Nachhaltiges Bauen von Gebäuden in Rahmenbauweise in erdbebengefährdeten Gebieten am Beispiel der Region Van in der Türkei.

Abstract

Anlass der Arbeit war die Fragestellung, ob und wie man in erdbebengefährdeten Gebieten Wohnbauten nachhaltig errichten kann. Dazu ist zunächst für diesen Kontext der Begriff Nachhaltigkeit zu definieren. Im Anschluss werden die relevanten Aspekte des Erdbebeningenieurwesens dargelegt, die für die Nachhaltigkeitsbetrachtung von Bedeutung sind. Zuletzt wird das Verhalten von Rahmentragwerken verschiedener Materialität in einem Starkerdbebengebiet analysiert. Die Arbeit enthält Untersuchungen zur Tragfähigkeit, Nachhaltigkeit sowie auch Lebenszykluskosten von Gebäuden in nicht erdbebengefährdeten, sowie erdbebengefährdeten Gebieten. Die Gebäude in den erdbebengefährdeten Gebieten wurden zweifach bemessen. Zum einen mit dem nach DIN EN 1998 zulässigen geringen Bedeutungsbeiwert für Wohnbauen der Kategorie II, zum anderen mit dem erhöhten Bedeutungsbeiwert für Gebäude der Kategorie IV. Die Analyse zeigt wie erwartet, dass die Gebäude, die mit erhöhtem Bedeutungsbeiwert bemessen werden zu geringen Mehrkosten und höheren Umweltbelastungen führen, als die nach Kategorie II bemessenen. Beim Auftreten eines Bemessungserdbebens sind die zu erwarteten Schäden dann allerdings geringer. Damit ist aus wirtschaftlicher und nachhaltiger Sicht der Mehraufwand an Material gerechtfertigt. Der Bemessungsansatz mit erhöhtem Bedeutungsbeiwert sollte deshalb zum Stand der Technik in erdbebengefährdeten Gebieten werden.The research question investigated in this thesis is the question of whether and when possible of how to build sustainable buildings in earthquake-prone areas. With this principal idea as the back bone, the necessity to determine and define the concept of sustainability with respect to this research more precisely was identified. Firstly, the theme, 'sustainability' has been carefully investigated in a global perception. Secondly, earthquake engineering, one of the challenging topics for every engineer has been taken up for research and the parameters influencing the design have been studied. Finally, the concept of sustainability and sustainable buildings in earthquake prone areas has been carefully investigated with respect to the parameters influencing the structural design. Numerical analyses of frame structures with different material properties have been analysed for strong earthquake motions. This investigation included detailed studies on structural performance, sustainability, life cycle costs of buildings in both non-seismic and seismic zones. The buildings in seismic zones were designed with two different parameters: firstly, with respect to the normal standard design importance factor for residential buildings (Category II) and secondly, with a higher importance factor for buildings as per category IV (Euro code 8). The numerical results proved that the buildings designed with a higher importance factor Iead to higher initial costs and an increased environmental impact than the standard designed buildings. But in the case of an earthquake occurrence, the Serviceability costs were considerably lower than the buildings of the standard design and consequently had a lower environmental impact which is found to be favourable. From both economical as well as sustainability point of view, the design with an increased importance factor is justified and strongly recommended in earthquake prone areas through this research study.