Vergleich der Erdbebenbemessung eines Stahlbetonhochbaus nach Eurocode 8 und SIA 160

Research Collection Conference Paper Vergleich der Erdbebenbemessung eines Stahlbetonhochbaus nach Eurocode 8 und SIA 160 Author(s): Wenk, Thomas; Bachmann, Hugo Publication Date: 1996 Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-001712634 Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection. For more information please consult the Terms of use. ETH Library

D-A-CH-Tagung 1995 Aktuelle Probleme des Erdbebeningenieurwesens und der Baudynamik am 2. und 3. November 1995 an der Technischen Universität Graz Vergleich der Erdbebenbemessung eines Stahlbetonhochbaus nach Eurocode 8 und SIA 160 Thomas Wenk und Hugo Bachmann Institut für Baustatik und Konstruktion Eidgenössische Technische Hochschule (ETH), CH-8093 Zürich Einleitung Anfang 1995 sind die ersten Teile des Eurocode 8 [EC 8], die die Erdbebenbemessung von Gebäuden behandeln, als Vornorm auf englisch erschienen. Gegenüber den bestehenden Erdbebenbestimmungen der Schweizer Norm SIA 160 bringt der EC 8 eine gewisse Verschärfung der seismischen Einwirkung und auch der konstruktiven Regeln. Wie sich dies konkret im Falle eines einfachen Hochbaues auswirkt, will diese Vergleichsstudie aufzeigen, in der die Erdbebenbemessung für drei unterschiedliche Bemessungsvarianten durchgeführt worden ist. Es wurde bewusst ein recht einfaches Gebäude für den Vergleich verwendet, damit die Gründe für die Unterschiede in den Resultaten klar ersichtlich werden. Die Vergleichsstudie versteht sich als Beitrag für die kommende Ausarbeitung der Stellungnahmen zur sogenannten 2-Year-Enquiry, die im April 1997 für die ersten Teile des EC 8 fällig wird. Beschreibung des Gebäudes Für die Vergleichsberechnung wurde ein sechsgeschossiges Bürogebäude einer geplanten Überbauung in der mittleren seismischen Gefährdungszone der Schweiz (Zone 2) ausgewählt [BK 95]. Zur Abtragung der horizontalen Kräfte dienen Stahlbetontragwände, die über die ganze Gebäudehöhe durchlaufen und in die Aussenwände der beiden Untergeschosse übergehen (Bild 2). Die im ersten Entwurf vorgesehenen Winkelwände wurden in je zwei unabhängige Wände mit Rechteckquerschnitt aufgeteilt, da Winkelwände mit grossen Flanschen nur eine sehr kleine Krümmungsduktilität erreichen können [BWL 95]. Im Falle der Biegebeanspruchung Druck im Steg erstreckt sich die Betondruckzone bis weit in den Steg des Winkelquerschnittes hinein und begrenzt die maximale Stahldehnung im zugbeanspruchten Flansch stark. Die lichte Höhe des Erdgeschosses ist mit 4.50 m grösser als die der Obergeschosse, sie erlaubt die Einfahrt von Lastwagen (Bild 1). Die Geschossdecken sind als vorgespannte Flachdecken ausgebildet, die im Raster von ca. 8 m x 8 m auf vorfabrizierten Schwerelaststützen gelagert sind. Von der Nutzung her ist das Gebäude den gewöhnlichen Gebäuden, d.h. der Bedeutungskategorie III nach EC 8, resp. der Bauwerksklasse I nach SIA 160 zuzuteilen. 241

Der Baugrund gehört in die höchste Bodenklasse, d.h. Bodenklasse A nach EC 8 resp. steifer Boden nach SIA 160, und erlaubt eine flache Fundation. Bild 1: Aufriss A-A des Bürogebäudes mit sechs Ober- und zwei Untergeschossen Bild 2: Grundriss eines Obergeschosses 242

