Thomas FURTMÜLLER
Numerische und experimentelle Untersuchungen von Mauerwerk in
Gründerzeithäusern in Hinblick auf deren Erdbebensicherheit
Diese Dissertation befasst sich mit der numerischen Simulation von Mauerwerk der Gründerzeit
im Rahmen von Finite Elemente (FE-) Berechnungen. Ausgehend von experimentellen
Untersuchungen, die an Ziegeln, Mörtel und kleinteiligen Mauerwerksprobekörpern durchgeführt
wurden, werden geeignete Materialparameter bzw. Materialmodelle für die Einzelkomponenten
des Mauerwerks ermittelt. Zur Anwendung kommt hierbei ein im verwendeten
FE-Programm verfügbares Werkstoffmodell für Beton. Da für die Berechnung größerer
Strukturen nur eine verschmierte Modellierung von Mauerwerk, also ohne Berücksichtigung
der Mörtel- und Ziegelteile, zielführend ist, wird ein solches sogenanntes Makromodell im
Rahmen der mehrflächigen Plastizitätstheorie implementiert. Das Modell berücksichtigt verfestigendes
bzw. entfestigendes Materialverhalten sowie die wesentlichen Versagensarten von
Mauerwerk, wobei es sich auf das Verhalten in der Wandebene beschränkt. Die Materialkennwerte
des Makromodells werden durch eine Homogenisierung ermittelt, da deren experimentelle
Bestimmung für das betrachtete historische Mauerwerk schwierig bzw. unmöglich ist.
Dabei werden zwei- und dreidimensionale Einheitszellen verwendet, die sowohl Geometrie als
auch Materialverhalten von Mauerwerk der Gründerzeit berücksichtigen, wobei die im ersten
Schritt bestimmten Parameter des Betonmodells verwendet werden. Den Abschluss bilden
numerische Simulationen zur Untersuchung des Verhaltens eines Gebäudes der Gründerzeit
unter Erdbebenbelastung im Rahmen der Kapazitätsspektrummethode. Durch Bestimmung
der Pushover-Kurve der maßgebenden Mauerwerkswand unter Verwendung des Makromodells
kann der Nachweis der Erdbebensicherheit erbracht werden.