Erdbebensicher bauen mit promur
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Erdbebensicher bauen mit promur Die Lösung der Schweizer Industriepartner für ein Gebäude mit Mauerwerk wo gab es früher Erdbeben in eiz? 2000 Anzahl Erdbebe st ab Intensität VI zu rechnen. 1500 1000 Erdbeben sind auch 500 chichte der Schweiz traten immer in der Schweiz möglich 0 össere Erdbeben auf, wie zum 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 356 in Basel, 1855 in Visp und Magnitude (Ml) sind in der Schweiz sehr selten. Obwohl es in den letzten ierre. Im historischen Erdbeben Erdbeben100 Jahren keine Erdbeben mit gravierenden Personenschäden Magnitudenverteilung der Erdbeben in der Schweiz er Schweiz, veröffentlicht vom gab, bleiben Erdbeben und Umgebung von 1975 bis 2004. in der Schweiz ein Restrisiko. Mit Erdbeben ischen Erdbebendienst, sind alle muss in der Schweiz auch in Zukunft gerechnet in Schadenstärke werden. Beben seit dem Jahr 250 Potenzielle auf- Erdbebengebiete finden sich vor allem in der Region Basel, im Wallis, in der Zentralschweiz sowie im St. Galler nstelle der Magnitude wird bei Rheintal, in Mittelbünden und im Engadin. en Erdbeben die Intensität als ie Stärke des Bebens angegeben. historischen Überlieferungen von BeobachDie Konstruktionen mit Mauerwerk der Schweiz sind tungen, wie zum in Beispiel von Schäden. auf diese Herausforderung vorbereitet können den Je weiter man in der und Geschichte zurückstorische Erdbeben keine instrugeht, desto lückenhafter sind diese InformaAufzeichnungen vorhanden sind, Nachweis geforderten der Erdbebensicherheit überzeutionen. s Wissen über diese Erdbeben auf gend erbringen. VI VII VIII IX 47 N 46 N Illustration: ETH Zürich er historisch dbeben in der Umgebung, schäden vern (Intensität l). Die Größe tspricht der ntensität. 6E 8E 10 E Epizentren der historisch bekannten Erdbeben in der Schweiz und Umgebung, die Gebäudeschäden verursacht haben (Intensität mindestens Vl). Die Grösse der Kreise entspricht der geschätzten Intensität. 50 seconds 60 70 www.erdbeben-sicher.ch 3 promur – die Lösung der Schweizer Industriepartner für Gebäude mit Mauerwerk Mauerwerk ist erdbebensicher Mauerwerk ist eine der ältesten Baukonstruktionen. Die jahrhundertelange Erfahrung zeigt, dass richtig verbautes Mauerwerk erdbebensicher ist. Neue Vorschriften und angepasste Standards (Norm SIA 261 und 266) zu erdbebensicherem Bauen verlangen, dass die Sicherheit von Mauerwerk – wie auch von anderen Baukonstruktionen – berechnet und nachgewiesen werden soll. Einzelne Kantone verlangen bereits heute einen Erdbebensicherheitsnachweis. Die Berechnung der Erdbebensicherheit von Mauerwerk ist komplex und konnte bisher nur annäherungsweise durchgeführt werden. Mit promur bieten die Schweizer Industriepartner für Mauerwerk nun die Lösung für den zuverlässigen und realistischen Nachweis der Erdbebensicherheit von Gebäuden mit Mauerwerk an. Die Verformungen von Mauerwerk, die bei einem Erdbeben auftreten können, wurden bisher manuell und anhand von Tabellen berechnet. Dabei wurden Mindestwerte angenommen, die auch unter sehr ungünstigen Bedingungen zu erreichen sind. Zudem wurden nur einzelne Wände und nicht die komplette Tragstruktur berücksichtigt. Mit diesen herkömmlichen Berechnungsarten wird die eigentliche Standsicherheit von Mauerwerksgebäuden wesentlich unterschätzt. Das Potenzial von Mauerwerkswänden konnte nicht voll ausgenützt werden. Integrale Widerstandsberechnungen mit promur Mit promur kann die Erdbebensicherheit von Mauerwerk integral berechnet werden. Damit kann nun die Belastungsfähigkeit von Mauerwerk eines ganzen Gebäudes abgebildet werden und nicht nur einzelner Wände. Die wirklichkeitsnahe Simulierung von Mauerwerksgebäuden mit promur bringt nicht nur eine Erhöhung der rechnerischen Erdbebensicherheit, sondern hilft auch Schwachstellen oder neuralgische Punkte zu erkennen und ihnen mit entsprechenden konstruktiven Massnahmen zu begegnen. 