Bemessungsvarianten Tabelle 1 fasst die wesentlichen Parameter der untersuchten drei Bemessungsvarianten zusammen. Bei der Variante DCL erfolgt die Bemessung nach Regeln der Kapazitätsbemessung gemäss EC 8 für die Duktilitätsklasse niedrig (Ductility Class Low). Der Abminderungsfaktor für duktiles Verhalten der Stahlbetontragwände beträgt nach EC 8 Teil 1-3: q = 2. Die Schnittkraftermittlung erfolgt nach EC 8 Teil 1-2 und die Querschnittsbemessung nach EC 8 Teil 1-3 und EC 2 Teil 1-1. Variante Duktilitätsklassfaktorekräfte Spektrum Abminderungs- Schnitt- Bemessung DCL niedrig "L" EC 8 1-1 q = 2 EC 8 1-2 EC 8 1-3 EC 2 1-1 DCH hoch "H" EC 8 1-1 q = 4 EC 8 1-2 EC 8 1-3 SIA "natürlich" SIA 160 K = 2 1/C d = 1.5 SIA 160 SIA 162 Tabelle 1: Zusammenstellung der Erdbebenbemessungsvarianten Die Variante DCH wird nach der Duktilitätsklasse hoch (Ductility Class High) gemäss EC 8 ebenfalls nach den Regeln der Kapazitätsbemessung ausgelegt. Der Abminderungsfaktor q = 4 ist doppelt so gross wie bei der Variante DCL. Die Querschnittsbemessung erfolgt ausschliesslich nach den Regeln des EC 8 Teil 1-3. Bei der Variante SIA wird die Bemessung konventionell nach den SIA-Normen durchgeführt [SIA 160], [SIA 162]. Zur Berücksichtigung der natürlichen Duktilität und der Überfestigkeit von nach SIA 162 bemessenen Stahlbetonwänden, werden die elastischen Ersatzkräfte mit dem Abminderungsfaktor Ck = K/Cd = 3 reduziert. Der Anteil 1/ Cd im Abminderungsfaktor berücksichtigt den Unterschied zwischen dem Bemessungswert des Tragwiderstandes und dem für das Erdbebenberhalten massgebenden Widerstand bei Überfestigkeit [Bac 95], [WB 94]. Der Verformungsbeiwert K = 2 für Stahlbetonwände entspricht bei Bauwerksklasse I gerade einer angenommenen Verschiebeduktilität von µ Δ = 2. Zu Vergleichszwecken ist jeweils der Quotient K/Cd dem Verhaltensfaktor q des EC 8 gegenüberzustellen und nicht nur der Verformungsbeiwert K allein. Die effektive Abminderung der elastischen Ersatzkräfte der Variante SIA liegt folglich in der Mitte zwischen den Varianten DCL und DCH. Erdbebenersatzkräfte Das Gebäude erfüllt die Regularitätskriterien im Grund- und Aufriss für EC 8 und SIA 160. Die Erdbebenberechnung darf daher nach dem Ersatzkraftverfahren erfolgen. Im EC 8 Teil 1-2 wird das Ersatzkraftverfahren vereinfachtes modales Antwortspektrenverfahren genannt. Die elastischen Antwortspektren für den Gebäudestandort (Zone 2) sind in Bild 3 dargestellt. Zur Bestimmung des EC 8 Spektrums wurde basierend auf einem Entwurf des Schweizer Nationalen Anwendungsdokumentes [SIA 460] angenommen, dass einerseits die effektive horizontale Spitzenbodenbeschleunigung gleich gross bleibt wie 243

bisher in SIA 160 (ag = 1.0 m/s 2 für Zone 2) und andererseits die Richtwerte des Überhöhungsfaktors und der Eckfrequenzen unverändert vom EC 8 übernommen werden. Für die berechneten Grundfrequenzen von 2.7 Hz in Quer- und 1.7 Hz in Längsrichtung ergeben sich beim EC 8 30% bis 40% grössere Spektralwerte (Bild 3). Die grösseren Spektralwerte sind auf den grösseren Überhöhungsfaktor von 2.5 statt 2.1 und auf die kleinere (in Bild 3 rechte) Eckfrequenz von 2.5 Hz statt 3 Hz des Bereichs konstanter Beschleunigung des Spektrums zurückzuführen. Bild 3: Elastische Antwortspektren nach EC 8 und SIA 160 für Gefährdungszone 2 (a g = 1.0 m/s 2 ) und höchste Bodenklasse mit den entsprechenden Spektralwerten für Längs- und Querrichtung des Gebäudes Die totalen horizontalen Ersatzkräfte sind für Längs- und Querrichtung des Gebäudes in Tabelle 2 zusammengestellt. Das massgebene Gewicht, bestehend aus Eigengewicht, ständigen Auflasten und einem 30% Anteil der Nutzlasten, wurde für die Variante SIA berechnet (89 MN) und für die EC 8-Varianten DCL und DCH gleich angenommen. Kleine Differenzen bei der Bestimmung des Nutzlastanteils wurden vernachlässigt. Der Einbindungshorizont des Ersatzstabes wurde in die Bodenebene des ersten Untergeschosses gelegt. Variante Abminderungsfaktorerichtunwert Schwing- Spektral- Massgeben-des Ersatzkraft Gewicht DCL q = 2 längs 1.7 m/s 2 89 MN 7.6 MN DCH q = 4 längs 1.7 m/s 2 89 MN 3.8 MN SIA K /C d = 3 längs 1.2 m/s 2 89 MN 3.5 MN DCL q = 2 quer 2.5 m/s 2 89 MN 11.1 MN DCH q = 4 quer 2.5 m/s 2 89 MN 5.6 MN SIA K /C d = 3 quer 1.9 m/s 2 89 MN 5.6 MN Tabelle 2: Totale horizontale Ersatzkräfte der Erdbebenbemessungsvarianten für Längs- und Querrichtung des Gebäudes 244

