Seismisches Verhalten eines biegesteifen Stahlrahmentragwerks mit Prozesstechnik: Vergleichende Studie mit und ohne Basisisolierung

Grafik: Autoren

S. Chatterji, C. Butenweg

Bauingenieur Jahrgang 100 (2025) Heft 12

Publikationsdatum: 05.12.2025

doi.org/10.37544/0005-6650-2025-12-45

Zusammenfassung Das seismische Verhalten eines im Rahmen des europäischen SERA-Projekts SPIF untersuchten dreigeschossigen industriellen Rahmentragwerks aus Stahl mit Produktionstechnik wird für die Konfigurationen mit und ohne Basisisolierung untersucht. Die Studie bewertet auch die gekoppelte seismische Interaktion zwischen Tragwerk (supporting structure SS) und nichttragenden Komponenten (non-structural components NSC). Die Untersuchungen erfolgen mit einem detaillierten numerischen Modell des Rahmentragwerks. Als Basisisolierungen werden Einzel- und Doppelgleitpendellager berücksichtigt. Modale und nichtlineare Zeitverlaufsanalysen der Konfigurationen zeigen, dass sich mit der Basisisolierung die Grundperiode von 0,35 s auf 2,8 s erhöht, und die seismischen Anforderungen deutlich reduziert werden, da sich die Etagenbeschleunigungen und Trägheitskräfte auf die Produktionstechnik in der basisisolierten Rahmenstruktur um fast eine Größenordnung reduzieren. Es erfolgt eine Bewertung der resultierenden Beschleunigungen auf die produktionstechnischen Einbauten durch einen Vergleich mit den Bemessungsbeschleunigungen auf Grundlage der zweiten Generation der Eurocode 8. Die Ergebnisvergleiche zeigen die Effektivität von Basisisolierungen zur Reduzierung der Trägheitskräfte auf sensible Produktionstechnik in komplexen industriellen Anlagen.

Seismic behavior of a moment resisting steel frame structure with production equipment: Comparative study with and without base isolation

Abstract The seismic behavior of a three-story industrial steel frame structure with production equipment, investigated as part of the European SERA project SPIF, is analyzed for configurations with and without base isolation. The study also assesses the coupled seismic interaction between supporting structure (SS) and non-structural components (NSC). The investigations are conducted using a detailed numerical model of the frame structure. Single and double friction pendulum bearings are considered as base isolation systems. Modal and nonlinear time-history analyses of the configurations show that base isolation increases the fundamental period from 0.35 s to 2.8 s and significantly reduces seismic demands, as floor accelerations and inertial forces on the production equipment in the base-isolated frame structure are reduced by nearly an order of magnitude. The resulting accelerations on the production-related installations are evaluated by comparing them with the design accelerations based on the second generation of Eurocode 8. The comparison of results demonstrates the effectiveness of base isolation in reducing inertial forces on sensitive production equipment in complex industrial facilities.