5 Die Berechnung mit promur ermöglicht eine ökonomisch und bauphysikalisch optimale Bauweise und den Einsatz der bevorzugten Baustoffe. Die Vorteile von promur • Berechnungen mit promur sind absolut präzis. • Die Berechnungen mit promur entsprechen der Norm SIA 266 für den • • • • • • • • • • • Sicherheitsnachweis von Mauerwerk. D ie Zeitersparnis gegenüber Handrechnungen beträgt bis zu 50 %. Automatische Nachweisführung der Tragsicherheit. G ute Übersicht durch dreidimensionale Modellierung des Gebäudes, mit integrierter Erdbebenlastaufteilung. O ptimiert die Gebäudekonstruktion unter Ausnützung des vollen Potenzials von Mauerwerk. achvollziehbares Tragverhalten des Gebäudes. N K larer Bemessungsablauf. B emerkung zur Schubsteifigkeit im Grundzustand. H inweise zur konstruktiven Ausbildung und Modellierung. D as Modul promur basiert auf bekannten und bewährten StatikProgrammen. B erechnungen in Kombination mit Betonwänden problemlos möglich. N achkalkulation (Nachweis) bestehender Gebäude auch durchführbar. Ihr direkter Nutzen • promur liefert Ihnen einen realitätsnahen Nachweis der • • • • Erdbebensicherheit für Ihr Mauerwerksgebäude. promur ermöglicht Ihnen eine klare Beurteilung des Einsatzes von Mauerwerk und gibt Ihnen damit höhere Planungssicherheit mit einem optimalen ökonomischen und konstruktiven Einsatz der Baustoffe. Spezialisierte Ingenieure übernehmen für Sie die fachgerechte Berechnung. Sie präsentieren uns Ihre Projektidee, der Industriepartner für das Mauerwerk Ihrer Wahl steht Ihnen als kompetente Ansprech- und Koordinationsstelle rund um promur zur Verfügung. Mit promur sparen Sie Zeit und Kosten. Beispiel einer Berechnung von Mauerwerk mit promur Mit bisheriger Berechnungsmethode Mit promur Beton Backstein Beton Backstein 7 Von Ihrer Projektidee zum Erdbebensicherheitsnachweis • Der Prozess zum Erdbebensicherheitsnachweis ist für Sie als Kunde einfach und unkompliziert. • Sie planen ein Bauprojekt und ziehen für die Realisierung ein • • • Mauerwerksgebäude in Betracht. Sie wollen die Erdbebensicherheit Ihres Projekts prüfen. Kontaktieren Sie möglichst frühzeitig einen der Industriepartner Mauerwerk Ihres Vertrauens, wir veranlassen für Sie die Berechnung. Innerhalb kürzester Zeit haben Sie unser Angebot und nach Auftragserteilung die dokumentierten Berechnungsresultate zur Hand, die der Norm SIA 266 für den Sicherheitsnachweis von Mauerwerkswänden entsprechen. Prozess für eine Erdbebensicherheitsberechnung mit promur Investor, Bauherr, Generalunternehmer oder Architekt • Pläne Vorprojekt Die Industriepartner für das Mauerwerk als Ihre Ansprechpartner • • • • • • Wir beraten Sie zu Ihrem Vorhaben. Wir holen anhand einer Checkliste die benötigten Unterlagen ein. Wir unterbreiten Ihnen eine Offerte. Wir erteilen Ihren Auftrag an ein lizenziertes Ingenieurbüro. Wir kümmern uns für Sie um die Abwicklung. Wir stellen Ihnen den Erdbebenbemessungsbericht mit Rechnung zu. Die von den Industriepartnern lizenzierten Ingenieurbüros • führen den Nachweis der Erdbebensicherheit mit «promur» durch. • erstellen den detaillierten Berechnungsbericht, basierend auf der Norm SIA 266 Mauerwerk. www.erdbeben-sicher.ch Die Push-over-Analyse von Mauerwerksgebäuden Beim elastischen, kräftebasierten Nachweis der Erdbebensicherheit von Gebäuden mit Tragwänden aus unbewehrtem Mauerwerk wird das Verformungsvermögen des Mauerwerks pauschal mit einem Verhaltensbeiwert von q = 1.5 berücksichtigt. Dieser einheitliche Verhaltensbeiwert stellt einen Mindestwert dar, der auch unter sehr ungünstigen Bedingungen erreicht wird. Er liegt daher in den meisten Fällen stark auf der sicheren Seite. Massgebend für die Erdbebensicherheit des gesamten Gebäudes ist die Wand, welche bei elastischer Schnittkraftberechnung als Erstes ihren Tragwiderstand erreicht. Mauerwerkswände unter Schubbeanspruchung weisen, abhängig von der Beanspruchung und der Wandgeometrie, ein nicht vernachlässigbares plastisches Verformungsvermögen auf. Nach Erreichen der maximalen Horizontalkraft können sie, bei annähernd gleichbleibender Horizontalkraft, bis zum Erreichen des Verformungsvermögens weiter deformiert werden. Dies ermöglicht die Aktivierung des Tragwiderstands weiterer Wände und führt damit zu einer Vergrösserung des rechnerischen Widerstands des Gesamtsystems. promur ermöglicht eine weitgehend automatisierte Durchführung einer solchen Push-over-Analyse von Mauerwerksgebäuden. Als