Bei den EC-Varianten wurde vorausgesetzt, dass der Exponent kd1 nach Tabelle 4.2 des EC 8 Teil 1-1 im Schweizer Nationalen Anwendungsdokument gleich eins gesetzt wird. Verwendet man den Richtwert des EC 8 Teil 1-1 von kd1 = 2/3, so erhöht sich der Spektralwert für die Längsrichtung um zusätzliche 15%. Mit einem Exponenten kd1 kleiner als eins soll eine zusätzliche Sicherheit bei langsam schwingenden Gebäuden mit Grundfrequenzen im Bereich des abfallenden Astes des Spektrums realisiert werden (Grundfrequenzen kleiner 2.5 Hz, resp. Grundperiode grösser 0.4 s in Bild 3). Torsion Massen- und Steifigkeitszentrum aller Obergeschosse liegen auf vertikalen Achsen übereinander (Bild 2). Die Torsionsbetrachtung kann deshalb für eine Einheitsstockwerkquerkraft bei einem beliebigen Obergeschoss durchgeführt werden. Die weiteren Berechnungen und Vergleiche beschränken sich auf je eine typische Wand pro orthogonale Richtung des Gebäudegrundrisses, nämlich auf die Wand W2 in Längsrichtung und auf die Wand W7 in Querrichtung (Bild 2). Variante Wand und Schwingrichtung Torsionsbestimmung Anteil aus Torsion Anteil aus Querkraft Resultierende Querkraft auf W2 resp. W7 DCL und DCH W2 längs EC 8 1-2 Art. 3.2 0.001 0.284 0.285 DCL und DCH W2 längs EC 8 1-2 Art. 3.3.2.4(1) 0.085 0.284 0.369 DCL und DCH W2 längs EC 8 1-2 Anhang A4 0.0 *) 0.284 0.284 SIA W2 längs SIA 160 0.0 *) 0.284 0.284 DCL und DCH W7 quer EC 8 1-2 Art. 3.2 0.197 0.303 0.500 DCL und DCH W7 quer EC 8 1-2 Art. 3.3.2.4(1) 0.288 0.303 0.591 DCL und DCH W7 quer EC 8 1-2 Anhang A4 0.273 0.303 0.576 SIA W7 quer SIA 160 0.272 0.303 0.575 *) Torsion darf vernachlässigt werden Tabelle 3: Resultierende Querkräfte auf Wände W2 und W7 infolge Verteilung einer Einheitsstockwerkquerkraft nach verschiedenen Torsionsbestimmungen Im EC 8 Teil 1-2 stehen drei alternative Torsionsbestimmungen, gebunden an gewisse Voraussetzungen, zur Verfügung. Im vorliegenden, relativ einfachen Fall dürfen alle drei Torsionsbestimmungen angewandt werden. Die resultierenden Querkräfte auf die Wände W2 und W7 einer im Massenzentrum angreifenden Einheitsstockwerkquerkraft nach den verschiedenen Torsionsbestimmungen von EC 8 und SIA 160 sind jeweils für den ungünstigsten Beanspruchungsfall in Tabelle 3 aufgeführt. Für die Wand 2 ist die Schwingung in Längsrichtung massgebend. Die planmässige Exzentrizität ist praktisch null. Daher darf die Torsion nach SIA 160 und nach den Torsionsbestimmungen in Anhang 4 [EC8 1-2] vernachlässigt werden. Nach den Bestimmungen des Art. 3.2 [EC8 1-2] muss in jedem Fall eine zufällige Exzentrizität von ± 5% der Gebäudeabmessung senkrecht zur betrachteten Schwingrichtung 245

