Investigation of horizontal floor acceleration in historic masonry buildings: Fid-Bau Portal

Investigation of horizontal floor acceleration in historic masonry buildings

Andreas Rudisch

Earthquakes with comparatively low magnitudes can lead to serious damage to non-structural components of historical masonry buildings, such as architectural facade elements. In order to assess the vulnerability of non-structural components, the horizontal floor acceleration is used. This depends on the dynamic characteristics of the building, the ground acceleration and dissipative effects. In the present article comprehensive probabilistic FE time history analyses with different hazard levels have been carried out for selected masonry structures. In order to take induced non-linearities into account, a macroscopic material model for historic masonry was calibrated and applied. It was shown that the chosen methodology enables the determination of the distribution of floor acceleration over the building height for historic masonry structures. In addition, due to the detailed scope, a robust comparison with the simplified design methods is possible. Finally, the applicability of the simplified design approach according to EN 1998-1 [1] is discussed for the investigated case. Erdbeben mit vergleichsweise niedrigen Magnituden können bei historischen Mauerwerksbauten zu schwerwiegenden Schäden an nichttragenden Bauteilen wie architektonischen Zierelementen fuhren. Zur Beurteilung der Vulnerabilität von nichttragenden Bauteilen ist die Kenntnis der horizontalen Stockwerksbeschleunigungen wesentlich. Da diese vom betrachteten System, der Beschleunigungseinwirkung sowie von dissipativen Effekten abhängen, wurden im vorliegenden Beitrag exemplarisch probabilistische FE-Zeitverlaufsberechnungen mit definierten Gefährdungslevels fur ausgewählte horizontal aussteifende Tragelemente durchgefuhrt. Um induzierte Nichtlinearitäten auf die Beschleunigungsantwort zu berucksichtigen, wurde ein makroskopisches Materialmodell speziell fur historisches Mauerwerk kalibriert und angewendet. Es wird gezeigt, dass die gewählte Methode fur historische Mauerwerksbauten die Möglichkeit bietet, die absolute Beschleunigungsverteilung uber die Gebäudehöhe exakt abzubilden. Durch den detaillierten Umfang der Ergebnisse ist eine robuste Gegenuberstellung mit vereinfachten Bemessungsansätzen möglich. Abschließend wird speziell der vereinfachte Bemessungsansatz nach EN 1998-1 [1] betrachtet und dessen Anwendbarkeit fur das untersuchte Fallbeispiel diskutiert.