Vergleich der Methoden zur Berechnung der seismischen Tragwerksantwort

Das in der Ingenieurpraxis als Standardverfahren genutzte Antwortspektrumverfahren verspricht zwar einen geringen Berechnungsaufwand, die Ergebnisse sind jedoch stark von der Wahl des Verhaltensbeiwerts abhängig. Eine fundierte Festsetzung des Verhaltensbeiwerts ist nicht immer eindeutig, insbesondere für unsymmetrische Tragwerke, die für eine mittlere oder hohe Duktilität auszulegen sind. Verformungsbasierte Standsicherheitsnachweise stellen im modernen Erdbebeningenieurwesen einen alternativen Ansatz dar, da die zugrunde liegenden nichtlinearen Strukturanalysen ein wesentlich besseres Verständnis der seismischen Antwort ermöglichen. Grundlage der vorliegenden Arbeit ist ein Rahmentragwerk aus Stahlbeton, welches kraftbasiert mit dem modalen Antwortspektrumverfahren bemessen wurde. Der verformungsbasierte Nachweis der Erdbebensicherheit wird an einem ausgewählten Querrahmen zum einen mit einer nichtlinearen statischen Berechnung und zum anderen mit einer nichtlinearen Zeitverlaufsberechnung geführt. Die Resultate dieser Berechnungen werden mit den Ergebnissen des Antwortspektrumverfahrens verglichen und Unterschiede herausgearbeitet.

Comparison of the methods for seismic response analysis
Response spectrum analysis used as a standard procedure in engineering practice promises a low computational effort, but the results strongly depend on the choice of the behavior factor. A well-funded choice of the behavior factor is not always unambiguous, especially for asymmetric structures designed for medium or high ductility demands. Deformation-based procedures that explicitly account for inelastic structural behavior represent an alternative approach in modern earthquake engineering, since nonlinear structural analysis provides a much better understanding of the seismic response. The basis of the present contribution is a reinforced concrete frame structure, which was designed force-based using the modal response spectrum method. The deformation-based assessment of the seismic resistance is performed on a selected moment resisting frame of this structure using a nonlinear static analysis and a nonlinear time history analysis, respectively. The results of these analyses are compared with the outcomes of the response spectrum method and differences are worked out.