berücksichtigt werden. Dies führt bei Wand W2 zu einem vernachlässigbar kleinen Zuschlag. Wird die Torsionsbeanspruchung nach der Regel in Art. 3.3.2.4(1) 2 [EC8 1-2] berechnet, so führt dies auch im praktisch symmetrischen Falle der Wand W2 zu einem Zuschlag von 30%. Die resultierenden Schnittkräfte nach EC 8 differieren somit je nach angewandter Torsionsbestimmung im Ausmass von 30%. Bei Schwingung in Querrichtung weist das Gebäude eine planmässige Exzentrizität des Steifigkeitszentrums gegenüber dem Massenzentrum von 8.20 m oder 17% der Gebäudeabmessung senkrecht zur Schwingrichtung auf. Nach den Torsionsbestimmungen der SIA 160 ist eine um 50% erhöhte planmässige Exzentrizität zuzüglich 5% der Gebäudeabmessung senkrecht zur Schwingrichtung zu berücksichtigen. Die Bestimmungen des Anhangs 4 [EC8 1-2] führen über relativ aufwendige Berechnungen zu praktisch den gleichen Zuschlägen. Dagegen führen die anderen beiden Torsionsbestimmungen des EC 8 zu leicht unterschiedlichen Resultaten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass im vorliegenden Fall die Torsionsbestimmungen des Anhangs 4 [EC8 1-2] zu den gleichen Wandschnittkräften führen wie nach SIA 160. Im folgenden werden bei den EC 8-Varianten DCL und DCH nur noch die Schnittkräfte nach Anhang 4 berücksichtigt. Wandschnittkräfte Die Wandschnittkräfte auf Bemessungsniveau infolge Erdbebeneinwirkung sind in Bild 4 für die Längswand W2 und in Bild 5 für die Querwand W7 graphisch dargestellt. Ein Vergleich der Biegemomente zeigt, dass sich bei beiden Wänden der Varianten SIA und DCH etwa gleich grosse Momente ergeben, während die Momente der Variante DCL doppelt so gross werden. Bei den Querkräften erhält man bei der Variante DCL fast das dreifache der entsprechenden Variante SIA. Die Querkräfte der Variante DCH liegen zwischen den Varianten SIA und DCL, im Falle der Längswand W2 näher bei Variante DCL (Bild 4, rechts) und im Falle der Querwand W7 näher bei Variante SIA (Bild 5, rechts). Tabelle 4 erklärt, wie die Unterschiede der Wandschnittkräfte zustande kommen. Als Bezugsgrösse dienen die Werte der Variante SIA. Drei wesentliche Faktoren können identifiziert werden: 1. Die Spektralwerte des elastischen Antwortspektrums sind bei den EC 8-Varianten grösser (Bild 3). 2. Die Abminderungsfaktoren sind bei DCL kleiner und bei DCH grösser als bei der Variante SIA (Tabelle 1). 3. Nach EC 8 wird der Bemessungswert der Querkraft durch Multiplikation mit dem Vergrösserungsfaktor ε aus der den horizontalen Ersatzkräften entsprechenden Querkraft ermittelt. Damit soll im Sinne der Kapazitätsbemessung ein sprödes Schubversagen verhindert werden [PBM 90]. Für die Duktilitätsklasse niedrig (DCL) wird der konstante Wert ε = 1.3 angesetzt. Für die Duktilitätsklasse hoch (DCH) berücksichtigt ε die effektiv vorhandene Überfestigkeit im plastischen Bereich am Wandfuss zusammen mit einem Zuschlag für den Einfluss höherer Eigenformen bei Gebäuden mit niedriger Grundfrequenz. 246

Bild 4: Biegemomentendiagramm (links) und Querkraftdiagramm (rechts) auf Bemessungsniveau infolge Erdbebeneinwirkung für die drei Bemessungsvarianten der Längswand W2 Bild 5: Biegemomentendiagramm (links) und Querkraftdiagramm (rechts) auf Bemessungsniveau infolge Erdbebeneinwirkung für die drei Bemessungsvarianten der Längswand W7 247

