Julia Zöggeler

Untersuchung zur maximalen vertikalen Beschleunigung flexibler nichttragender Bauteile in erdbebenerregten Rahmentragwerken

 Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der maximalen vertikalen Beschleunigungen von flexiblen nichttragenden Bauteilen (NTB) in erdbebenerregten Stahltragwerken. Die mehrgeschossigen Tragwerke werden als Rahmenmodell und die beschleunigungssensitiven NTB als Einmasseschwinger abgebildet. In einem ersten Schritt werden zwei mechanische Modelle eines achtstöckigen Stahlrahmens erstellt. Im ersten sogenannten gekoppelten Modell wird das NTB und das Rahmentragwerk als ein System aufgefasst und die Antwort des NTB an diesem Gesamtsystem unter Erdbebeneinwirkung ermittelt. Im anderen Modell werden Haupttragwerk und NTB voneinander entkoppelt betrachtet. Dabei wird das Haupttragwerk mit einem Erdbebenschrieb angeregt, die Beschleunigung am Anschlusspunkt des NTB aufgezeichnet und diese als Anregung für das NTB angesetzt. Anschließend werden die vertikalen Beschleunigungen von NTB an ein-, zwei-, vier-, acht- und zwölfstöckigen Stahlrahmen unter Anregung mit einem Erdbebensatz am entkoppelten Modell ermittelt und verglichen. Dabei wird die Eigenfrequenz der NTB im Bereich 0,1 bis 30,5 Hz variiert. In einer Vergleichsstudie am achtstöckigen Stahlrahmen wird das Massenverhältnis zwischen Masse des NTB und der Stockwerksmasse des Rahmens ermittelt, bei dem die gekoppelte und die entkoppelte Modellierung praktisch zum gleichen Ergebnis führen. Die Untersuchungen des Verhaltens der NTB an den weiteren Rahmentragwerken werden entkoppelt durchgeführt, um die Berechnungszeiten zu verringern. Die vertikalen Beschleunigungen der NTB erreichen Maximalwerte an den äußeren Stützenlinien und auf der Symmetrieachse. Die höchsten vertikalen Beschleunigungen der NTB werden im obersten Stockwerk verzeichnet. Die Ergebnisse dieser Masterarbeit zeigen, dass die vertikale Beschleunigung am NTB bis zu sechsmal größer als die vertikale Beschleunigung am Rahmenknoten sein kann.

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