Seismic retrofitting of existing buildings withsteel frames and their anchoring

Projektaufgabe
Masterarbeit
Grafik / Video
Studierende
Herr Fehr Maximilian
Betreuung
Prof. Dr. Michael Baur
Fachhochschule/Uni
HSLU Hochschule Luzern Technik & Architektur
Semester
Frühlingssemester 2023
Fachrichtung
Bauingenieurwesen

Diese Forschungsarbeit konzentriert sich auf die praktische Erforschung des Verhaltens von externen Stahlfachwerken bei seismischer Ertüchtigung und den Einfluss der Verbindungssteifigkeit. Mit der zunehmenden Bedeutung von Nachhaltigkeit und ressourceneffizientem Bauen, der Verlängerung der Lebensdauer bestehender Gebäude und der allgemeinen Gebäudesicherheit im Falle eines Erdbebens gewinnt die seismische Nachrüstung an Bedeutung. Ziel dieser Masterarbeit ist es, theoretische Grundlagen mit praktischen Beispielen zu verbinden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Verbindungssteifigkeit zwischen dem Stahlrahmen und den bestehenden Gebäuden liegt.

Dabei werden Analysemethoden, Strategien zur Erdbebennachrüstung und das Verhalten von unbewehrtem Mauerwerk und Stahlbeton untersucht. Die Vor- und Nachteile von externen Stahlfachwerken undnBefestigungsmittel werden diskutiert.

Eine Fallstudie wird am Universitätsspital Zürich durchgeführt, das im Jahr 2020 mit nachgerüstet wurde. Dabei wurden verschiedene Stahlkonstruktionen eingesetzt, um den Bestandsbau zu verstärken. Das zu verstärkende Gebäude (HOF) befindet sich zwischen zwei anliegenden Gebäuden.

Der ursprünglich erbaute Massivbau vom Jahr 1966 wurde 1979/80 mit einem Stahlskelettbau aufgestockt. Vor allem der Skelettbau weist einen sehr exzentrischen Grundriss auf (Schubmittelpunkt und Masseschwerpunkt liegen weit auseinander). Auch waren die horizontalen Verschiebungen im Fall eines Erdbebens, nach heutiger Norm zu gross und konnten nicht von den Gebäudefugen aufgenommen werden.

Für die horizontale Aussteifung wurden zwei externe Stahlfachwerke am Bestandsgebäude angebracht. Zusätzlich wurde die Dachkonstruktion (Helikopterlaneplatz) in dernebene mit zusätzlichen Stahlstreben ausgesteift. Neben den globalen Verstärkungen am Universitätsgebäude wurden auch der Einfluss der lokalen Steifigkeit der nachträglichen Befestigungsmittel, welche in der Praxis umgesetzt wurden, am Universitätsgebäude analysiert. Die Thesis verwendet Eigenwert-, Antwortspektrum- und Pushover-Analysen, um den Einfluss der Verbindungssteifigkeit zu bewerten. Es wurde eine Sensibilitätsanalyse durchgeführt um eine grobe Steifigkeitswert zu definieren, wobei die lokale Befestigungssteifigkeit die Gesamtsteifigkeit des Gebäudes massgeben verändert.