Bachmann Erdbebensicherung von Bauwerken

1995
ISBN: 978-3-0348-7638-4
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 295 Seiten, eBook

Zielgruppe

Popular/general

Autoren/Hrsg.

Bachmann, Hugo

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung.- 1.1 Zum Nutzen des Erdbebeningenieurwesens.- 1.2 Historische Erdbeben.- 1.3 Auswirkungen von Erdbeben.- 2 Seismologische Grundlagen.- 2.1 Arten und Merkmale von Erdbeben.- 2.1.1 Arten.- 2.1.2 Merkmale.- 2.2 Erdbebenskalen.- 2.2.1 Magnitudenskala (Richterskala).- 2.2.2 Intensitätsskala.- 2.3 Erdbebenwellen.- 2.3.1 Wellenarten.- 2.3.2 Wellengeschwindigkeiten.- 2.3.3 Wellenwege.- 2.4 Registrierung von Erdbeben.- 2.4.1 Geschwindigkeits-Messgeräte.- 2.4.2 Beschleunigungs-Messgeräte.- 2.5 Seismologische Auswertungen.- 2.5.1 Epizentrum und Herdtiefe.- 2.5.2 Magnitude und Intensitäten.- 2.6 Ingenieurmässige Auswertungen.- 2.6.1 Physikalische Kenngrössen.- 2.6.2 Zeitverläufe der Bodenbewegung.- 2.7 Antwortspektren.- 2.7.1 Vorgehen zur Ermittlung.- 2.7.2 Mathematische Beschreibung.- 2.7.3 Merkmale der Antwortspektren.- 3 Bemessungsbeben, Tragwiderstand und Duktilität.- 3.1 Seismische Gefährdung.- 3.1.1 Gefährdungsstudien.- 3.1.2 Gefährdungs- und Zonenkarten.- 3.2 Bestimmung der Bebenkenngrössen.- 3.3 Konstruktion elastischer Bemessungs-Antwortspektren.- 3.4 Erzeugung spektrumskonformer Zeitverläufe der Bodenbewegung.- 3.5 Tragwiderstand und Duktilität.- 3.5.1 Grundlegende Zusammenhänge.- 3.5.2 Definition und Arten der Duktilität.- 3.5.3 Abminderung des Tragwiderstandes dank Duktilität.- a) Erwägungen.- b) Abminderungs- und Verhaltensfaktoren.- 3.6 Ermittlung inelastischer Bemessungs-Antwortspektren.- 4 Erdbebengerechter Entwurf von Hochbauten.- 4.1 Tragwerkseigenschaften.- 4.2 Tragwerksarten.- 4.2.1 Rahmen aus Stahlbeton oder Stahl.- 4.2.2 Stahlbetontragwände in Skelettbauten.- 4.2.3 Gemischte Tragsysteme aus Stahlbetontragwänden und -rahmen.- 4.2.4 Stahlfachwerke.- 4.2.5 Mauerwerkstragwände.- 4.2.6 Füllwände aus Mauerwerk.- 4.3 Entwurfsgrundsätze.- 4.3.1 Allgemeine Grundsätze.- 4.3.2 Gestaltung im Grundriss.- 4.3.3 Gestaltung im Aufriss.- 4.4 Duktilitätsklassen.- 4.5 Tragwerksverformungen.- 4.5.1 Stockwerkverschiebungen.- 4.5.2 Auswirkungen auf nichttragende Elemente.- 4.5.3 Fugen zwischen benachbarten Gebäuden.- 4.6 Zur Wahl des Tragwerks.- 4.6.1 Nutzungsfreiheit.- 4.6.2 Bemessungsduktilität und Tragwiderstand.- 4.6.3 Sicherheits-, Betriebs- und Schadengrenzbeben.- 4.7 Querschnittsabmessungen von Stahlbetontragwerken.- 4.7.1 Allgemeines.- 4.7.2 Rahmenstützen.- 4.7.3 Schwerelaststützen.- 4.7.4 Rahmenriegel.- 4.7.5 Deckenplatten.- 4.7.6 Tragwände.- 4.7.7 Koppelungsriegel von gekoppelten Tragwänden.- 5 Berechnungsverfahren.- 5.1 Übersicht.- 5.2 Bauwerksschwingungen.- 5.2.1 Einmassenschwinger.- a) Bewegungsgleichung.- b) Homogene Lösung.- c) Partikuläre Lösung.- 5.2.2 Mehrmassenschwinger.- a) Bewegungsgleichung.- b) Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen.- c) Zerlegung nach Eigenschwingungsformen.- d) Ergänzungen zur Dämpfung.- 5.3 Ersatzkraftverfahren.- 5.3.1 Grundlagen.- 5.3.2 Erdbeben-Ersatzkraft.- a) Definition.- b) Abschätzung der Grundfrequenz.- c) Berücksichtigung der plastischen Verformungen.- d) Einfluss einer Nachgiebigkeit des Baugrundes.