TY - CHAP A1 - Rosin, Julia A1 - Butenweg, Christoph A1 - Boesen, Niklas A1 - Gellert, Christoph T1 - Evaluation of the Seismic Behavior of a Modern URM Building During the 2012 Northern Italy Earthquakes T2 - 16th European Conference on Earthquake Engineering, Thessaloniki, 18-21 June, 2018 Y1 - 2018 SP - 1 EP - 12 ER - TY - CHAP A1 - Anic, Filip A1 - Penava, Davorin A1 - Guljas, Ivica A1 - Sarhosis, Vasilis A1 - Abrahamczyk, Lars A1 - Butenweg, Christoph T1 - The Effect of Openings on Out-of-Plane Capacity of Masonry Infilled Reinforced Concrete Frames T2 - 16th European Conference on Earthquake Engineering, Thessaloniki, 18-21 June, 2018 Y1 - 2018 N1 - Paper No 10168 SP - 1 EP - 11 ER - TY - CHAP A1 - Milkova, Kristina A1 - Rosin, Julia A1 - Butenweg, Christoph A1 - Dumova-Jovanoska, Elena T1 - Development of Seismic Vulnerability Curves for Region Specific Masonry Buildings T2 - 16th European Conference on Earthquake Engineering, Thessaloniki, 18-21 June, 2018 Y1 - 2018 N1 - Paper No 10522 SP - 1 EP - 10 ER - TY - RPRT A1 - Ghinaiya, Jagdishkumar A1 - Lehmann, Thomas A1 - Göttsche, Joachim T1 - LOCAL+ – ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit nachhaltigem Energie- und Wohnraumkonzept T2 - Bauphysik N2 - Mit dem Beitrag des Teams der FH Aachen zum SDE 21/22 wird im Projekt LOCAL+ ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit einem innovativen Wohnraumkonzept geplant und umgesetzt. Ziel dieses Konzeptes ist die Verringerung des stetig steigenden Wohnflächenbedarfs durch ein Raum-in-Raum Konzept. Gebäudetechnisch wird in dem Projekt nicht nur das Einzelgebäude betrachtet, sondern unter Berücksichtigung des Gebäudebestandes wird für das Quartier ein innovatives und nachhaltiges Energiekonzept entwickelt. Ein zentrales Wasserstoffsystem ist für ein Quartier geplant, um den Stromverbrauch aus dem Netz im Winter zu reduzieren. Zentraler Bestandteil des TGA-Konzepts ist ein unterirdischer Eisspeicher, eine PVT und eine Wärmepumpe mit intelligenter Regelstrategie. Ein Teil des neuen Gebäudes (Design Challenge DC) wird in Wuppertal als Hausdemonstrationseinheit (HDU) präsentiert. Eine hygrothermische Simulation der HDU wurde mit der WUFI-Software durchgeführt. Da im Innenraum Lehmmodule und -platten als Feuchtigkeitspuffer verwendet werden, spielen die Themen Feuchtigkeit, Holzfäule und Schimmelwachstum eine wichtige Rolle. KW - Energiekonzept KW - Gesamtwassergehalt KW - Feuchtigkeit KW - Verdunstungskälte KW - energy concept Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/bapi.202200010 SN - 0171-5445 (Print) SN - 1437-0980 (Online) VL - 44 IS - 3 SP - 136 EP - 142 PB - Ernst & Sohn CY - Hoboken ER - TY - CHAP A1 - Rajan, Sreelakshmy A1 - Kubalski, Thomas A1 - Altay, Okyay A1 - Dalguer, Luis A A1 - Butenweg, Christoph T1 - Multi-dimensional fragility analysis of a RC building with components using response surface method T2 - 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology, Busan, Korea, 20-25 August, 2017 N2 - Conventional fragility curves describe the vulnerability of the main structure under external hazards. However, in complex structures such as nuclear power plants, the safety or the risk depends also on the components associated with a system. The classical fault tree analysis gives an overall view of the failure and contains several subsystems to the main event, however, the interactions in the subsystems are not well represented. In order to represent the interaction of the components, a method suggested by Cimellaro et al. (2006) using multidimensional performance limit state functions to obtain the system fragility curves is adopted. This approach gives the possibility of deriving the cumulative fragility taking into account the interaction of the response of different components. In this paper, this approach is used to evaluate seismic risk of a representative electrical building infrastructure, including the component, of a nuclear power plant. A simplified model of the structure, with nonlinear material behavior is employed for the analysis in Abaqus©. The input variables considered are the material parameters, boundary conditions and the seismic input. The variability of the seismic input is obtained from selected ground motion time histories of spectrum compatible synthetic ccelerograms. Unlike the usual Monte Carlo methods used for the probabilistic analysis of the structure, a computationally effective response surface method is used. This method reduces the computational effort of the calculations by reducing the required number of samples. Y1 - 2017 SN - 9781510856776 SP - 3126 EP - 3135 PB - International Assn for Structural Mechanics in Reactor Technology (IASMiRT) CY - Raleigh, USA ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Bursi, Oreste S. A1 - Paolacci, Fabrizio A1 - Marinković, Marko A1 - Lanese, Igor A1 - Nardin, Chiara A1 - Quinci, Gianluca ED - Yang, J. T1 - Seismic performance of an industrial multi-storey frame structure with process equipment