Variante Wand und Schwingrichtung Schnittkraft Verhältnis der Spektralwerte S e Verhältnis der Abminderungsfaktoren Vergrösserungsfaktor ε für Querkraft DCL W2 längs Moment M Sd 1.4 1.5 --- 2.1 DCL W2 längs Querkraft V Sd 1.4 1.5 1.3 2.8 DCH W2 längs Moment M Sd 1.4 0.75 --- 1.1 DCH W2 längs Querkraft V Sd 1.4 0.75 2.4 2.6 DCL W7 quer Moment M Sd 1.3 1.5 --- 2.0 DCL W7 quer Querkraft V Sd 1.3 1.5 1.3 2.6 DCH W7 quer Moment M Sd 1.3 0.75 --- 1.0 DCH W7 quer Querkraft V Sd 1.3 0.75 1.3 1.3 Total Tabelle 4: Verhältnisse der Bemessungswerte der Wandschnittkräfte (Biegemoment und Querkraft) infolge Erdbebeneinwirkung der EC 8-Varianten bezogen auf die Variante SIA Das Produkt dieser drei Faktoren ist in der letzten Spalte Total der Tabelle 4 wiedergegeben. Es entspricht dem Verhältnis der Bemessungswerte der Wandschnittkräfte der EC 8-Varianten bezogen auf die Variante SIA. Der massgebende Querschnitt für die Wandbemessung befindet sich auf der Bodenebene des Erdgeschosses (Höhe 0.00 in Bild 1). Darunter gehen die Wände W2 und W7 in die Umfassungswand der Untergeschosse über, die für horizontale Beanspruchung in der Wandebene nicht mehr kritisch ist. Die Bemessungswerte der Schnittkräfte für die seismische Bemessungssituation sind in Tabelle 5 aufgeführt. Neben den bisher besprochenen Biegemomenten und Querkräften aus den horizontalen Ersatzkräften sind auch die Wandnormalkräfte aus Schwerelasten zu berücksichtigen. Da es sich um ein Gebäude handelt, das ausschliesslich durch Tragwände ausgesteift ist und da zudem die Regularitätskriterien erfüllt sind, müssen bei den EC 8-Varianten die Schnittkräfte infolge Erdbebenanregung in Längs- und Querrichtung hier nicht überlagert werden [EC8 1-2]. Nach SIA 160 gilt allgemein, dass die Schnittkräfte aus orthogonalen Anregungsrichtungen in der Regel nicht zu überlagern sind. Variante Wand und Schwingrichtung Moment M Sd Querkraft V Sd Normalkraft N Sd DCL W2 längs 25.9 MNm 2.51 MN 1.60 MN DCH W2 längs 12.9 MNm 2.32 MN 1.60 MN SIA W2 längs 11.9 MNm 0.89 MN 1.60 MN DCL W7 quer 77.2 MNm 7.49 MN 3.06 MN DCH W7 quer 38.6 MNm 3.74 MN 3.06 MN SIA W7 quer 37.8 MNm 2.83 MN 3.06 MN Tabelle 5: Bemessungswerte der Wandschnittkräfte im massgebenden Querschnitt auf Höhe 0.00 für die seismische Bemessungssituation 248

