Seismic risk assessment of masonry walls and risk reduction by means of prestressing

Grundlage des Risikomanagements dieser Dissertation ist eine entwickelte Risikobewertungskette sowie Definitionen wesentlicher Komponenten. Nötige Grundlagen zu Mauerwerk, Erdbeben, deren probabilistische Beschreibung, Strukturdynamik und moderne Anforderung an erdbebengefährdete Tragwerke werden zusammengestellt. Kernthema ist das Analysieren der Vulnerabilität von unverstärktem und vertikal vorgespanntem Mauerwerk, woraus sich Schäden für die erwähnte Bewertungskette ergeben. Der Einfluss vertikaler Vorspannung und dessen Abhängigkeit von praktischen Ausführungsarten auf die bedeutungsvolle Duktilität wird festgestellt, illuminiert und auf eine Interaktion von innenliegenden Spanngliedern mit der Wand zurückgeführt. Es wird auf numerische Methoden und drei Stoffgesetze für Mauerwerk eingegangen. Unter Nutzung dieser und vorhandener experimenteller Untersuchen zur Kalibrierung der numerischen Tragwerksmodelle, werden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Die Beeinflussung des dynamischen Verhaltens durch Vorspannung wird aufgezeigt. Sensitivitäten und Korrelationen sind Ergebnis umfangreicher probabilistischer Simulationen. Deren Hauptziel sind jedoch Wahrscheinlichkeitsverteilungen für unterschiedliche Schadensparameter. Es zeigt sich, dass vertikale Vorspannung bei Erdbeben nur bedingt sinnvoll ist. Dies ist von vielen Faktoren, wie Tragwerks- und Erdbebeneigenschaften, Grad der Vorspannung sowie betrachteten Schadensparametern abhängig. Tendenziell wird der Mörtelschaden verringert, der Steinschaden jedoch vergrößert. Weitere Maßnahmen zur Reduzierung von Erdbebenschäden an Mauerwerk werden vorgeschlagen, begründet und in ersten Simulationen untersucht. Die Arbeit schließt mit der Anwendung der Risikomanagementkette auf ein Beispiel der Region Aachen, an dem Risiken für unterschiedliche Schadensparameter bestimmt und verglichen werden.