Nachweis der Tragsicherheit

Erforderlicher Nachweis der Tragsicherheit
Nachfolgende Erläuterungen und Tabellen gelten nur für Hochbauten. Das Bauwerk wird gemäß dem Standort einer Erdbebenzone und seiner Bauwerksart oder -nutzung einer Sicherheitsklasse zugeordnet. Aus diesen beiden Bedingungen erhält man den Bauwerksbewertungsfaktor. Durch Ermittlung der Schwingungsanfälligkeitsklasse des Bauwerks und Berücksichtigung des Bauwerksbewertungsfaktors ergibt sich die erforderliche Methode der Tragsicherheitsnachweisführung.

Die ÖNORM B 4015 sieht folgende Methoden für den Tragsicherheitsnachweis vor:

Methode K - Konstruktive Grundregeln:
Nachweis der Tragsicherheit durch die Einhaltung von einfachen konstruktiven Grundregeln.

Methode Q - Quasistatische Methode:
Nachweis der Tragsicherheit durch Nachweis der Aufnahme von quasistatischen Ersatzlasten durch das Tragwerk, wobei hier nur die Grundschwingung berücksichtigt wird.

Methode A - Antwortspektrenmethode:
Nachweis der Tragsicherheit durch Nachweis der Aufnahme der dynamischen Erdbebeneinwirkungen durch das Tragwerk. Es werden dabei neben der Grundschwingung auch höhere Eigenschwingungen berücksichtigt.


Sicherheitsklassen Bauwerk und Bauwerksbewertungsfaktor
Sicherheitsklassen (SK) und Teilsicherheitsbeiwerte gamma10.gif (841 bytes)n in Abhängigkeit der Bauwerksart

SK Merkmale des Bauwerkes
bzw. der Bauwerksnutzung
Beispiele gamma10.gif (841 bytes)n
1
  • keine großen Menschenansammlungen
  • keine besonders wertvollen Güter und Einrichtungen
  • keine Gefährdung der Umwelt bei Beschädigung
  • Wohn-, Büro und Gewerbegebäude
  • Heime, Beherbergungsbetriebe
  • Industrie und Lagergebäude
  • Parkgaragen
1,0
2
  • größere Menschenansammlungen wahrscheinlich
  • besonders wertvolle Güter und Einrichtungen
  • bedeutende Infrastrukturfunktionen
  • beschränkte (lokale) Gefährdung der Umwelt bei Beschädigung
  • Einkaufszentren, Sportstadien, Kinos, Schulen und Kirchen
  • Heime, Beherbergungsbetriebe
  • Büro- und Verwaltungsgebäude
  • Hochhäuser (hges > 40m)
  • Fußgängerbrücken
  • Stützmauern und Böschungen im Bereich von Verkehrswegen und Entsorgung sowie für die Telekommunikation, sofern sie nicht in die Sicherheitsklasse 3 eingeordnet sind - hohe Schornsteine, Kühltürme, Aussichtstürme
1,10
3
  • lebenswichtige Infrastrukturfunktionen
  • erhebliche Gefährdung der Umwelt bei Beschädigung
  • Spitäler samt Anlagen und Einrichtungen
  • Bauwerke sowie Anlagen und Einrichtungen für den Katastrophenschutz, wie beispielsweise Feuerwehrgebäude, Ambulanzgaragen u.Ä.
  • Straßen- und Eisenbahnbrücken
  • Stützmauern und Böschungen im Bereich von Verkehrswegen mit großer Bedeutung für die Zugänglichkeit ausgewählter Bauwerke oder eines Gebietes nach einem Erdbeben
  • ausgewählte lebenswichtige Bauwerke, Anlagen und Einrichtungen für Versorgung und Entsorgung sowie für die Telekommunikation - Tanklager
1,20

 

Bauwerksbewertungsfaktor in Abhängigkeit der Sicherheitsklasse und der Erdbebenzone

Sicherheitsklasse
(SK)
Erdbebenzone
0   1   2   3   4
1   0   0   1   2   2
2   0   1   1   2   3
3   1   1   2   3   4