subjected to shake table testing JF - Engineering Structures N2 - Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances. Nonetheless, current standards for seismic design of industrial facilities are considered inadequate to guarantee proper safety conditions against exceptional events entailing loss of containment and related consequences. On these premises, the SPIF project -Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities- was proposed within the framework of the European H2020 SERA funding scheme. In detail, the objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial multi-storey frame structure equipped with complex process components by means of shaking table tests. Along this main vein and in a performance-based design perspective, the issues investigated in depth are the interaction between a primary moment resisting frame (MRF) steel structure and secondary process components that influence the performance of the whole system; and a proper check of floor spectra predictions. The evaluation of experimental data clearly shows a favourable performance of the MRF structure, some weaknesses of local details due to the interaction between floor crossbeams and process components and, finally, the overconservatism of current design standards w.r.t. floor spectra predictions. KW - Multi-storey KW - Frame structure KW - Earthquake KW - Tank KW - Piping Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112681 SN - 0141-0296 VL - 243 IS - 15 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Kubalski, Thomas A1 - El-Deib, Khaled A1 - Gellert, Christoph ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten nach DIN EN 1998-1/NA-2021 JF - Bautechnik : Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau N2 - Mauerwerksbauten in Deutschland sind mit Einführung des nationalen Anwendungsdokuments DIN EN 1998-1/NA auf Grundlage einer neuen probabilistischen Erdbebenkarte nachzuweisen. Für erfolgreiche Erdbebennachweise üblicher Grundrissformen von Mauerwerksbauten stehen in dem zukünftigen Anwendungsdokument neue rechnerische Nachweismöglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Tragfähigkeitsreserven von Mauerwerksbauten in der Baupraxis mit einem überschaubaren Aufwand besser in Ansatz gebracht werden können. Das Standardrechenverfahren ist weiterhin der kraftbasierte Nachweis, der nun mit höheren Verhaltensbeiwerten im Vergleich zur DIN 4149 durchgeführt werden kann. Die höheren Verhaltensbeiwerte basieren auf der besseren Ausnutzung der gebäudespezifischen Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie der Lastumverteilung der Schubkräfte im Grundriss mit Ansatz von Rahmentragwirkung durch Wand-Deckeninteraktionen. Alternativ dazu kann ein nichtlinearer Nachweis auf Grundlage von Pushover-Analysen zur Anwendung kommen. Vervollständigt werden die Regelungen für Mauerwerksbauten durch neue Regelungen für nichttragende Innenwände und Außenmauerschalen. Der vorliegende Beitrag stellt die Grundlagen und Hintergründe der neuen rechnerischen Nachweise in DIN EN 1998-1/NA vor und demonstriert deren Anwendung an einem Beispiel aus der Praxis. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/bate.202100064 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820, 0932-8351 VL - 98 IS - 11 SP - 852 EP - 863 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Rossi, Leonardo A1 - Winands, Mark H. M. A1 - Butenweg, Christoph ED - Zhang, Jessica T1 - Monte Carlo Tree Search as an intelligent search tool in structural design problems JF - Engineering with Computers : An International Journal for Simulation-Based Engineering N2 - Monte Carlo Tree Search (MCTS) is a search technique that in the last decade emerged as a major breakthrough for Artificial Intelligence applications regarding board- and video-games. In 2016, AlphaGo, an MCTS-based software agent, outperformed the human world champion of the board game Go. This game was for long considered almost infeasible for machines, due to its immense search space and the need for a long-term strategy. Since this historical success, MCTS is considered as an effective new approach for many other scientific and technical problems. Interestingly, civil structural engineering, as a discipline, offers many tasks whose solution may benefit from intelligent search and in particular from adopting MCTS as a search tool. In this work, we show how MCTS can be adapted to search for suitable solutions of a structural engineering design problem. The problem consists of choosing the load-bearing elements in a reference reinforced concrete structure, so to achieve a set of specific dynamic characteristics. In the paper, we report the results obtained by applying both a plain and a hybrid version of single-agent MCTS. The hybrid approach consists of an integration of both MCTS and classic Genetic Algorithm (GA), the latter also serving as a term of comparison for the results. The study’s outcomes may open new perspectives for the adoption of MCTS as a design tool for