Erhöhung der Erdbebensicherheit für nicht duktile Tragwerke im Hochbau durch streifenförmige elastische Lagerung

In diesem Beitrag wird der Einfluss von hochdämpfenden elastischen Lagern unter Erdbebeneinwirkung diskutiert. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Vergleichsstudie mit streifenförmiger Lagerung von Hochbauten mittels Elastomerlager welche gegenüber herkömmlichen base isolation Systemen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Instandhaltung einen großen Vorteil mit sich bringen. Elastomere sind gummielastische Werkstoffe mit weitmaschig vernetzten Molekülketten (vulkanisiert). Es entsteht ein zähelastisches Netzwerk von hoher dynamischer Festigkeit, das sich mit Federwirkung elastisch verformt und bei Entlastung die Ausgangsform praktisch wieder einnimmt (Rückstellvermögen). Um den Einfluss von Einsatz elastischer Lagerung im Hochbau bei Erdbebenbelastung zu beurteilen wurden zahlreiche Analysen an unterschiedlichen Gebäuden durchgeführt. Die hier dargestellten Ergebnisse resultieren aus Untersuchungen von einem viergeschossigen Hochbau in Ziegelbauweise mit symmetrischer Anordnung der Tragelemente im Grundriss und Regelmäßigkeit im Aufriss. Die elastischen Lager wurden anhand der vorhandenen Lasten (Eigengewicht und Nutzlast) bemessen und streifenförmig unter alle tragenden Wände auf Niveau der Fundament Oberkante eingebracht. Als variierende Parameter wurde die Dicke des Lagers zwischen d=3,75cm und d=5,0cm definiert und die Dämpfung in Form des Verlustfaktors zwischen V=12% und V=40%. Die Beurteilung unterschiedlicher Elastomerlager umfasste in Summe sechs Modellvariationen, wobei Modell 1 das Referenzmodell ohne elastische Lagerung darstellte.