Beispiel:
 
Wohnhausanlage -> SK 1
in der Erdbebenzone 3 -> Bauwerksbewertungsfaktor 2



Schwingungsanfälligkeitsklassen
Die Bauwerke werden in folgende Schwingungsanfälligkeitsklassen eingeteilt:

G: gering
M: mittel
H: hoch

Die Ermittlung der Schwingungsanfälligkeitsklasse erfolgt gemäß nachfolgender Tabelle, wobei sich unter Berücksichtigung aller 8 Kriterien die ungünstigste Klasse dadurch ergibt, wenn mindestens 3 Kriterien erfüllt sind. Ist die Steifigkeit in einem Geschoß gegenüber den anderen Geschoßen stark reduziert, dann genügt alleine diese Tatsache für eine Einstufung in die nächsthöhere Schwingungsanfälligkeitsklasse.

Abschätzung der ersten Eigenfrequenz eines Bauwerks mit scheibenartigen Aussteifungswänden aus Mauerwerk, Beton oder Stahlbeton gemäß ÖNORM B 4015:

mit
bm horizontale Abmessung (in m) des größten Bauteils, der die horizontalen Kräfte aufnimmt (gemessen in Schwingungsrichtung)
hges Gesamthöhe des Bauwerks (in m) über der Basis/Fundamentoberkante

Die Grundschwingungsperiode T errechnet sich wie folgt:   


Beurteilungskriterien der Schwingungsanfälligkeit für Mauerwerksbauten

Skizze   Schwingungsanfälligkeitsklasse
G M H

Gesamtkonfiguration des Bauwerkes
Grundriß

Aufriß


Strukturierung im Grundriß
Geometrische Sprünge

M...
Masse-
zentrum

S...
Steifigkeits-
zentrum
Übereinstimmung
S = M in beiden
Schwingungs-
richtungen,
horizontale Deckenscheibe vorausgesetzt
Abweichung von
S und M ca. 20%, horizontale Dekkenscheibe vorausgesetzt
Aktivierung der Scheiben normal zur
Schwingungs-
richtung
erforderlich, horizontale Deckenscheibe vorausgesetzt

Strukturierung im Aufriß
Vorsprünge
gesamt

Rücksprünge gesamt
Ableitung der rückspringenden Geschoßlasten direkt ins Fundament w klgl10.gif (58 bytes) 1 cm f grgl10.gif (58 bytes) 5 Hz Rücksprung auf Biegeträger, Durchbiegung kleiner 1,0 cm w > 1 cm f < 5 Hz Rücksprung auf Biegeträger, Durchbiegung größer 1,0 cm

Unstetigkeiten in der Verteilung
der Steifigkeiten

der Masse


Schwingung
Grundperiode
T (in s)



Ermittlung des erforderlichen Nachweises
ÖNORM B 4015 sieht folgende Methoden für den Tragsicherheitsnachweis vor:

Methode K:
Neben der Einhaltung der konstruktiven Berechnungs- und Ausführungsnormen ist für Hochbauten auch die Einhaltung von konstruktiven Grundregeln erforderlich

Methode Q:
quasistatische Methode

Methode A:
Antwortspektrenmethode

Erforderlicher Nachweis der Tragsicherheit für Hochbauten
Schwingungsanfälligkeit Bauwerksbewertungsfaktor
0 1 2 3 4
G (gering schwingungsanfällig) 1) K K K K
M (mittel schwingungsanfällig) 1) K K Q Q
H (hoch schwingungsanfällig) K Q Q A A2)
 

1) Es ist kein über die Einhaltung der konstruktiven Berechnungs- und Ausführungsnormen hinausreichender Nachweis erforderlich
2) Überlegungen über die Notwendigkeit genauerer dynamischer Methoden sind anzustellen

Fortsetzung Beispiel:  
Wohnhausanlage -> SK 1
in der Erdbebenzone 3 -> Bauwerksbewertungsfaktor 2
gering/mittel schwingungsanfällig -> Nachweismethode K
hoch schwingungsanfällig -> Nachweismethode Q

 

Nachweis