promur Fachveranstaltung vom 15. März 2017 bei der Hochschule Luzern, Technik & Architektur in Horw (LU)

Transkript

1 promur Fachveranstaltung vom 15. März 2017 bei der Hochschule Luzern, Technik & Architektur in Horw (LU)

2 Referat von Prof. Dr. Hartwig Stempfle Hochschule Luzern, Technik & Architektur

3 Entwicklungen der angewandten Forschung im Mauerwerksbereich und Anwendungen in der Praxis Bachelor & Master Bauingenieurwesen Prof. Dr. Hartwig Stempfle Dozent Bauingenieurwesen T direkt hartwig.stempfle@hslu.ch Horw

4 Übersicht - Herausforderungen für das Mauerwerk - Energiedebatte - Erdbebenbeanspruchungen - Produktentwicklungen und Forschung - Mauerwerksprodukte - Softwarelösungen Folie 4,

5 Herausforderung Energiedebatte - Backsteinprodukte / Wärmedämmsteine bzw. Grossblocksteine: Jagd nach dem besten U-Wert auf Kosten der statischen Eigenschaften Quelle: Swissbrick AG Folie 5,

6 Herausforderung Energiedebatte - Kompaktfassaden: - Umweltverträglichkeit und Dauerhaftigkeit der Dämmstoffe? Folie 6,

7 Herausforderung Energie - Graue Energie / Herstellungsprozesse: Quelle: KSV-Dokumentation Beton.org - Problem: Stark politisch geführte Diskussion. Entwicklung für die Zukunft? Folie 7,

8 Herausforderung Erdbebenbeanspruchung - Mauerwerk ist ein sehr komplexer Werkstoff im Bauwesen bzgl. den mechanischen Eigenschaften - Im Vergleich zum Beton schlechtere Eigenschaft bzgl. Festigkeit und Duktilität - Grundlagenforschung für Mauerwerk wird weniger betrieben - Geringerer Anteil in der Lehre an den Hochschulen - Planer verwenden eher Beton für Erdbebennachweise als Werkstoff und somit Verlust an Marktanteilen von Mauerwerk Lösungen: 1. Entwicklung von Mauerwerksprodukten zur Verbesserungen bzgl. Erdbebeneinwirkungen mit den unterschiedlichen Zielen: Steigerung des Widerstandes Steigerung des Verformungsvermögens 2. Neuentwicklung von Softwarelösungen Folie 8,

9 Bewehrtes Mauerwerk /Neubau Folie 9,

10 Bewehrtes Mauerwerk /Neubau Folie 10,

11 Bewehrtes Mauerwerk / Neubau Folie 11,

12 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Folie 12,

13 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Wand 1: l=3,89 m; s n =0,8 N/mm 2 Folie 13,

14 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Wand 2: l=3,89 m; s n =0,4 N/mm 2 Folie 14,

15 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung (a) (b) (c) (d) Regler (e) (f) (g) (h) Folie 15,

16 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung Folie 16,

17 MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung Querkraft V [kn] unverstärkte Referenzwand W1 verstärkte Wand W kn V -100 V u V max kn 0.7 V max V K max eff w w u Verschiebung w [mm] Folie 17,

18 Softwarelösungen Ausgangssituation - Kraftbasierte Nachweise sind eher konservativ mit q=1,5 - Verformungsbasierte Nachweise erzielen günstiger Ergebnisse ABER - Berechnung des Verformungsvermögens von Mauerwerk basiert nur auf empirischen Abschätzformeln. Folie 18,

19 Nachweisverfahren Folie 19,

20 Verschiebevermögen Folie 20,

21 Abschätzformel Folie 21,

22 Vergleich Abschätzformeln Folie 22,

23 Softwarelösung Nichtlineare Finite-Elemente Entwicklung eines nichtlinearen Finite-Element-Codes mit dem Ziel: - Berechnung von Mauerwerksscheiben/-tragwerken bezüglich Traglast und Verformung auf der Basis von mechanischen Gesetzen (Bruchbedingungen nach Ganz etc.) - Verwendete Eingangsparameter sind die Festigkeiten, Kohäsion und Reibungswinkel Folie 23,

24 Nichtlineare Finite-Elemente Werkstoffbeziehung / Tragwirkung Folie 24,

25 Nichtlineare Finite-Elemente Werkstoffbeziehung Folie 25,

26 Nichtlineare Finite-Elemente Strukturschema und Finites Element (Schalenelement) Shell181 Folie 26,

27 Nichtlineare Finite-Elemente Mauerwerksscheibenversuche Ganz / Thürlimann a) Ergebnis Hauptspannungsrichtungen b) Ergebnis Rissverteilung Folie 27,

28 Nichtlineare Finite-Elemente Mauerwerksscheibenversuche Ganz / Thürlimann Ergebnis Last-Verformungskurve Folie 28,

29 Verdankung Engineering Consulting GmbH Folie 29,

30 Referat von Dr. Roland Bärtschi Urech Bärtschi Maurer Consulting AG

31 PROMUR-Analyse eines bestehenden Hochhauses mit Mauerwerks- und Stahlbetonwänden Dr. Roland Bärtschi, Dr. Fangxia Lu, Safak Arslantürkoglu, Roman Tobler, Urech Bärtschi Maurer Consulting AG

32 Vorbemerkungen Mauerwerk ist besser als sein Ruf Elastische Methoden für Mauerwerk unbrauchbar da viel zu konservativ Zeigen, dass bestehende Bauwerke gut sind fördert Neubauten Reine Mauerwerksbauten -> PROMUR Mischbauten Beton/Mauerwerk ->???

