Die seismische Risikobewertung von gründerzeitlichen Mauerwerksbauten stößt in Wien einerseits aufgrund der Schwierigkeit der realistischen Abbildung des komplexen Tragwerksverhaltens unterdynamischer Beanspruchung und andererseits aufgrund kaum vorhandener repräsentativer Datenüber die seismische Verletzbarkeit an ihre Grenzen. Trotz intensiver vorangegangener Forschungsarbeiten sind die Erdbebenkapazitäten, die dahinterliegenden Mechanismen und die Wechselwirkung der einzelnen gründerzeitlichen Gebäudestrukturen unter seismischer Einwirkung noch immer nicht eindeutig geklärt. Für eine nachträgliche erdbebensichere Auslegung von baulichen Sicherheitsmaßnahmen,welche die Aktivierung von Einsturz-/Versagensmechanismen verhindern und zukünftige Schäden unter Erdbebenereignissen begrenzen sollen, ist ein umfassender Kenntnisstand über die seismische Empfindlichkeit sowie über die Interaktion einzelner gründerzeitlicher Gebäudestrukturen für eine realistische, risikobasierte Bestandsbewertung entscheidend. Angesichts der fehlenden Rückschlüsse über das erdbebeninduzierte Tragwerksverhalten und der damit verbundenen Unsicherheiten nach den aktuell gültigen Nachbemessungsstrategien wird in dieser kumulativen Dissertation aufbauend auf den vorangegangenen, wertvollen Forschungsarbeiten einer weiterter, vertiefender Beitrag zur Evaluierung des dynamischen Strukturverhaltens gründerzeitlicher Mauerwerksbauten vorgestellt. Um ein besseres Verständnis über den Zusammenhang zwischen einem möglichen standortspezifischen Erdbebenereignis und den daraus resultierenden gründerzeitlichen Strukturantworten tragender und nichttragender Bauelemente zu schaffen, wird anhand von differenzierten Strategiemethoden das dynamische Strukturverhalten gesamtheitlich untersucht und dem aktuellen Stand der Technik gegenübergestellt. Die wissenschaftlichen Strategiemethoden können grob in einer zuverlässigen numerischen Modellierungsstrategie, einem intensiven Untersuchungsteil von Erdbebenschäden am gründerzeitlichen Mauerwerksbestand und einem umfassenden Evaluierungsteil der aktuell angewandten Bemessungsstrategien beschrieben werden.Die versuchsgestützten Simulationen unter definierten standortspezifischen Einwirkungsniveaus ermöglichen aussagekräftige Interpretationen sowie zuverlässige Einblicke in das Strukturverhalten unter dynamischer Beanspruchung (Versagens-/Einsturzmechanismen, Schwingungsverhalten etc.). Eine umfassende Studie über die seismische Verletzbarkeit konnte anhand der Erdbebenschäden am gründerzeitlichen Mauerwerksbestand in Zagreb, Kroatien nach dem Erdbeben am 22. März 2020 abgeleitet werden. Die Zagreber Gründerzeithäuser wurden nach der damaligen einheitlichen Baukonstruktionsweise der Österreichisch-Ungarischen Monarchie (≈ 1840–1918) errichtet und zeigen eine ausgezeichnete Vergleichbarkeit der mechanischen Materialkennwerte (Zagreb–Wien). Durch die statistische Aufbereitung der Schadensdaten konnten richtungsweisende Aussagen über die Verletzbarkeit einzelner Strukturbereiche gründerzeitlicher Bebauung anhand der Ableitung und Formulierung empirischer Vulnerabilitätsfunktionen ermöglicht werden. Insbesondere konnte die Wechselwirkung zwischen den einzelnen tragenden und nichttragenden Gebäudestrukturen sowie die Identifizierung maßgebender gebäudespezifischer Einflussparameter, wie der Gebäudehöhe, der Regelmäßigkeit/Unregelmäßigkeit lastabtragender Bauteile oder der Kellergeschossausbildung, auf die Erdbebenschadensverteilung aufgezeigt werden. Der Evaluierungsteil dieser Dissertation stellt eine ausführliche Untersuchung und Gegenüberstellung der normativen Bemessungsstrategien für tragende und nichttragende Bauelemente dar. Dabei konnte durch umfassende Sensitivitätsanalysen der gegenwärtig angewandten Pushover-Berechungsmethode nach den Empfehlungen der Kammer der ZiviltechnikerInnen für den Nachweisder Standsicherheit gründerzeitlicher Objekte die Formulierung einer normgerechten Nachbemessungsstrategie für aussteifende Mauerwerkswände vorgestellt werden.Die detaillierte Interpretation und Identifikation lokaler wie auch globaler erdbebeninduzierter Mechanismen sowie die gewonnenen Erkenntnisse über das erdbebeninduzierte Strukturverhalten gründerzeitlicher Mauerwerkshäuser bietet eine solide Basis für eine nachträgliche erdbebensichere Auslegungvon Sicherheitsmaßnahmen, welche eine Aktivierung von Versagens- sowie Einsturzmechanismen gründerzeitlicher Gebäudestrukturen unter Starkbebenereignissen verhindern.
