Innovative Retrofits für nicht duktile Betonwände

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Hintergrund
• Typische Versagensmodi von Betonwänden
• Untersuchung der Schäden bei Erdbebenereignissen
• Retrofit-Strategien
• Numerische Modellierung
• Experimentelle Ergebnisse für den ungerüsteten Versuchskörper
• Experimentelle Ergebnisse für den Versuchskörper mit Faserbewehrung
• Vergleich der Ergebnisse
• Zukünftige Arbeiten
• Ressourcen

Experimental Retrofit von Kyle Sherwals Betonwänden

Einleitung

Herzlich Willkommen! Mein Name ist An Albright, PhD-Kandidat an der Virginia Tech. Ich bedanke mich herzlich für Ihr Interesse an meiner heutigen Präsentation. In diesem Vortrag werde ich über den experimentellen Retrofit von Betonwänden sprechen. Besonders werde ich mich auf die numerische Analyse von Kyle Sherwals konzentrieren.

Hintergrund

Kalifornien, insbesondere die Westküste, beherbergt viele Gebäude, die vor den 1970er Jahren errichtet wurden und nicht den neuesten seismischen Standards entsprechen. Bei einem starken Erdbeben besteht die Gefahr, dass diese Gebäude einstürzen und Menschenleben gefährden. Aus diesem Grund wurde dieses Projekt initiiert, um eine kostengünstige und umweltfreundliche Retrofit-Lösung für solche Gebäude zu finden.

Typische Versagensmodi von Betonwänden

Bei der Analyse von Betonwänden treten verschiedene Versagensmodi auf, wie zum Beispiel diagonales Versagen, flexibles Versagen, Schubversagen und Wandknicken. Diese Versagensmodi können zu Rissen, Betondruck oder sogar dem Schwenken der Wand führen. All diese Faktoren müssen bei der Entwicklung einer Retrofit-Strategie berücksichtigt werden.

Untersuchung der Schäden bei Erdbebenereignissen

Das Hauptziel dieser Forschung ist es, die typischen Schadensmuster bei Erdbebenereignissen zu untersuchen. Dabei liegt der Fokus auf dem Versuch Druckwände mit begrenzter Duktilität. Durch umfangreiche experimentelle Tests werden wir die Auswirkungen von Erdbeben auf solche Wände analysieren und mögliche Retrofit-Maßnahmen identifizieren.

Retrofit-Strategien

Im Zuge dieser Studie wurden zwei Retrofit-Strategien untersucht: Faserbewehrung und Spritzbeton. Beide Methoden bieten kostengünstige und effektive Möglichkeiten zur Stärkung der Betonwände. Im Vergleich zur Errichtung eines neuen Gebäudes sind diese Retrofit-Methoden deutlich wirtschaftlicher und umweltfreundlicher.

Numerische Modellierung

Parallel zu den experimentellen Untersuchungen haben wir auch numerische Modelle entwickelt, um unsere Ergebnisse zu validieren. Durch den Einsatz von nichtlinearen Balken-Tragwerk-Modellen waren wir in der Lage, das Versagen der Struktur genau zu simulieren. Diese Modelle wurden mit den tatsächlichen Versuchsdaten abgeglichen und zeigten eine gute Übereinstimmung.

Experimentelle Ergebnisse für den ungerüsteten Versuchskörper

Die Tests für den ungerüsteten Versuchskörper wurden erfolgreich abgeschlossen. Dabei haben wir beobachtet, dass die Betonwände bei höheren Drift-Raten zunehmend Risse entwickeln und schließlich einem diagonalen Versagen erliegen. Das Versagen erfolgte dabei aufgrund von Rissbildung, Stahlbruch und Betondruck, was zu einer brüchigen und gefährlichen Struktur führte.

Experimentelle Ergebnisse für den Versuchskörper mit Faserbewehrung

Die Tests für den Versuchskörper mit Faserbewehrung wurden ebenfalls erfolgreich durchgeführt. Im Vergleich zum ungerüsteten Versuchskörper zeigte dieser erheblich verbesserte Duktilität. Die Faserbewehrung konnte die Rissbildung im Beton verhindern und somit ein fortschreitendes Versagen verhindern. Die Ergebnisse der numerischen Modelle bestätigten die Wirksamkeit der Faserbewehrung.

Vergleich der Ergebnisse

Ein Vergleich der Ergebnisse der ungerüsteten und gerüsteten Versuchskörper zeigte, dass die Duktilität signifikant verbessert wurde. Obwohl die Festigkeitssteigerung nicht signifikant war, ist die Fähigkeit, Rissbildung zu verhindern und ein fortschreitendes Versagen zu stoppen, für die Sicherheit und Stabilität der Struktur von entscheidender Bedeutung.

Zukünftige Arbeiten

Die aktuellen Arbeiten konzentrieren sich auf die Tests mit Spritzbeton. Die Ergebnisse dieser Tests werden in Kürze vorliegen. Darüber hinaus werden weitere umfangreiche numerische Modelle entwickelt, um die Effektivität der Retrofit-Strategien weiter zu analysieren. Das langfristige Ziel ist es, realistische Designs für sichere Retrofit-Maßnahmen zu entwickeln.

Ressourcen

• National Institute of Standards and Technology (NIST)
• Simpson Strong-Tie Company Inc.
• Virginia Tech Structural Engineering Laboratory