D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

D-A-CH Tagung 15.-16. September 2011AmQuake – Eine Software für Mauerwerks-Design auf Grundlage derPush-Over Analyse nach Eurocode 6 und 8Autoren: Andreas Jäger (1) , Jan Cervenka (2) , Martin Kasa (1) , und Suikai Lu (1)(1) Wienerberger AG, Wienerbergstraße 11, Wienerberg City, A-1100 Wien(2) Červenka Consulting Ltd, Na Hrebenkach 55, 150 00 Prague 5, TschechienDie Einführung der Eurocodes in der Europäischen Union hat erhöhte Anforderungen an dasseismische Design von Mauerwerk nach sich gezogen. Diese neuen Anforderungen erhöhendie Sicherheitsstandards der Bauindustrie, gleichzeitig sind aber auch die Ingenieure gefordertneue Methoden und Berechnungsverfahren einzusetzen. Der Eurocode 8 erlaubt dieAnwendung von realitätsnahen nichtlinearen Berechnungsmethoden wie der Push-OverMethode. Diese Methode ermöglicht es Ingenieuren die dissipativen Eigenschaften derStrukturen realistisch zu berechnen. Gleichzeitig bleibt die Komplexität der Berechnung ineinem akzeptablen Rahmen.Die Wienerberger AG verwendet viel Energie und Ressourcen in die Entwicklung von neueninnovativen Lösungen für ihre Kunden. In Kooperation mit Cervenka Consulting wurde dieSoftware AmQuake entwickelt, mit der seismische Berechnungen von Mauerwerksbauteneinfach durchgeführt werden können. In diesem Artikel werden die theoretischen Grundlagendieser Software vorgestellt. Weiters wird die Performance der vorgeschlagenen Methodikanhand von einfachen Beispielen mit analytischen Lösungen verifiziert. Die Validierung derModellbildung von unbewehrten und eingefassten Mauerwerkswänden erfolgt anhand vonvorhandenen Versuchsdaten aus der Literatur. Versuchsergebnisse von ESECMaSe Tests aneinfachen Mauerwerksbauten sind Grundlage für die Validierung des Modells aufBauwerksebene.Das vorgestellte Programm basiert auf der Push-Over Methode und der äquivalentenRahmenmethode. Bei dieser Methode wird jede Wand durch einen vertikalen Balkenmodelliert. Die Parapete, Überlager und Stahlbetonringbalken werden durch horizontaleBalkenelemente modelliert, die durch spezielle steife Verbindungen mit den vertikalenElementen verbunden sind. Diese steifen Verbindungen werden in der zugrundeliegendenFinite Element Lösung als generalisierte Verschiebungsrandbedingungen behandelt. Dasnichtlineare Verhalten des Mauerwerks und der Stahlbetonelemente wird auf derQuerschnittsebene eingeführt. Das bedeutet dass die Querschnittskräfte wie Momente,Normal und Querkräfte in den kritischen Querschnitten berechnet und mit den Widerständengemäß den Formeln nach Eurocode 6 und 2 verglichen werden. Wenn die vorhandenen Kräftedie Querschnitts Grenztragfähigkeit erreichen werden plastische Gelenke eingeführt. Für dieweitere Berechnung wird ein nichtlinearer iterativer Lösungsalgorithmus basierend auf derBogenlängen Methode (Arc-length method) verwendet. Diesem Ansatz folgend wird dievollständige Push-Over Kurve für verschiedene Orientierungen und Formen derHorizontalkraft berechnet. Die Verschiebungskapazität und die Zielverschiebungen werdennach den Vorgaben des Eurocode 8 berechnet.Dieser Artikel zeigt dass der gewählte Ansatz, der strikt den Vorgaben der Eurocode 6 und 8folgt, eine Lösung darstellt die eher konservativ ist. Sie liefert aber im Vergleich zu denüblich verwendeten linearen Analysen mit den q-Faktoren eine erhöhte strukturelle Kapazität.Gleichzeitig kann mit der präsentierten Methode das strukturelle Verhalten und derVersagensmechanismus des Gebäudes realitätsnah beurteilt werden.