In den letzten Jahren sind viele Entwicklungen und Fortschritte im Bereich erdbebensicheres Bauen gemacht worden. Trotzdem hat in den vergangenen Jahren manch verheerendes Erdbeben, wie zum Beispiel in Bam (Iran, 2003) oder Kaschmir (Pakistan, 2005) massive Zerstörungen angerichtet. Das geschieht nicht nur in den Entwicklungsländern, sondern auch in den hoch entwickelten Ländern wie Japan, beispielsweise das Erdbeben in Kobe (1995).
Die Normen sind meistens ‘‘life-safety’’ orientiert. Das führt dazu, dass die Sanierung wegen des Schadensniveaus unwirtschaftlich oder gar unmöglich ist. Es gibt zwei Strategien um die Funktionalität eines Gebäudes im Falle eines Erdbebens erhalten zu können:
Nach der klassischen Strategie wird versucht durch plastische Reserve die Tragfähigkeit des Systems zu gewährleisten. Zahlreiche Gebäude, die nach diesem Prinzip konzipiert sind, haben in der Vergangenheit einer Erdbebenbelastung nicht standgehalten. Das war zum Beispiel auf Ausführungsmängel und geringe Baustoffqualität zurückzuführen.
Alternativ dazu versucht man durch gezielte konstruktive Maßnahmen die dynamischen Systemeigenschaften zu verändern, so dass die Erdbebenkräfte dissipiert bzw. reduziert werden können. Eine mögliche Maßnahme ist die Basisisolation. Dabei wird das Gebäude durch spezielle Lager, zum Beispiel Elastomerlager oder Reibelemente von den Fundamenten entkoppelt.
Sogenannte Reibpendelelemente sind spezielle Lager, die zur Basisisolation von Gebäuden eingesetzt werden. Sie besitzen eine gekrümmte Oberfläche um eine Zwangszentrierung der Lager zu gewährleisten. Ihre Oberfläche ist mit einer speziellen Beschichtung versehen, die den Reibungskoeffizient minimiert. Sobald die durch ein Erdbeben induzierten Kräfte den statischen Reibungswiderstand des Lagers überschreiten, lässt das Lager ein Gleiten des Gebäudes gegenüber dem Baugrund zu. In der vorliegenden Arbeit wird ein numerisches Modell zur Simulation von Systemen mit einem Reibpendellager entwickelt. Zunächst wurde ein einfreiheitsgerades System benutz, wobei das Verhalten des Gebäudes starr angenommen wird. Um die Wechselwirkung zwischen der Struktur und dem Lager zu berücksichtigen, wurde ein zweifreiheitsgerades System verwendet. Anschließend ist ein MDOF Planarmodell entwickelt worden, in dem mehrere zusätzliche Freiheitsgerade aktiviert werden, sobald das System anfängt zu gleiten. Die zusätzliche Freiheitsgerade dient dazu, die Reibelemente in Gleit-Phasen zu simulieren. Sobald das System wieder haftet, werden diese Elemente deaktiviert. Das Modell wird bezüglich des numerischen Aufwands optimiert. Um das numerische Modell zu verifizieren, mehrere praktische Anwendungen wurden mit diesem Modell simuliert.