone: Zone 3a a gd = 1.3 m/s²
Materialkennwerte:
• Beton: BS PC 350 kg/m³ = C20/25
• Stahl: Roll-S III b, f sd =435 N/mm², kaltverformt
Duktilitätsklasse A Verhaltensbeiwert q=1.5
M
S
1 2 3 4 5 6
7
Schubmittelpunkt Massenschwerpunkte
Grundriss mit 8 aussteifenden Wänden
Aussteifung:
Die Aussteifung erfolgt über die acht rot gekennzeichneten
Wände. Die restlichen Wände können
nicht als aussteifende Wände betrachtet werden, da
sie zu klein sind, zu grosse Öffnungen haben oder
nicht durchgehend vom Fundament bis ins
Obergeschoss vorhanden sind. Der blau gekennzeichnete
Altbauteil, welcher den Neubau umrandet,
ist nicht sehr steif und hängt somit als weiche Masse
am Neubau. Dadurch wird die Grundschwingzeit des
Gebäudes erhöht.
Ersatzkraftverfahren:
Vorgehen:
• Berechnen des Schubmittelpunktes
• Berechnung der Massen und Massenschwerpunkte
• Festlegen des Bemessungsspektrums S d
• Berechnen der Ersatzlasten pro Geschoss
• Aufteilung der Lasten auf die aussteifenden Wände
• Berechnen der Schnittkräfte
Trägheitsmomente:
Bauteil
b [m] l [m] Iy [m4] Iz [m4]
1 0,2 6,6 0,00 4,79
2 0,2 6,6 0,00 4,79
3 0,2 6,6 0,00 4,79
4 0,2 6,6 0,00 4,79
5 0,25 6,6 0,00 5,99
6 0,25 6,6 0,00 5,99
7 0,3 8,25 14,04 0,00
8 0,2 6,88 5,43 0,00
Summe 19,47 31,15
Geschossmassen:
Geschoss
Masse [kN]
Decke ü. EG (1) 23‘299
Decke ü. Mezz. (2) 52‘502
Decke ü.1.OG (3) 45‘103
Decke ü.2.OG (4) 46‘005
Decke ü.3.OG (5) 45‘484
Decke ü.4.OG (6) 40‘415
Gesamtmasse: 252‘808
Examinator:
Experte:
Prof. Dr.-Ing. H. Schuler
H. Giger, Dipl. Bauing. ETH/SIA
Michael Stoll

Institut Bauingenieurwesen
Massivbau
Modellierung in AxisVM - Antwortspektrenverfahren
Alle nichtaussteifenden Bauteile werden als Fachwerkstab
definiert, damit diese nur vertikale Kräfte
aufnehmen können. Die aussteifenden Wände werden
zur Aufnahme der Horizontalkräfte als Schale
eingegeben und beim Auflager eingespannt. Bei der
Netzgenerierung wurden die Wände mit einem 2m-
Netz und die Decken mit einem 3.5m-Netz definiert.
Der E-Modul wird auf 15‘000 N/mm² abgemindert.
EG + Mezzanin mit Decke Mezzanin
1. OG mit Decke über Mezzanin
2. OG mit Decke über 1. OG Gesamtes Modell (EG bis Decke über 4. OG)
Verformungen infolge Erdbebeneinwirkung
Beurteilung der Resultate
Vergleich der Erfüllungsfaktoren
α eff = 0.8
wird angestrebt
Die Erfüllungsfaktoren liegen deutlich unter dem
angestrebten Wert von 0.8. Dies liegt daran, dass
die neue Normengeneration erhöhte Anforderungen
an die Erdbebensicherheit stellt. Die vorhandenen
Wände sind zu schwach bemessen und schlecht
positioniert. Der Schubmittelpunkt liegt ungünstig
und erzeugt eine grosse Torsion.
Ersatzkraftverfahren
Antwortspektrenverfahren
Die Erfüllungsfaktoren des Ersatzkraftverfahrens
sind deutlich geringer als die des Antwortspektrenverfahrens.
Der Unterschied kommt dadurch zustande,
dass beim Ersatzkraftverfahren die Grundschwingung
abgeschätzt und daraus die Erdbebenlast
berechnet wird. Das Antwortspektrenverfahren
berücksichtigt mehrere Eigenformen und somit das
reele Schwingungsverhalten des Gebäudes.
Sanierungsmassnahmen
Um die Aussteifung des Gebäudes zu verstärken
können neue Wände erstellt oder CFK-Lamellen
auf bestehende Wände aufgeklebt werden. Hier
wird die Erstellung von vier neuen Wänden
vorgeschlagen, da die bestehenden Wände
deutlich zu schwach sind. Bei der Anordnung der
neuen Wände wird darauf geachtet, dass der
Schubmittelpunkt möglichst nahe bei den Massenschwerpunkten
liegt, um die Torsion infolge
Exzentrizität so gering wie möglich zu halten. Die
neuen Wände werden direkt neben bestehende
Wände positioniert. Bei der Erstellung dieser
Wände wird mit dem Hydrojetverfahren gearbeitet.
Durch Hochdruckwasserfräsen wird ein Decken-
Steifigkeits- und Massenschwerpunkte Neue aussteifende Wände
streifen im Bereich der neuen Wand weggefräst,
ohne die bestehende Deckenbewehrung zu beschädigen.
Somit kann die neue Wand problemlos
durch die bestehende Decke durch erstellt werden.
Examinator:
Experte:
Prof. Dr.-Ing. H. Schuler
H. Giger, Dipl. Bauing. ETH/SIA
Michael Stoll