Untersuchung traditioneller Trockenmauern mit YADE

In den Anden Südamerikas dienen Trockenmauern oft als Stützmauern, die Hänge stabilisieren und Terrassen für die Landwirtschaft schaffen. Diese Mauern, auch „pircas“ genannt, werden in Gemeinschaftsarbeit ohne technische Unterstützung gebaut, was sie besonders anfällig für Erdbeben macht. Da diese Region für starke Erdbeben bekannt ist, ist ein besseres Verständnis des Verhaltens und der Kollapsmechanismen von pircas unter seismischen Belastungen entscheidend für die Risikoprävention und -minderung.

Ziel und Methodik

Die Studie von Paola Ita et al. untersucht das Verhalten von pircas unter seismischen Belastungen zu untersuchen. Hierfür wurde die offene Software YADE verwendet, die auf der Diskreten-Element-Methode (DEM) basiert. Diese Methode ermöglicht es, die Interaktionen zwischen einzelnen Steinblöcken detailliert zu modellieren. Untersucht wurden verschiedene Konfigurationen der Mauern, insbesondere die vertikale Trennung der Durchgangssteine (tie stones) und das Überlappen der Steine im Querschnitt.

Ergebnisse der numerischen Analyse

Die Ergebnisse der dynamischen Analyse zeigen, dass die Mauern mit einem ausreichenden Überlappungsgrad der Steine im Querschnitt eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Kollaps aufweisen. Bei Mauern ohne Überlappung war die Widerstandsfähigkeit deutlich geringer. Diese Mauern zeigten bereits bei moderaten Beschleunigungen erste Schäden und Kollapserscheinungen. Interessanterweise waren die pseudo-statischen Ergebnisse, die in einer früheren Studie gewonnen wurden, konservativer als die dynamischen Ergebnisse. Dies bedeutet, dass die Mauern unter tatsächlichen seismischen Bedingungen besser abschneiden könnten als zuvor angenommen.

Bedeutung der Durchgangssteine und Überlappung

Zwei kritische Parameter beeinflussen das Verhalten der Mauern: die Anzahl und Anordnung der Durchgangssteine sowie das Überlappen der Steine im Querschnitt. Es wurden drei Längsschnittkonfigurationen und drei Querschnittskonfigurationen untersucht. Die optimale Konfiguration bestand aus einer ausreichenden Anzahl von Durchgangssteinen und einem Überlappungsgrad, der etwa ein Drittel der Mauerbreite ausmachte. Diese Konfiguration zeigte die höchste Widerstandsfähigkeit gegen seismische Belastungen.

Praktische Implikationen

Die Erkenntnisse aus dieser Studie sind besonders wichtig für die Baupraxis in erdbebengefährdeten Gebieten. Die Ergebnisse legen nahe, dass durch eine gezielte Anordnung der Steine und eine sorgfältige Planung der Mauerstruktur die Stabilität erheblich verbessert werden kann. Es ist wichtig, kleine Steine am Rand der Mauern zu vermeiden, da sie zum Kollaps der Mauer beitragen können. Die Studie empfiehlt eine regelmäßige Überprüfung und Wartung der Mauern, um deren strukturelle Integrität zu gewährleisten.

Wenn du die ganze Studie im Original sehen möchtest, kannst du sie hier nachlesen.