Das Trag- und Verformungsverhalten unbewehrter Mauerwerksscheiben für den Lastfall Erdbeben wird im Rahmen dieser Arbeit experimentell und rechnerisch untersucht. Ziel ist u. A. die Quantifizierung der nichtlinearen Effekte in Form des Verhaltensfaktors q. Im Anschluss an eine umfassende Literatursichtung werden in einem ersten Schritt mit der weiterentwickelten Versuchsmethode der Pseudodynamik zehn geschosshohe Wände verschiedener Stein-Mörtel-Kombinationen im Maßstab 1:1 experimentell geprüft. Die Wandscheiben repräsentieren dabei die tragenden Schubwände mehrgeschossiger Gebäude. Unter Ausnutzung von Symmetrieeffekten können die Versuche jeweils auf die maßgebende Schubwand im untersten Geschoss reduziert werden. Als Erdbebeneinwirkung werden verschiedene auf das elastische Antwortspektrum von DIN 4149 angepasste, künstlich generierte Zeitverläufe unterschiedlicher Laststufen angesetzt. Insgesamt werden über 40 Hauptversuche und zahlreiche Nebenversuche an den 10 Wandscheiben durchgeführt. In der ersten Simulationsstufe werden die zu untersuchenden Bauwerke auf einen äquivalenten Einmassenschwinger in Form einer Kragscheibe reduziert, wohingegen in der zweiten Simulationsstufe die Untersuchungen an einem Mehrmassenschwinger erfolgen. Die oberen Geschosse werden hierbei als Sub-Struktur lediglich numerisch berücksichtigt, deren nichtlineare Steifigkeitscharakteristik in statisch-zyklischen Vorversuchen bestimmt wird. Die elastische Einspannung der Schubwände in die Stahlbetongeschossdecken erfolgt dabei durch Ansatz einer Momentendrehfeder. Die Erweiterung des Versuchsstandes mit den unabhängig computergesteuerten 2 Vertikal- und dem Horizontalzylinder ergibt die Möglichkeit, annähernd beliebige Kraft- und Verformungszustände, d.h. Wandkopfmoment, Normalkraft und horizontale Schubkraft, auf die Prüfwände aufzubringen und die Problematik konventioneller Prüfstände zu umgehen. Einen entscheidenden Eingangsparameter bei der Bestimmung der resultierenden Erdbebenbelastung einer Konstruktion stellen die Systemeigenperioden dar. Deren Ermittlung erfolgt entsprechend den neuen Erdbebennormen – DIN 4149 und Eurocode 8 – bei Mauerwerksbauten mit isotropem E-Modul und gegebenenfalls gerissenen Querschnitten. Jedoch zeigen die Versuche, dass bereits bei ungerissenen Querschnitten die Beschreibung mit isotropen Eigenschaften und E-Moduln aus der Beanspruchungsrichtung senkrecht zu den Lagerfugen, deutlich zu hohe Steifigkeitswerte liefert. Dieser Effekt ist bei geringer Wandnormalkraft besonders stark ausgeprägt. Zusätzlich tritt in den Versuchen mit zunehmender Horizontalbeanspruchung eine weitere Abnahme der Wandsteifigkeiten auf. Bei der Untersuchung des Einflusses des nichtlinearen Verhaltens auf die Lastreduktion wird ebenfalls eine Abhängigkeit des Systems erkennbar. Bei den Kragscheibensystemen der ersten Simulationsstufe liegt der Verhältniswert zwischen rechnerischer Einwirkung mit gemessenen Anfangswandsteifigkeiten und tatsächlich in den Versuchen aufgetretener Horizontalkraft im Mittel bei 2,8 wohingegen bei dem Mehrmassenschwinger dieser Effekt mit einem Bereich von 1,0 ÷ 2,2 deutlich geringer ausgeprägt ist. Für weitergehende Untersuchungen wird aufbauend auf das Schubmodell von Mann / Müller ein Materialmodell nach der Plastizitätstheorie unter Einbezug von Verfestigung- und Entfestigungseffekten entwickelt und anhand der eigenen Versuchsergebnisse überprüft. Im Zuge einer Parameterstudie mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode wird die Lastreduktion in Form des Verhaltensfaktors q über die Verschiebeduktilität der Einzelwand ermittelt.     «

Das Trag- und Verformungsverhalten unbewehrter Mauerwerksscheiben für den Lastfall Erdbeben wird im Rahmen dieser Arbeit experimentell und rechnerisch untersucht. Ziel ist u. A. die Quantifizierung der nichtlinearen Effekte in Form des Verhaltensfaktors q. Im Anschluss an eine umfassende Literatursichtung werden in einem ersten Schritt mit der weiterentwickelten Versuchsmethode der Pseudodynamik zehn geschosshohe Wände verschiedener Stein-Mörtel-Kombinationen im Maßstab 1:1 experimentell geprüft...     »

To study the behaviour of unreinforced masonry constructions under seismic loadings and to quantify the nonlinear effects – in current design codes e.g. Eurocode 8 and DIN 4149 covered by the behaviour factor q – experimental and also numerical investigations have been carried out. After a literature survey, experimental investigations have been performed on ten full-scale masonry walls with different materials (mortar-brick-combinations) using the advanced pseudo-dynamic test method. The test specimens representing load-bearing shear walls in multi-storey-structures. Due to symmetries the experiments have been reduced to the relevant shear wall of the first storey. The seismic input as ground acceleration time-history was generated artificially corresponding to the elastic response spectra of DIN 4149, representing regions of low and moderate seismicity. Totally 40 main tests and several preliminary tests have been performed on the 10 test specimens. In the first step the investigated structure was reduced to a single-degree-of-freedom-system (SDOF) whereas in the second step a multi-degree-of-freedom-system (MDOF) was used. As hereby the wall in the first storey was tested during the experiments under combined normal-bending-shear-stress the structure of the upper stories – i.e. shear walls and also their elastic restraint in the concrete slabs – was considered just numerically as a sub-structure. Its nonlinear characteristics were determined in preliminary static-cyclic tests on the masonry walls under adapted normal forces. The results lead to the perception, that the stiffness-description given in current codes e.g. Eurocode 6 and Eurocode 8 – i.e. isotropic E-modulus and partially cracked cross-section – overassesses the real stiffness of the walls. A significant dependency on the structural system has been found. The load reduction – represented by the behaviour factor q – was observed in the range of 1.0 up to 2.8 depending on several parameters e.g. structural system, failure mode, normal stress etc. For further investigations a material model based on the theory of plasticity taking in account hardening and softening effects has been developed. The numerical investigations using the finite-element-method have been validated comparing to the results of the experimental investigations. General a good match was found. Finally a parametric study has been performed to determine the behaviour factor q.     «

To study the behaviour of unreinforced masonry constructions under seismic loadings and to quantify the nonlinear effects – in current design codes e.g. Eurocode 8 and DIN 4149 covered by the behaviour factor q – experimental and also numerical investigations have been carried out. After a literature survey, experimental investigations have been performed on ten full-scale masonry walls with different materials (mortar-brick-combinations) using the advanced pseudo-dynamic test method. The test s...     »