Clemens JÄGER

Die Kollapskapazitätsspektrum-Methode. Ein Verfahren zur schnellen Abschätzung der Kollapskapazität stabilitätsgefährdeter inelastischer Rahmentragwerke unter erdbebeneinwirkung.

Die rechnerische Bestimmung von schwingungsinduziertem Tragwerksversagen (Kollaps) zufolge seismischer Einwirkung stellt eine komplexe und aufwändige Aufgabe des Erdbebeningenieurwesens dar. In der frühen Entwurfsphase eines Bauprojektes, in der zumeist noch erhebliche Unsicherheiten bezüglich wesentlicher Punkte der Konstruktion bestehen, würde der zur Ermittlung des Tragwerksversagens benötigte rechnerische Aufwand den erzielten Nutzen bei weitem überschreiten. Deshalb sind Methoden zur schnellen und einfachen, aber ausreichend genauen Bestimmung der Kapazität eines Bauwerks gegen seismischen Kollaps sinnvoll. In der vorliegenden Dissertation wird eine solche Methode zur Abschätzung der seismischen Kollapskapazität ebener inelastischer nicht-degradierender Rahmentragwerke unter dem destabilisierenden Einfluss von Gewichtskräften vorgestellt. Grundlage dieser sogenannten Kollapskapazitätsspektrum-Methode ist die Überführung des Tragwerks in ein stabilitätsgefährdetes äquivalentes Einfreiheitsgradsystem, dessen Parameter aus zwei globalen Pushover Berechnungen (mit und ohne Berücksichtigung der Vertikalkräfte) abgeleitet werden. Anschließend erfolgt die vereinfachte Ermittlung der Median-Kollapskapazität des äquivalenten Einfreiheitsgradsystems mit sogenannten Median-Kollapskapazitätsspektren. In diesen Spektren ist die dimensionslose Median-Kollapskapazität eines stabilitätsgefährdeten Einmasseschwingers als Funktion der elastischen Periode des Systems und des negativen inelastischen Steifigkeitsverhältnisses dargestellt. Die Ableitung der Kollapskapazitäts-Spektren erfolgt mittels umfangreicher Zeitverlaufsberechnungen und anschließender Regressionsrechnung auf Grundlage der Erdbebenschriebe dreier unterschiedlicher Erdbebensätze. Die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Methode wird an einer Vielzahl von ebenen Rahmentragwerken demonstriert.



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