Bemessung am Wandfuss Die Bemessung wird für den kritischen Schnitt auf der Bodenebene des Erdgeschosses (Höhe 0.00 in Bild 1) durchgeführt. Die Bemessungswerte der Wandschnittkräfte für die seismische Bemessungssituation sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Neben den bisher besprochenen Biegemomenten und Querkräften aus den horizontalen Ersatzkräften sind zusätzlich die Wandnormalkräfte aus Schwerelasten zu berücksichtigen. Die Materialeigenschaften der Wände betragen: Beton B 35/25 fc = 16 N/mm 2 [SIA 162], resp. C 25/30 fck = 25 N/mm 2 [EC 2 1-1] Betonstahl S 500c fy = 460 N/mm 2 [SIA 162], resp. fyk = 460N/mm 2 [EC 2 1-1] Bei den EC 8-Varianten sind zuerst die Betonabmessungen zu überprüfen. Während bei der Variante DCL die Wandstärke von 30 cm ausreichend ist, müssen bei der Variante DCH die Wand W2 auf 38 cm und die Wand W7 auf 55 cm über die ganze Wandlänge verstärkt werden (Bilder 6 und 7). Die Bestimmung bwo qlw/60 (Gl. 2.64 in [EC 8 1-3] mit bwo: Dicke des Wandsteges, q: Verhaltensfaktor, lw: Wandlänge), die die seitliche Stabilität der Wand gewährleisten soll, wird massgebend. Zum Vergleich wäre nach [PP 92] eine Wandstärke von etwas unter 30 cm für Wand W2 und knapp über 30 cm für Wand W7 ausreichend. Die gewählte Bewehrung am Wandfuss ist in Bildern 6 und 7 schematisch dargestellt. Die Nachweise der Tragsicherheit für Biegung mit Normalkraft erfolgten mit dem Stahlbetonquerschnittsprogramm STABENA [Hau 88]. Auffallend ist die sich ergebende relativ kräftige Vertikalbewehrung der Randbereiche (bis 4% Bewehrungsgehalt) bei der Variante DCL. Für die Schubbewehrung ist bei Varianten DCH und SIA die Minimalbewehrung ausreichend. Bei den Varianten DCL und DCH ist zusätzlich eine Umschnürungsbewehrung der Betondruckzone im Randbereich der Wände erforderlich, die bei DCH sehr stark ausfällt. Die Bestimmung dieser Umschnürungsbewehrung nach EC 8 Teil 1-3 gestaltet sich relativ aufwendig, da vom Abschnitt Wände DCL auf den Abschnitt Wände DCH und von dort wiederum auf die entsprechenden Abschnitte für Stützen verwiesen wird. Die Anforderungen an die Stabilisierungsbewehrung der Vertikalstäbe sind nach EC 8 vergleichsweise bescheiden. Es würde genügen, nur jeden zweiten Stab zu stabilisieren ähnlich wie in Variante SIA, jedoch mit einem wesentlich engeren Bügelabstand von 80 mm bei Wand W2 und 100 mm bei Wand W7. 249

Bild 6: Bewehrungskizze des Wandfusses W2 für die drei Bemessungsvarianten Bild 7: Bewehrungskizze des Wandfusses W7 für die drei Bemessungsvarianten 250

Materialverbrauch Einen approximativen Vergleich des Materialverbrauches zeigt Bild 8. Verglichen mit Variante SIA wird für Variante DCL bei gleichem Betonverbrauch die 1.5- bis 2.3-fache Menge Bewehrungsstahl für die Tragwände benötigt. Als Alternative führt die Bemessung nach DCH zu einem um 30% bis 80% höheren Beton- und Bewehrungsstahl-Verbrauch. Diese Vergleichszahlen beziehen sich nur auf die Tragwände im Bereich oberhalb der Bodendecke des Erdgeschosses. Bild 8: Vergleich des Beton- und Bewehrungsstahlverbrauches der Wände W2 (links) und W7 (rechts) bezogen auf die Bemessungsvariante SIA Folgerungen Die wesentlichen Ergebnisse der Vergleichsberechnung eines sechsgeschossigen Bürogebäudes mit Stahlbetontragwänden lassen sich folgendermassen zusammenfassen: Die Bemessung nach EC 8 ergibt für die Duktilitätsklasse hoch (DCH) etwa die gleichen, für die Duktilitätsklasse niedrig (DCL) etwa die doppelten Biegemoment verglichen mit der Bemessung nach SIA 160. Die Bemessung nach EC 8 führt für DCL und DCH bis zu etwa den dreifachen Querkräften verglichen mit der Bemessung nach SIA 160. Bei Wandlängen über 4 m führt die Bemessung für DCH zu beträchtlichen Wanddicken. Die Bestimmung der Umschnürungsbewehrung nach EC 8 ist ziemlich umständlich und es resultiert bei DCH eine sehr starke Bewehrung. Die Bemessung für DCL ist praktisch gleich aufwendig wie für DCH, es sind jedoch zahlreiche Bestimmungen nicht massgebend. Die konstruktiven Regeln für Wände gemäss DCL sollten vereinfacht und unabhängig von den Stützen abgefasst werden. Die Bemessung nach EC 8 führt bei den Duktilitätsklassen hoch und niedrig zu einem erheblichen Mehrverbrauch von Beton und Bewehrungsstahl und einem Mehraufwand bei der Bemessung. 251