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The seismic risk assessment of historic brick masonry buildings in Vienna has reached its limit due to the difficulty of realistically reproducing complex structural behavior under dynamic loading on the onehand, and the scarceness of representative data on seismic vulnerability on the other. Despite intensive previous research, the earthquake capacities, the underlying mechanisms and the interactions between the individual building structures under seismic action are still not clearly understood. For a retrofit seismic design of structural safety measures, intended to prevent the activation of collapse/failure mechanisms and limit future damage as a result of earthquake events, a comprehensive understanding of seismic sensitivity as well as the interaction between individual building structures is essential for a realistic risk-based assessment of historic brick masonry buildings.In view of the absence of knowledge on earthquake-induced structural behavior and the associated uncertainties according to the currently valid post-design strategies, this doctoral thesis presents an extended, in-depth contribution based on valuable previous research on the dynamic structural behavior of historic brick masonry buildings. To provide a better understanding of the relationship between a possible site-specific earthquake event and the resulting structural responses of load-bearingand non-load-bearing structural elements, differentiated strategies are used to investigate dynamic structural behavior as a whole and compare it to the current state of the art. These methods can be roughly described as a robust numerical modeling strategy, an intensive investigation of earthquake damage to the historic brick masonry stock and a comprehensive evaluation of the design strategies that are currently being applied.The test-based simulations under defined site-specific hazard levels allow for significant interpretations of as well as reliable insights into structural behavior under dynamic loading (failure/collapse mechanisms,vibration behavior etc.). A comprehensive study of the seismic vulnerability was derived based on the earthquake damage to the historic brick masonry stock in Zagreb, Croatia after the earthquake on March 22, 2020. Zagreb’s historic brick masonry buildings were built according to the uniform building construction standards of the Austro-Hungarian Empire at that time (≈ 1840–1918) and as such, they can safely be compared with those in Vienna. The statistical analysis of the damage data made it possible to make directional statements about the vulnerability of individual structural areasof these buildings, based on the derivation and formulation of empirical vulnerability functions. Inparticular, the interaction between the individual load-bearing and non-load-bearing structures as well as the identification of decisive building-specific influence parameters, such as the height of thebuilding, the regularity or irregularity of load-bearing components or the type of the underground story, on the earthquake damage distribution could be illustrated. The evaluation part of this doctoral thesis presents a detailed investigation into and comparison of the normative design strategies for load-bearing and non-load-bearing structural elements. Comprehensive sensitivity analyses of thecurrently applied push over calculation method for the verification of the stability of historic brick masonry objects, according to the recommendations of the Chamber of Civil Engineers (Kammer der ZiviltechnikerInnen), enabled the formulation of a standard-compliant post-design strategy for shearwalls of historic brick masonry buildings.The detailed interpretation and identification of both local and global earthquake-induced mechanisms,as well as the knowledge gained about the earthquake-induced structural behavior of historic brick masonry buildings, provide a solid basis for the design of earthquake-proofing safety measures,which should prevent an activation of failure and collapse mechanisms of the building structures under strong earthquake events.
