Festlegung von Ertüchtigungsmaßnahmen für erdbebengefährdete Bauwerke auf der Grundlage von Kollapsanalysen

Nachdem das Erdbeben von Dezember 2003 der Zitadelle von Bam, dem größten Lehmbaukomplex der Welt, schwerste Schäden zufügte, wurden viele Maßnahmen zur Beräumung und zum Wiederaufbau der Anlage eingeleitet. Der hohe Zerstörungsgrad wirft die Frage nach der Ertüchtigung der Bauwerke beim Wiederaufbau auf. Um die Versagensursachen der Gebäude abklären zu können, wurde für zwei Räume eines Hauses eine Einsturzsimulation durchgeführt. Dabei kam die Diskrete Elementmethode (DEM) gekoppelt mit der Finiten-Element-Methode (FEM) zum Einsatz. Für die Erdbebenanalyse wurde die Standard-Software LS-DYNA angewendet. Das Mauerwerk innerhalb der Diskreten Elemente ist mittels Makromodellierung verschmiert abgebildet worden. Die Elementierung wurde mit Hilfe einer CAD-Software erstellt, und zwar so, dass Versagensflächen Grenzflächen der Diskreten Elemente darstellen. Es wurde die Einsturzsimulation des Tragwerks zuerst im Originalzustand ohne Bewehrung durchgeführt, um die Schwachstellen und die Bruchsequenz zu ermitteln. Danach erfolgte die schrittweise Ertüchtigung durch Bewehrung aus Glasfaserstäben, die systematisch an verschiedenen Stellen angeordnet wurden, jeweils verbunden mit einer erneuten Analyse des Gesamtverhaltens. Auf diese Weise konnte die minimal notwendige Bewehrung bestimmt werden, um den Einsturz bei einem erneuten Erdbeben gleicher Art und Stärke zu verhindern.