33 Hochhaus Ostschweiz, Zone 1 Oben Mauerwerk Mitte Mischbau Unten Beton

34 Offertanfrage Ertüchtigung

35 Vorgeschlagene Massnahmen

36 PROMUR-Berechnung Zone 1 BWK II (>50 Personen) Baugrund E 17 Geschosse

37 PROMUR: keine Massnahmen!

38 Wünsche an PROMUR Rahmenwirkung / Plattensteifigkeit Betonwände nichtlinear berücksichtigen Konvergenz verbessern (Versagen unter Vertikallasten) Multicore-Support 64-bit Support Time History statt Pushover (zuverlässiger bei unregelmässigen Gebäuden)

39 Referat von Peter Curiger Stahlton Bauteile AG

40 Das Wandsystem Seismur Die Vorteile des Mauerwerks konsequent nutzen

41 Wandsystem Seismur

42 Die Wirtschaftlichkeit Überbauung Nollenpark: Mittlere Wandlänge 4.75 m

43 Wandsystem Seismur, wo Stahlbeton nicht möglich

44 Seefeldstrasse Zürich

45 EFH Wunderklingerstrasse, Hallau

46 Das Wandsystem Seismur bei Umnutzung

47 Umnutzung Restaurant Adler, Wallbach

48 Schubbeanspruchung und Schallschutz

49 In Kombination bei hochbeanspruchten Wandpfeilern

50 Einsteinmauerwerk: Die Attikaproblematik Es gibt keinen Grund, die Innenwände im Attikageschoss aus Stahlbeton auszuführen Aussenwände aus Homogen-MW

51 EFH Schulstrasse Windisch

52 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

53 Referat von Rolf Bühler ewp AG Effretikon

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55 Fachveranstaltung des Verbands promur Kurzreferat ewp 10 min. - Stand ewp - promur geeignete Objekte - 2 Beispiele aus der Praxis

56 Team ewp AG Effretikon Brügger Tobias Bühler Rolf Benjamin Hoffmann Amsler Michael Müller Werner Hauser Matthias Häsler Daniel

57 Anzahl berechneter Objekte durch ewp Stand ewp bis jetzt: ca. 210 promur - Objekte

58 Geeignete promur - Objekte Gebäude in Zone 1 mit 3-4 Geschossen über Einspannhorizont Gebäude in Zone 2 mit max. 2 Geschossen über Einspannhorizont Generell: Gebäude mit viel und langen Mauerwerkswänden Elastische Erdbeben-Einwirkungen werden mit dem baustoffspezifischen Verhaltensbeiwert q abgemindert Verhaltensbeiwert q = 1.5 (Mauerwerk) gegenüber Beton mit q = 2.0 Generelle Faustformel für den Einsatz von promur Anzahl Stockwerke über Terrain + Erdbebenzone 4

59 Erdbeben Gefährdungskarte Zone a gd Zone 1 100% Zone 2 167% Zone 3a 217% Zone 3b 267%

60 Variation Bodenbeschleunigung Baugrundklassen A F Baugrundklasse A Harter Fels mit max. 5m Überdeckung 100% B Vorbelastete oder zementierte Lockergesteine >30m 120% C Normal konsolidierte Lockergesteine >30m 115% D Feinsand, Silt, Ton >30m 135% E 5-30m Lockergestein über Fels 140% F Torf, Seekreide etc. >10m spezielle Abklärungen S

61 Unterschiedliche Gebäude Beispiel 1: 100% Gewerbegebäude (Bauwerksklasse I) in Erdbebenzone 1 auf Fels (Baugrundklasse A) Beispiel 2: 233% Gewerbegebäude (Bauwerksklasse I) in Erdbebenzone 2 auf 10m Lockergestein über Fels (Baugrundklasse E) Beispiel 3: 523% Werkhof mit Feuerwehr (Bauwerksklasse III) in Erdbebenzone 3b auf 10m Lockergestein über Fels (Baugrundklasse E)

62 3 Geschosse Bauwerksklasse: BWK I Erdbebenzone: Zone 1, gd = 0.6 m/s 2 Baugrundklasse: E Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG

63 Erdgeschoss Obergeschoss Untergeschoss Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG 1. Ausgangslage 2. Lösung konventionell

