Grundschwingzeit von Bauwerken aus Brettsperrholz – CLT Dynamics

Das Projekt zielt darauf ab, bestehende Wissenslücken im Bereich dynamische Eigenschaften von Brettsperrholzbauten zu schliessen. Mit Unterstützung des BAFU wird in Vauffelin etappenweise ein Testgebäude aus Holz errichtet, an welchem Messungen zur Erdbebensicherheit durchgeführt werden. Dabei wird das vierstöckige Bauwerk mithilfe von Stahlseilen einer Reihe von statischen und dynamischen Tests unterzogen. Die Ergebnisse werden es Ingenieur*innen ermöglichen, die dynamischen Eigenschaften von Brettsperrholzbauten zuverlässig zu bestimmen.

Steckbrief

  • Lead-Departement Architektur, Holz und Bau
  • Institut Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur IHTA
  • Forschungseinheit Erdbebeningenieurwesen
  • Laufzeit (geplant) 15.11.2019 - 31.12.2021
  • Projektverantwortung Prof. Martin Geiser
  • Projektleitung Prof. Martin Geiser
  • Projektmitarbeitende Urs Oberbach
  • Partner BAFU

Ausgangslage

Die Grundschwingzeit T1 ist eine der wichtigsten Grössen im Erdbebeningenieurwesen. Zur Ermittlung stehen unterschiedliche Ansätze bzw. Methoden zur Verfügung, deren Resultate zum Teil weit auseinander liegen. Es herrscht deshalb eine grosse Unsicherheit betreffend der Abschätzung einer realitätsnahen Grundschwingzeit. Ingenieur*innen befinden sich wegen dieser Wissenslücke in einem Spannungsfeld zwischen Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Die revidierte Norm SIA 261:2020 mit deutlich kürzeren Eckperioden TC und höheren Bodenparameter S verschärft diese Problematik deutlich.

Vorgehen

Kernstück des Projektes ist die Realisierung eines 4-geschossigen Versuchsbaus im Massstab 1:1. Dieser Versuchsbau wird als Provisorium für die Versuchszeit aufgestellt und anschliessend rückgebaut. Der Versuchsbau misst im Grundriss 4 m x 5 m, was ca. ¼-EFH entspricht. Das Testgebäude wird im Rohbau bleiben, die Massen und die Ausbildung des Aussteifungssystems sind aber realitätsnah. Das Aussteifungssystem ist regelmässig, jedoch in x- und y-Richtung unterschiedlich. Damit soll der Einfluss der Rahmenwirkung untersucht werden.

Ergebnisse

Dank Abklärungen und experimentellen Untersuchungen soll den praktizierenden Ingenieur*innen für die Abschätzung der Grundschwingzeit bei mehrgeschossigen Brettsperrholzbauwerken bzw. mit CLT ausgesteiften Holzbauten eine realistische und klare Orientierung gegeben werden. Ferner soll geprüft werden, inwiefern die pauschal angenommene Dämpfung von 5% für CLT-Bauwerke gültig ist.

Können die Ingenieur*innen die dynamischen Eigenschaften realistisch abschätzen, sind sie in der Lage, das Aussteifungssystem – unter Berücksichtigung der Erdbebensicherheit sowie der Wirtschaftlichkeit – optimal zu entwerfen und zu bemessen.