Experimentelle und analytische Untersuchung des out-of-plane-Verhaltens von unbewehrten Mauerwerkswänden unter Erdbebenbelastung

Mauerwerk muss neben dem vertikalen und horizontalen Abtrag von Lasten in der Ebene auch Lasten rechtwinklig zur Ebene (out-of-plane), z. B. infolge Erdbeben, standhalten. Das out-of-plane-Verhalten von unbewehrten Mauerwerkswänden ist von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig und aufgrund der starken Nichtlinearität sehr komplex. Aktuelle Bemessungsverfahren in der deutschen Normung sind nicht explizit für das out-of-plane-Verhalten entwickelt und enthalten zum Teil erhebliche Konservativitäten.

In diesem Beitrag werden Rütteltisch-Versuche mit wärmedämmendem Ziegelmauerwerk zur Untersuchung des out-of-plane-Verhaltens von einachsig spannenden unbewehrten Mauerwerkswänden vorgestellt. Wie in vorangegangenen numerischen Untersuchungen bereits gezeigt wurde, werden in vorhandenen Bemessungsansätzen und Modellen wesentliche Einflussfaktoren vernachlässigt und die Tragfähigkeit damit stark unterschätzt. In den dargestellten Versuchen werden diese numerischen Untersuchungen und deren Resultate experimentell verifiziert. Weiterhin wird die Entwicklung eines analytischen Ingenieurmodells zur Bestimmung der Kraftverformungsbeziehung und der out-of-plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter vorgestellt.

Experimental and analytical investigation of the seismic out-of-plane behavior of unreinforced masonry walls

In addition to the vertical and horizontal load-bearing in-plane, masonry must also withstand out-of-plane loads that occur in earthquake scenarios. The out-of-plane behavior of unreinforced masonry walls depends on a variety of parameters and is very complex due to the strong non-linearity. Current design methods in German codes and various international codes have not been explicitly developed for out-of-plane behavior and contain considerable conservatism.

In the present work, shaking-table experiments with heat-insulating masonry walls have been conducted to investigate the out-of-plane behavior of vertical spanning unreinforced masonry walls. As shown in previous numerical investigations, important parameters are neglected in existing design and analysis models and the out-of-plane capacity is underestimated significantly. In the conducted experiments the results of these numerical investigations are verified. Furthermore, the development of an analytical design model to determine the force-displacement relationship and the out-of-plane load-bearing capacity considering all significant parameters is presented.