64 Erdgeschoss Obergeschoss Untergeschoss Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG

65 Grundriss EG, 1.OG und 2.GO Neubau MFH (ewp) Nachweis mit promur 3 Geschosse Bauwerksklasse: BWK I Erdbebenzone: Zone 1, gd = 0.6 m/s 2 Baugrundklasse: C 1. Ausgangslage 2. Lösung konventionell

66 Neubau MFH (ewp) Nachweis mit promur

67 Bemessungsberichte ewp Abgabe Bericht nach Erhalt aller Unterlagen: ca. 7 Tage Richtgrösse Honorar: EFH Fr. bis Fr. MFH Fr. bis Fr. Abhängig von Grösse und Schwierigkeiten

68 Fachveranstaltung des Verbands promur Danke für die Aufmerksamkeit

69 Referat von Michael Fritsche ZZ Wancor AG

70 Generalversammlung promur 15. März 2017 Michael Fritsche

71 Kurze Vorstellung und Agenda Michael Fritsche ZZ Wancor AG CEO Präsident promur Agenda 1. Organisation promur 2. Strategie Mauerwerkslösungen promur 3. Aktivitäten promur 4. Software Cubus

72 Organisation Mauerwerkspartner Verband Schweizer Kalksandsteinproduzenten KSV Xella Porenbeton Schweiz AG Swissbrick.ch - Verband Schweizerische Ziegelindustrie VSZ Stahlton Bauteile AG Preysin AG Pronouvo AG Neu ab 2017 Vorstand Peter Burkhalter, Ruedi Gasser, Thomas Schmidt, Ernst Gisin, Ernst Seiler, Walter Bruppacher, Ulrich Becker, Michael Fritsche Sekretariat: Sibylle Brunner Fachpartner Prof. Dr. Joseph Schwartz und Prof. N. Mojsilovic beide ETH Zürich Prof. Dr. Katrin Beyer ETH Lausanne Prof. Dr. Hartwig Stempfle Hochschule Luzern Cubus AG, 8052 Zürich Lizenzierte Ingenieurbüros Software promur 1 Aktuell 10 Ing. Büros

73 Strategie Mauerwerkslösungen für Erdbeben 1. Systemlösungen Seismur Stahlton Bemessung mit Cubus möglich 2.Standardmauerwerk mit Softwarelösung Cubus Ziel: Standardmauerwerk mehr auszunützen Partnerschaft mit promur 3. Bewehrtes MW Kalksandstein KeX Keller Ziegeleien Armo Backsteinmauerwerk Weitere Anbieter Axis 3muri

74 Aktivitäten promur Gewinnen neuer Mitglieder Pronouvo AG Mauerwerkslager ab Jan dabei Kommunikation Homepage promur Promur Broschüre Fachartikel Referenzobjekte Erweiterte GV mit Fachveranstaltung für Fachpartner einmal jährlich Geplant ab 2017: Newsletter Technik Unterstützung bei diversen Forschungsprojekte zum Mauerwerk mit Doktoranden der ETH Zürich Promur kann Inputs zum Vorlesungsstoff Mauerwerk von Prof. H. Stempfle Hochschule Luzern liefern In Arbeitsgruppe zur Erarbeitung der NDP (nationaler Anhang) für Eurocode 8

75 Software Cubus Promur 1: Läuft stabil Lizenzierte Ing. Büros nutzen dies aktiv Cubus hat dies auch bei Software updates mit gezogen läuft weiter zu bestehenden Bedingungen Promur 2: Prof. Dr. J. Schwartz und Cubus Dr. P. Steffen letzten Sommer nochmals einen Anlauf genommen Software läuft aber o Norm verlangt das die Exzentrizität und die Rotation in der Bemessung berücksichtigt werden müssen o Wenn dies berücksichtigt wird dann ist teilweise Nachweis nicht einmal unter Eigenlasten möglich!! Rechnungsmodell ist somit zu konservativ denn es gibt genügend praktische Beispiele die realisiert sind und somit der Beweis erbracht ist die Tragsicherheit vorhanden ist

76 Software Cubus Promur 2: Austausch mit Schwartz und Cubus - Idee «rocking» aus Amerika! MW MW MW MW MW- Scheibe MW

77 Software Cubus Promur 2: Austausch mit Schwartz und Cubus - Idee «rocking» aus Amerika! Messungen 1:1 Spannungen im Mauerwerk Überbauung Altstadtwiese Wil SG

78 Software Cubus Promur 2: Ziel der 1:1 Messungen am Objekt Altstadtwiese Wil SG Vergleich mit den theoretischen Modellen Auswertung durch Doktoranden Publikation der Resultate - Paper Anpassen Bemessungsmodells Cubus Cubus will eine Lösung Zeitrahmen: Bis Ziel Software Promur 2 als Software Modul welche wie Cedrus und Statik durch Cubus vertrieben werden kann

79 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit

80 Lassen Sie es sich schmecken beim gemeinsamen Stehlunch im Foyer!