civil engineers. KW - Monte Carlo Tree Search KW - Structural design KW - Artificial intelligence KW - Civil engineering KW - Genetic algorithm Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s00366-021-01338-2 SN - 1435-5663 SN - 0177-0667 VL - 38 IS - 4 SP - 3219 EP - 3236 PB - Springer Nature CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - El-Deib, Khaled A1 - Butenweg, Christoph A1 - Klinkel, Sven ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten JF - Mauerwerk N2 - Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar. N2 - Seismic verification of masonry buildings based on realistic calculation models and increased behavior factorsWith the application of the traditional linear verification con­cept to masonry structures it is already no longer possible to carry out structural safety verifications even for buildings with standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity. This problem will be exacerbated in Germany with the introduction of continuous probabilistic earthquake maps. Due to the increased seismic actions, it is necessary to make the existing load­bearing capacity reserves that have not yet been taken into account available in comprehensible verifica­tion concepts in construction practice. This article presents a concept for the building­specific determination of increased behavior factors. The behavior factors are composed of three components, which take into account the load redistribution in ground plans, the deformation capability and energy dissipation and all kinds of overstrength effects. For the calculation of these three components, a non­linear verification concept based on pushover analyses is applied, in which the interac­tions of walls and floor slabs are described by a level of re­straint. A non­linear modeling approach of the overall building is introduced for the determination of the restraint levels, with which the interaction of walls and floor slabs can be simulated. The results of the linear verifications with increased behavior factors for this building are significantly closer to the results of non­linear verifications and thus the standard ground plan con­figurations in areas with moderate seismicity can still be veri­fied with the traditional linear calculation approaches. KW - Mauerwerksbauten KW - Erdbebeneinwirkung KW - Bemessung KW - Verhaltensbeiwerte KW - Pushover­Analysen Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/dama.202110014 SN - 1437-1022 SN - 1432-3427 VL - 2021 IS - 3 SP - 110 EP - 119 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Marinković, Marko A1 - Butenweg, Christoph ED - Ford, Michael C. T1 - Experimental testing of decoupled masonry infills with steel anchors for out-of-plane support under combined in-plane and out-of-plane seismic loading JF - Construction and Building Materials N2 - Because of simple construction process, high energy efficiency, significant fire resistance and excellent sound isolation, masonry infilled reinforced concrete (RC) frame structures are very popular in most of the countries in the world, as well as in seismic active areas. However, many RC frame structures with masonry infills were seriously damaged during earthquake events, as the traditional infills are generally constructed with direct contact to the RC frame which brings undesirable infill/frame interaction. This interaction leads to the activation of the equivalent diagonal strut in the infill panel, due to the RC frame deformation, and combined with seismically induced loads perpendicular to the infill panel often causes total collapses of the masonry infills and heavy damages to the RC frames. This fact was the motivation for developing different approaches for improving the behaviour of masonry infills, where infill isolation (decoupling) from the frame has been more intensively studied in the last decade. In-plane isolation of the infill wall reduces infill activation, but causes the need for additional measures to restrain out-of-plane movements. This can be provided by installing steel anchors, as proposed by some researchers. Within the framework of European research project INSYSME (Innovative Systems for Earthquake Resistant Masonry Enclosures in Reinforced Concrete Buildings) the system based on a use of elastomers for in-plane decoupling and steel anchors for out-of-plane restrain was tested. This constructive solution was tested and deeply investigated during the experimental campaign where traditional and decoupled masonry infilled RC frames with anchors were subjected to separate and combined in-plane ‬and out-of-plane loading. Based on a detailed evaluation and comparison of the test results, the performance and effectiveness of the developed system are illustrated. KW - Masonry infill KW - Reinforced concrete frame KW - Earthquake KW - INSYSME KW - Decoupling Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.126041 SN - 1879-0526 SN - 0950-0618 VL - 318 IS - 1 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -