Es ist den Ingenieuren und Forschern dieser Welt immer schon ein Anliegen gewesen, Bauten standsicher gegen verschiedenste Belastungen zu entwerfen und zu konstruieren. Neben den statischen Belastungen, welche unter dem Einfluss von Eigengewicht und Nutzlast entstehen, werden Gebäude auch von dynamischen Belastungen wie Wind- oder Erdbebenbelastungen heimgesucht. Zu den dynamischen Einwirkungen zählen natürlich auch Schockbelastungen, welche durch eine Windböe oder eine Explosion verursacht werden können. Um ein Gebäude widerstandsfähig und stabil gegen all diese Einwirkungen zu planen, ist es natürlich wichtig, die genaue Art und Wirkungsweise der Belastung auf der einen Seite und das exakte Materialverhalten der einzelnen Bauteile auf der anderen Seite zu kennen. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Baumaterial des unbewehrten Ziegelmauerwerks.
Gerade in letzter Vergangenheit ist es auf tragische Art und Weise bekannt geworden, dass Mauerwerksbauten sehr verletzlich gegen dynamische oder zyklische Belastungen sind, insbesondere im Falle des Lastfalles Erdbeben.
Als Beispiel sei das Erdbeben von Bam, Iran am 26. Dezember, 2003 genannt, bei dem ~35.000 Menschen ums Leben kamen, ~30.000 verletzt wurden und ~45.000 obdachlos geworden sind [64]. Hierbei bestand der maßgebliche Anteil der Gebäude aus Mauerwerksbauten geringer Qualität. Da die meisten historischen Bauten in Europa und der restlichen Welt aus Mauerwerk bestehen, ist es von außerordentlicher Bedeutung diese Bauten für die Nachwelt zu erhalten und wenn notwendig zu verstärken. Das Material ist schon im Mittelalter sehr häufig eingesetzt worden und entfaltete sich während der Gründerzeit, Ende 19. Jahrhundert bis Anfang 20. Jahrhundert, zur Hochblüte. Deshalb ist es neben dem Entwurf von neuen Mauerwerksbauten und deren Belastbarkeit gegenüber einem Erdbeben auch sehr wichtig, bestehende Gebäude zu beurteilen und deren Tragwiderstand bzw. Sicherheit festzustellen. Es ist für den Ingenieur notwendig, das Tragverhalten von Mauerwerksbauten genauestens zu untersuchen um eine Vorhersage treffen zu können, inwieweit ein Gebäude einem Erdbeben standhalten kann.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- 1 Einleitung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Zielsetzung der Arbeit
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 2 Stand der Technik
- 2.1 Historische Entwicklung der Erdbebenforschung
- 2.2 Grundlagen des Erdbebeningenieurwesens
- 2.3 Erdbebenbelastung
- 2.4 Tragwerksverhalten bei Erdbeben
- 2.5 Mauerwerk als Bauwerkstoff
- 2.6 Erdbebenvorschriften und -richtlinien
- 3 Numerische Modellierung von Mauerwerksbauten
- 3.1 Grundlagen der Finite-Elemente-Methode
- 3.2 Materialmodelle für Mauerwerk
- 3.3 Modellierung von Mauerwerksbauten
- 4 Fallstudien
- 4.1 Auswahl der Fallstudien
- 4.2 Beschreibung der Fallstudien
- 4.3 Numerische Modellierung der Fallstudien
- 4.4 Ergebnisse der numerischen Simulationen
- 4.5 Bewertung der Ergebnisse
- 5 Bewertung der Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten
- 5.1 Bewertungskriterien
- 5.2 Bewertungsergebnisse
- 5.3 Diskussion der Bewertungsergebnisse
- 6 Schlussfolgerungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit befasst sich mit der Evaluierung der Erdbebensicherheit von Mauerwerkshochbauten im Hinblick auf das Katastrophenmanagement. Sie zielt darauf ab, die Widerstandsfähigkeit von historischen und modernen Mauerwerksbauten unter seismischen Belastungen zu bewerten und Erkenntnisse für die Verbesserung der Erdbebensicherheit zu gewinnen. Die Arbeit basiert auf numerischen Simulationen, die mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode durchgeführt wurden.
- Bewertung der Erdbebensicherheit von Mauerwerkshochbauten
- Anwendung der Finite-Elemente-Methode für die Modellierung von Mauerwerksbauten
- Entwicklung von geeigneten Materialmodellen für Mauerwerk
- Analyse des Tragwerksverhaltens von Mauerwerksbauten unter seismischen Belastungen
- Erstellung von Empfehlungen für die Verbesserung der Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung - Diese Einleitung stellt die Motivation und Zielsetzung der Arbeit sowie den Aufbau der Arbeit vor.
- Kapitel 2: Stand der Technik - In diesem Kapitel werden die wichtigsten Grundlagen des Erdbebeningenieurwesens, die Eigenschaften von Mauerwerk als Bauwerkstoff und die relevanten Erdbebenvorschriften und -richtlinien zusammengefasst.
- Kapitel 3: Numerische Modellierung von Mauerwerksbauten - Dieses Kapitel befasst sich mit der Finite-Elemente-Methode als Werkzeug für die Simulation des Tragwerksverhaltens von Mauerwerksbauten, beschreibt die verwendeten Materialmodelle für Mauerwerk und erläutert die Modellierung von Mauerwerksbauten.
- Kapitel 4: Fallstudien - Dieses Kapitel präsentiert die Auswahl, Beschreibung und numerische Modellierung von Fallstudien von Mauerwerksbauten, die für die Untersuchung der Erdbebensicherheit relevant sind. Die Ergebnisse der Simulationen werden vorgestellt und bewertet.
- Kapitel 5: Bewertung der Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten - In diesem Kapitel werden die Bewertungskriterien für die Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten erläutert, die Bewertungsergebnisse präsentiert und diskutiert.
Schlüsselwörter
Die Arbeit beschäftigt sich mit den zentralen Themen der Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten, der Anwendung der Finite-Elemente-Methode für die Modellierung von Mauerwerksbauten, der Entwicklung von geeigneten Materialmodellen für Mauerwerk, der Analyse des Tragwerksverhaltens von Mauerwerksbauten unter seismischen Belastungen und der Erstellung von Empfehlungen für die Verbesserung der Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten. Zu den zentralen Begriffen zählen: Erdbebeningenieurwesen, Mauerwerk, Finite-Elemente-Methode, Materialmodelle, Tragwerksverhalten, Erdbebenbelastung, Erdbebensicherheit, Katastrophenmanagement.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Dr. techn. Suikai Lu (Autor:in), 2006, Evaluierung der Erdbebensicherheit von maßgeblichen Mauerwerkshochbauten für das Katastrophenmanagement, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/54603
