Versuchsaufbau zur Untersuchung der Energie-umwandlung bei einem Erdbeben.        (Fotos: Institut)

Damit eine Baukonstruktion nachhaltig ist, muss sie - neben der Tragfähigkeit - dauerhaft ihre Gebrauchstauglichkeit behalten. Insbesondere Bereiche von Tragwerken mit geometrischen und statischen Ungleichheiten sind hierbei problematisch. In diesen Zonen kommt es zu Spannungsspitzen, was bei einem Erdbeben zum sprunghaften Ansteigen der Beanspruchung und schlimmstenfalls zum Einsturz des Bauwerks führen kann. Vor diesem Hintergrund untersuchen Prof. Balthasar Novák vom ILEK und Dr. Karusala Ramanjaneyulu vom Structural Enginee-ring Research Center Chennai die kritischen Detailbereiche von Stahlbetonkonstruktionen unter Erdbeben- und Ermüdungsbedingungen. Die Ingenieure entwickeln Kriterien, die bei vertretbarem Erhaltungsaufwand langfristig gebrauchstaugliche und dauerhafte Tragwerke ermöglichen.

  Neben der erdbebengerechten Auslegung von neuen Tragwerken geht es auch um die Verstärkung von bestehenden Bauten. Hierzu wird in einer ersten Versuchsreihe das Tragverhalten von außen liegenden Stützen-Balken-Verbindungen verglichen. Ein Teil der Probekörper wurde nach indischen Normen ausgelegt, der andere Teil nach europäischen, wobei jeweils in einer Untergruppe spezielle Vorgaben für die dynamische Beanspruchung berücksichtigt wurden. Alle Versuche werden beim Projektpartner in Indien durchgeführt. Dabei untersuchten die Wissenschaftler zunächst, wie sich die Verbindungsstellen unter quasi-statischer zyklischer Beanspruchung verhalten. Dabei entsprechen die Lastwechsel keinem tatsächlichen Erdbeben, sondern werden langsam aufgebracht, so dass die einzelnen Schädigungsstufen genau erfasst werden können.

Versuche auf dem Schütteltisch

	Karusala Ramanjaneyulu und Balthasar Novák bei Rissaufnahmen während der Untersuchung einer Stahlbetonrahmenkonstruktion.

Anschließend werden auf einem der weltgrößten Schütteltische Versuche unter pseudo-dynamischer Beanspruchung durchgeführt, um das Verhalten des Tragwerks unter Erdbebeneinwirkung im Zeitverlauf realistisch zu simulieren. Dabei werden Kraftfluss und Kraftübertragungsmechanismen in den Knoten überprüft und bewertet. Dies dient als Basis für die Entwicklung von Stabwerkmodellen für eine ermüdungs- und erdbebensichere Bemessung. Auf diese Weise soll das komplizierte Tragverhalten von Betontragwerken unter zyklischer Belastung anschaulich und genau erfasst werden. Weiter soll ein einfach anwendbares Modell entwickelt werden, auf dessen Basis Tragwerke so „ertüchtigt“ werden können, dass sie künftigen Erdstößen standhalten. Die Wissenschaftler entwickeln zudem Strategien für den Unterhalt von Bauwerken. Auf deutscher Seite wird bereits seit einigen Jahren an einem Bauwerksmanagementsystems gearbeitet. Diese Ergebnisse werden mit dem indischen Kooperationspartner weiterentwickelt. Dabei werden die spezifischen Bedingungen in Indien wie etwa die erhöhte Korrosionsgefahr von Stahlbetontragwerken aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit berücksichtigt.

amg