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Schadensklassifizierung für Gebäude nach Extremereignissen

Damage classification for buildings subjected to hazardous events
 
: Ramin, M. von; Carstens, S.; Roller, C.; Stolz, A.

Bauingenieur 92 (2017), Nr.01, S.1-10
ISSN: 0005-6650
ISSN: 1436-4867
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer EMI ()

Abstract
Zur Einschätzung von Gebäudeschäden nach möglichen Extrembelastungen infolge außergewöhnlicher Einwirkungen wird ein auf physikalischen Modellen basierendes Ingenieurverfahren vorgestellt, das es erlaubt, auf Grundlage initialer Einzelbauteilschädigungen den zu erwartenden Gesamtgebäudeschaden semi-quantitativ zu beschreiben. Hierzu wurden für verschiedene Bauweisen und Materialien Schadenskurven hergeleitet, die eine graduelle Schädigung des Gebäudes in Abhängigkeit von einem Bauteilschädigungsindex abbilden. Ausgehend von dem Schädigungsgrad der einzelnen Bauteile in Folge eines Extremereignisses, wurden die Schadenskurven mithilfe des Traglastiterationsverfahrens am Modell des Gesamtgebäudes hergeleitet. Für die Bestimmung der jeweiligen Traglast wird die Initialschädigung der Bauteile für das jeweils verwendete FE-Modell über eine Modifizierung der Materialkennlinien abgebildet. Die Gültigkeit dieser Schädigungsfunktion konnte anhand von detaillierten Hydrocode-Simulationen und experimentellen Ergebnissen validiert werden. Gegenüber den bisher üblichen Verfahren, die eine Schadenklassifizierung des Gebäudes auf Grundlage empirisch gewonnener Schadensdaten vornehmen, hat die hier vorgestellte Methode den Vorteil, dass die zum Gesamtschaden führenden Einzelschädigungen nachvollziehbar berechnet und identifiziert werden, um an kritischen Bauteilen eventuell durchführbare Verstärkungsmaßnahmen gezielt und effizient planen zu können.

 

To gain an estimate of the building damage induced by potentially hazardous events, an engineering methodology based on physical modelling is presented. The method allows the qualitative assessment of the possible overall building damage level derived from the initial damage to discrete structural members. For this, damage curves were derived for various construction types that establish the gradual building damage level in dependence of a structural member damage index. Based on the damage level of structural members subjected to an extreme event, the building damage curves were derived using the iterative load factor method applied to various construction types. To calculate the respective remaining capacity, the initial structural member damage was modeled by modifying the material characteristics in each respective FE model accordingly. The form of the damage curves was validated on detailed and sophisticated hydrocode simulations as well as on experimental results. Compared to other methodologies used today, which establish a building damage level based on empirical data, the method presented here has the advantage that the individual member damages leading to the total building damage are identified and comprehensively calculated during the evaluation process, such that potentially applicable structural enhancement measures can be planned in a targeted and efficient manner.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-432340.html