Untersuchungen zum Out-of-Plane-Verhalten von nichttragenden Mauerwerkswänden in deutschen Erdbebengebieten

Abstract

Infolge von Erdbeben müssen nichttragende Trennwände aus Mauerwerk horizontalen Lasten standhalten und dabei spielen auch die Einwirkungen rechtwinklig zur Ebene (Out of Plane) eine bedeutende Rolle. Das Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden ist aufgrund der stark ausgeprägten nichtlinearen Mechanismen sehr komplex. In aktuellen Bemessungsverfahren werden maßgebende Einflussfaktoren nicht berücksichtigt und es fehlen detaillierte Untersuchungen zu in Deutschland typischen nichttragenden Mauerwerksarten. Es wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts umfangreiche analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen für tragende Mauerwerkswände durchgeführt und ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Out-of-Plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter entwickelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden ansatzweise und vereinfacht auf nichttragende Wände übertragen. Hiermit konnten die bisherigen Ansätze in den Erdbebennormen DIN EN 1998-1/NA (2020) und DIN 4149 (2005) überprüft und dem aktuellen Kenntnisstand angepasst werden. Auf Grundlage der aktualisierten Erdbebengefährdung wurden zudem vereinfachte Nachweismethoden hergeleitet und in Form von Tabellen zusammengefasst. Das Ingenieurmodell und die Grundlagen der Herleitung der vereinfachten Regeln werden anhand eines Anwendungsbeispiels in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Investigation of the out-of-plane behavior of non-load-bearing masonry walls in German earthquake zones

Due to earthquakes, non-load-bearing masonry partition walls have to withstand horizontal loads, herein out-of-plane loads are of great importance. The out-of-plane behavior of masonry walls is very complex due to the strong non-linearity.

Current design methods do not consider important parameters, and detailed investigations of typical non-load-bearing masonry types in Germany do not exist. As part of a research project, extensive analytical, numerical and experimental investigations for load-bearing masonry walls were carried out and a model was developed to determine the out-of-plane capacity, considering significant parameters. The results of these investigations were transferred to non-load-bearing walls in a simplified manner. With this, the previous methods in the earthquake standards DIN EN 1998-1/NA (2020) and DIN 4149 (2005) could be reviewed and adjusted to the current state of the art.

Based on the updated seismic hazard map, simplified design methodologies were derived and summarized. The model and the derivation of the simplified design methods are presented and discussed in this paper based on a case study.