- e) Ersatzkraft nach Normen.- f) Verteilung der Ersatzkraft über die Gebäudehöhe.- 5.3.3 Berücksichtigung der Torsion.- 5.3.4 Beurteilung des Ersatzkraftverfahrens.- 5.4 Antwortspektrenverfahren.- 5.4.1 Merkmale.- 5.4.2 Antwortspektren.- a) Definition.- b) Arten von Antwortspektren:.- c) Kombinierte doppelt-logarithmische Darstellung.- d) Grenzwerte für sehr steife und sehr weiche Systeme.- e) Konstruktion von Bemessungs-Antwortspektren nach Newmark.- 5.4.3 Verfahren beim Einmassenschwinger.- 5.4.4 Verfahren beim Mehrmassenschwinger.- 5.4.5 Verwendung inelastischer Antwortspektren.- 5.4.6 Beurteilung des Antwortspektrenverfahrens.- 5.5 Zeitverlaufsverfahren.- 5.5.1 Modale Lösung der Bewegungsgleichung.- 5.5.2 Direkte Integration der Bewegungsgleichung.- 5.5.3 Beurteilung der Zeitverlaufsverfahren.- 6 Berechnung von Hochbauten.- 6.1 Beanspruchungen und Widerstände.- 6.1.1 Allgemeine Bemessungsbedingung.- 6.1.2 Beanspruchungen.- 6.1.3 Widerstände.- a) Tragwiderstand und Bemessungswert des Tragwiderstandes.- b) Mittlerer Widerstand.- c) Widerstand bei Überfestigkeit.- d) Bemessungsbeiwert.- 6.2 Modellbildung.- 6.2.1 Trennung der orthogonalen Richtungen.- 6.2.2 Ersatzstab.- a) Ganzer Hochbau.- b) Einzelne Tragwände.- 6.2.3 Diskretes Tragwerksmodell.- a) Steifigkeiten der Tragelemente.- b) Steifigkeit von Verbindungen.- 6.2.4 Gebäudemassen.- 6.2.5 Baugrund.- 6.3 Ermittlung der Schnittkräfte.- 6.3.1 Schnittkräfte am Ersatzstab.- 6.3.2 Verteilung der Stockwerkquerkraft auf die vertikalen Tragelemente.- a) Allgemeines.- b) Statisch bestimmtes Tragwandsystem.- c) Symmetrisches Tragwandsystem mit Stockwerkquerkraft in Symmetrieachse.- d) Allgemeines Tragwandsystem.- e) Rahmensysteme.- 6.3.3 Ermittlung der Biegemomente in den einzelnen vertikalen Tragelementen.- 6.4 Beispiel symmetrisches Tragwandsystem.- 6.4.1 Grundlagen.- a) Beschreibung des Objektes.- b) Baustoffe.- c) Gefährdungsbild und Beanspruchungen.- d) Allgemeine Modellbildung.- 6.4.2 Ersatzkraftverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Abschätzung der Grundfrequenz.- c) Ersatzkraft.- d) Verteilung der Ersatzkraft über die Gebäudehöhe.- e) Schnittkräfte.- 6.4.3 Antwortspektrenverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen.- c) Bemessungs-Antwortspektrum.- d) Modale Schnittkräfte.- e) Überlagerung der modalen Schnittkräfte.- f) Vergleich mit dem Ersatzkraftverfahren.- 6.4.4 Nichtlineares Zeitverlaufsverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Zeitverlauf der Bodenbeschleunigung.- c) Schnittkräfte und Verformungen.- d) Vergleich mit dem Ersatzkraftverfahren.- 6.5 Beispiel symmetrisches Rahmensystem.- 6.5.1 Grundlagen.- a) Beschreibung des Objektes.- b) Baustoffe.- c) Gefährdungsbild und Beanspruchungen.- d) Allgemeine Modellbildung.- 6.5.2 Ersatzkraftverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Abschätzung der Grundfrequenz.- c) Ersatzkraft.- d) Verteilung der Ersatzkraft über die Gebäudehöhe.- e) Schnittkräfte.- 6.5.3 Antwortspektrenverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen.- c) Bemessungs-Antwortspektrum.- d) Modale Schnittkräfte.- e) Überlagerung der modalen Schnittkräfte.- f) Vergleich mit dem Ersatzkraftverfahren.- 6.5.4 Nichtlineares Zeitverlaufsverfahren.- a) Spezifische Modellbildung.