Ersatzsystem für das durch Geschossdecken, Wände und Stützen definierte Gebäude wird ein dreidimensionales Stabtragwerk erzeugt. Die Geschossdecken werden dabei als in der Ebene starre Scheiben betrachtet. Ein Stabmodell ist nicht nur wesentlich übersichtlicher und schneller in der Berechnung als ein aus Schalenelementen bestehendes FE-Modell, sondern ermöglicht zudem die Anwendung von überlagerten Spannungsfeldern entsprechend der Norm SIA 266 für den Nachweis der Tragsicherheit in den Mauerwerkswänden. Die Erdbebeneinwirkungen werden unter Berücksichtigung des Ersatzkraftverfahrens ermittelt. Um die vielfach vorhandene Richtungsabhängigkeit des Tragwiderstands des Gesamtsystems zu berücksichtigen, werden die Erdbebeneinwirkungen in x- und y-Richtung jeweils mit beiden Vorzeichen aufgebracht und mit der ebenfalls in beiden Richtungen aufgebrachten Torsion aus ungeplanter Exzentrizität überlagert, wodurch sich insgesamt 8 Lastfälle ergeben. In einem ersten Schritt wird das Grundsystem mit den ständigen Lasten belastet. Anschliessend wird die Erdbebeneinwirkung schrittweise aufgebracht. Falls eine Wand ihren Tragwiderstand erreicht hat, wird im System ein plastisches Schubgelenk eingeführt. Bei einer Änderung des Kopfmoments kann sich der Widerstand einer Wand auch nach Beginn der plastischen Verformung verändern. Um dies zu berücksichtigen, werden in jedem Schritt alle Wände neu berechnet. Die plastische Verformungsfähigkeit wird mit einem einfachen Ansatz unter Berücksichtigung der Normalkraftausnutzung und der Wandgeometrie abgeschätzt. Wandschnittkräfte, Spannungsfelder und plastische Verformungen können in jedem Berechnungsschritt in jeder Wand kontrolliert werden. Die Software promur für die Push-over-Analyse von Mauerwerksgebäuden ermöglicht damit eine wesentlich bessere rechnerische Ausnutzung des tatsächlich vorhandenen Erdbebenwiderstands von Gebäuden als die konventionelle linearelastische Berechnung. 9 Stein auf Stein – mit Mauerwerk nachhaltig und sicher bauen für die Zukunft Die Mauersteinproduzenten in der Schweiz bieten heute eine breite Palette an Massivbaustoffen an. Bei den Industriepartnern Mauerwerk finden Sie für jede Herausforderung und deren spezifischen Bedürfnisse den passenden Stein und ganze Systemlösungen. Mauerwerk vereint eine Reihe von Vorzügen, die es für viele Bauvorhaben zum Baustoffelement erster Wahl machen. Mauerwerk ist sicher • Mauerwerk hat hohe Festigkeitswerte und ist erdbebensicher. • Mauerwerk ist von Beginn an formstabil. • Mauerwerk weist überdurchschnittliche Werte beim Brandschutz auf. Mauerwerk ist nachhaltig • Mauerwerk ist lange haltbar, hat eine hohe Druckfestigkeit und ist über lange Zeit wertbeständig. • Die heutige Mauerwerkproduktion nach neuestem Stand der Technik ist sehr umweltfreundlich. • Mauerwerk ist bei einem Abbruch zu einem grossen Teil rezyklierbar. Mauerwerk ist kostengünstig und wertvoll • Mauerwerk ist ein kostengünstiger und wertvoller Baustoff. • Mauerwerk ist präzise und lässt sich ideal auf Ihren Bedürfnissen anpassen. 11 Die Industriepartner – Ihre kompetenten Ansprechpartner für promur Beletto AG Weinfelderstrasse 6 8576 Mauren Tel. 071 634 60 90 www.beletto.ch UFPB Union des Fabricants de Produits en Béton de Suisse romande UFPB Union des Fabricants de Produits en Béton de Suisse romande. Rte Aloys-Fauquez 28 1018 Lausanne Tel. 021 648 29 49 www.swissmatbeton.ch Commission Brique Béton Tel. 027 322 54 85 Bricosol AG Hermetschloostrasse 75 8048 Zürich Tel. 044 431 15 66 www.bricosol.ch Verband Schweizer Kalksandsteinproduzenten KSV Postfach 432 3250 Lyss Tel. 032 387 92 00 www.kalksandstein.ch FBB Unternehmen Postfach 8494 Bauma Tel. 052 397 40 40 www.fbb.ch Verband Schweizerische Ziegelindustrie VSZ Elfenstrasse 19 Postfach 3000 Bern 6 Tel. 031 356 57 57 www.domoterra.ch domoterra Presyn AG Ostermundigenstr. 34a 3006 Bern Tel. 031 333 42 52 www.presyn.ch DIE SCHWEIZER ZIEGELEIEN LES TUILERIES SUISSES ® Xella Porenbeton Schweiz AG Kernstrasse 37 8004 Zürich Tel. 043 388 35 35 www.xella.ch 042010 Stahlton Bauteile AG Riesbachstrasse 57 Postfach 8034 Zürich Tel. 044 384 89 50 www.stahlton-bauteile.ch www.erdbeben-sicher.ch