Literatur [Bac 95] Bachmann H.: Erdbebensicherung von Bauwerken. Birkhäuser Verlag Basel, 1995. [BK 95] Baumann L., Krähenbühl D.: Stamm Kundenbetriebszentrum. Semesterarbeit unter Leitung von Prof. Dr. H. Bachmann an der Abt. Bauingenieurwesen. ETH Zürich 1995 (unveröffentlicht). [BWL 95] Bachmann H., Wenk T., Linde P.: Erdbebensicherung von Bauwerken, Übungsbeispiele, Fortbildungskurs für Bauingenieure, Institut für Baustatik und Konstruktion, ETH Zürich 1995. [EC2 1-1] Eurocode 2 - Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1 - Grundlagen und Anwendungsregeln für den Hochbau. Europäische Vornorm ENV 1992-1-1, Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich 1992. [EC8 1-1] Eurocode 8 - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-1: General rules - Seismic actions and general requirements for structures. Europäische Vornorm ENV 1998-1-1, Brüssel 1994. [EC8 1-2] Eurocode 8 - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-2: General rules - General rules for buildings. Europäische Vornorm ENV 1998-1-2, Brüssel 1994. [EC8 1-3] Eurocode 8 - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-3: General rules - Specific rules for various materials and elements. Europäische Vornorm ENV 1998-1-1, Brüssel 1994. [Hau 88] Hauri H.: STABENA, Macintosh-Programm für Stahlbeton-Nachweise. Institut für Hochbautechnik, ETH Zürich 1988. [PBM 90] Paulay T., Bachmann H., Moser K.: Erdbebensicherung von Stahlbetonhochbauten. Birkhäuser Verlag, Basel 1990. [PP 92] Paulay T., Priestley M.J.N.: Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings. J. Wiley & Sons Inc., New York 1992. [SIA 160] Norm SIA 160: Einwirkungen auf Tragwerke. Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich 1989. [SIA 162] Norm SIA 162: Betonbauten. Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, [SIA 460] Zürich 1993. Norm SIA 460.000: Nationale Anwendungsdokumente zu den Europäischen Vornormen für den Konstruktiven Ingenieurbau (Eurocodes). Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich 1994. [WB 94] Wenk T., Bachmann H.: Die Schweizer Erdbebennorm und der Eurocode 8. DGEB-Publikation Nr. 7: Seismische Einwirkung auf Bauwerke unterschiedlichen Risikopotentials; Europäische Regelwerke, Hampe E., Schwarz J. (Hrsg), Berlin 1994. 252

English Summary Comparative Seismic Design of a Reinforced Concrete Building According to Eurocode 8 and Swiss Standard SIA 160 As an application of the new Eurocode 8 (EC 8) in zones of low seismicity, different seismic design cases of a six-story office building laterally stiffened by structural walls are presented. The building is located in the intermediate seismic zone of Switzerland with a design ground acceleration a g of 0.10 g. The following three design cases of the building were investigated: 1. Ductility class low (DCL) according to Eurocode 8, Part 1-3. 2. Ductility class high (DCH) according to Eurocode 8, Part 1-3. 3. Nominal ductility (SIA) according to Swiss Standard SIA 160. The design case SIA according to the current Swiss Standard SIA 160 serves as a reference case for the comparison with the EC 8 design cases DCL and DCH. The essential results of the comparative study can be summarized as follows: Design bending moments of case DCH are nearly the same as for case SIA. However, design bending moments of case DCL are approximately the double compared to case SIA. Design shear forces of cases DCL and DCH can reach up to three times the corresponding values of case SIA. The EC 8 rules for ductility class high demand a considerable wall thickness for wall length over 4 m, resulting in a wall thickness of 55 cm for case DCH. The EC 8 detailing rules for the confinement reinforcement are rather complicated and lead to a very strong reinforcement for ductility class high. The design according to EC 8 ductility class low is about as complicated as for ductility class high, but a lot of the clauses were not governing in the case DCL. The EC 8 detailing rules for walls of ductility class low should be simplified and drafted independently from the rules for columns. For both ductility classes, the design according to EC 8 is more intricate and requires substantially more concrete and reinforcement steel compared to SIA. 253