- b) Zeitverlauf der Bodenbeschleunigung.- c) Duktilitätsbedarf in den plastischen Gelenken.- 6.6 Beispiel unsymmetrisches Tragwandsystem.- 6.6.1 Grundlagen.- a) Beschreibung des Objektes.- b) Baustoffe.- c) Gefährdungsbild und Beanspruchungen.- d) Allgemeine Modellbildung.- 6.6.2 Ersatzkraftverfahren.- a) Bestimmung des Steifigkeitszentrums.- b) Bestimmung des Massenzentrums.- c) Berücksichtigung der Torsion.- d) Verteilung der Stockwerkquerkraft.- 7 Bemessung und konstruktive Durchbildung von Hochbauten.- 7.1 Methode der Kapazitätsbemessung.- 7.1.1 Besonderheiten der Erdbebenbeanspruchung.- 7.1.2 Konventionelle Bemessung und Kapazitätsbemessung.- 7.1.3 Definition der Kapazitätsbemessung.- 7.1.4 Ungeeignete und geeignete Mechanismen.- 7.1.5 Überfestigkeit.- 7.1.6 Anwendung der Kapazitätsbemessung.- 7.2 Stahlbetontragwände.- 7.2.1 Arten und Begriffe.- 7.2.2 Querschnittsformen.- 7.2.3 Versagensarten.- 7.2.4 Geeignete Mechanismen.- 7.2.5 Konventionelle Bemessung.- 7.2.6 Kapazitätsbemessung schlanker Tragwände.- a) Kapazitätsbemessung schlanker Tragwände für beschränkte Duktilität.- b) Kapazitätsbemessung schlanker Tragwände für volle Duktilität.- c) Kapazitätsbemessung zusammenwirkender Tragwände.- d) Kapazitätsbemessung gekoppelter Tragwände für volle und beschränkte Duktilität.- 7.2.7 Besonderheiten bei gedrungenen Tragwänden.- 7.3 Stahlbetonrahmen.- 7.3.1 Geeignete Mechanismen.- 7.3.2 Konventionelle Bemessung.- 7.3.3 Kapazitätsbemessung.- 7.4 Gemischte Tragsysteme aus Stahlbetontragwänden und -rahmen.- 7.4.1 Geeignete Mechanismen.- 7.4.2 Konventionelle Bemessung.- 7.4.3 Kapazitätsbemessung.- 7.5 Stahlrahmen.- 7.5.1 Mechanismen und Bemessung.- 7.5.2 Besonderheiten in plastischen Gelenken.- a) Riegelgelenke.- b) Stützengelenke (am Stützenfuss im Erdgeschoss).- 7.6 Stahlfachwerke.- 7.6.1 Fachwerke mit zentrischen Anschlüssen.- 7.6.2 Fachwerke mit exzentrischen Anschlüssen.- 7.7 Mauerwerkstragwände.- 7.7.1 Unbewehrte Mauerwerkstragwände.- 7.7.2 Bewehrte Mauerwerkstragwände.- 7.8 Füllwände aus Mauerwerk.- 7.9 Nichttragende Zwischenwände und Fassadenbauteile.- 7.9.1 Allgemeines.- a) Mit dem Tragwerk fest verbundene Bauteile.- b) Vom Tragwerk durch Fugen abgetrennte Bauteile.- c) Bemessung für Einwirkungen quer zur Elementebene.- 7.9.2 Nichttragende Mauerwerkswände ohne Fugen.- 7.9.3 Nichttragende Wände mit Fugen.- 7.9.4 Fassadenbauteile.- 7.10 Anlagen und Einrichtungen.- 7.11 Fundationen.- 7.11.1 Anforderungen.- 7.11.2 Einzel- und Streifenfundamente.- 7.11.3 Plattenfundamente und Kastenfundationen.- 7.11.4 Pfahlfundationen.- 8 Erdbebensicherung von Brücken.- 8.1 Mögliche Schäden.- 8.1.1 Absturz des Brückenträgers.- 8.1.2 Schäden bei Lagern.- 8.1.3 Schäden bei Widerlagem.- 8.1.4 Schäden an Brückenstützen.- 8.2 Absturzsicherung.- 8.2.1 Grundlagen.- 8.2.2 Einfache Regeln.- a) Grundgrössen.- b) Mindestabmessungen der Auflagerbereiche.- c) Numerische Auswertung und Eichung.- d) Regeln zur Absturzsicherung.- 8.3 Bemessung.- 8.3.1 Längsrichtung bei schwimmender Lagerung.- 8.3.2 Längsrichtung bei (anfänglich) fester Lagerung.- 8.3.3 Längsrichtung bei Lagerung mit Sollbruchstellen.- 8.3.4 Querrichtung.- 8.4 Besondere Massnahmen.- 8.4.1 Blei-Gummi-Lager.- 8.4.2 Stossdämpfer.- 8.4.3 Schubnocken.- Sachwortverzeichnis.