Påvisning av seismisk lastvirkning ved bruksendring og ombygging av murgårder i Oslo

Abstract

Dette studiet tar for seg påvisning av seismisk lastvirkning ved bruksendring og ombygging av murgårder i Oslo. Det finnes relevante veiledere i Norge for vurdering av lastvirkning fra seismisk påkjenning ved arbeid i stål- og betongkonstruksjoner, men seismisk lastvirkning for eksisterende murgårder er lite undersøkt. Ved konstruktive inngrep og bruksendring av eksisterende murgårder vil man i noen tilfeller måtte påvise at konstruksjonen har kapasitet for jordskjelv. Selv om siste versjon av NS-EN 1998-1 fra 2021 gir utelatelse for en rekke konstruksjoner, er det allikevel noen konstruksjoner som må påvises for seismisk lastvirkning. For slike endringer i eksisterende bygninger, stilles det krav i NS-EN 1998-3 om at endringene ikke skal gi betydelig reduksjon i bygningens motstand mot seismisk påvirkning. I dette studiet gjennomgås litteratur og forskningsresultater som omhandler relevant byggeskikk, samt skademekanismer for eksisterende murbygninger i jordskjelvutsatte områder. Dette knyttes opp mot lokale bygningsmessige forhold og gjeldende lovverk og standarder for prosjektering i Norge. Metoden som er brukt er et case studie, basert på en modell av en typisk murgård fra murbyen i Oslo oppført i andre halvdel av 1800-tallet. Beregningene utføres ved bruk av rammeberegninger i programmet 3Muri, som er utviklet i Italia med fokus på eksisterende murkonstruksjoner. Beregninger omfatter i alt 18 ulike kombinasjoner av ombygging og bruksendring, med utgangspunkt i grunntype D og gjeldende grunnakselerasjon for Oslo. For dette studiet og for den praktiske prosjektering av eksisterende bygninger, er det nødvendig å gjøre noen antagelser om bygningens materialfastheter og konstruksjonsoppbygging. Murgårder fra gjeldende perioden har en relativt uniform byggeskikk med et begrenset antall bygningselementer; få konstruksjonsdetaljer var nødvendig ved oppføring. Kravene til undersøkelser som stilles i Eurokodene vurderes som unødvendig omfattende og derfor lite egnet for konstruksjoner av denne typen. Beregningene i 3Muri viser tilstrekkelig kapasitet for alle de studerte endringene, selv ved økning i nyttelaster og omfattende endring i det horisontale avstivningssystemet. Studiet konkluderer med at det er mulig å påvise motstand mot seismisk lastvirkning også ved relativt omfattende endringsarbeid i eksisterende murgårder i Oslo. Det antas at dette vil også gjelder andre eksisterende murkonstruksjoner i Norge.

This study is concerned with the assessment of seismic capacity of existing URM structures in Norway. There are relevant Norwegian guidelines for the assessment of seismic loads in steel and cement buildings, but the assessment of seismic loads in existing brick buildings has received little attention. When planning to make changes in the construction or use of an existing brick building, it is sometimes required that the building’s capacity to resist an earthquake be assessed. Even though the most recent version of the Norwegian Standard NS-EN1998-1 from 2021 exempts many buildings from such an assessment, there are some buildings that must be assessed for their ability to withstand seismic loads. For such changes in existing buildings the requirements set out in NS-EN 1998-3 state that the changes must not result in a significant reduction in the building’s capacity to withstand seismic loads. This study considers literature and research findings related to the construction of older brick buildings, and the ways in which existing unreinforced masonry structures are damaged in regions with a high frequency of earthquakes. A case study is used to investigate the research question, using a model building of a typical brick building in downtown Oslo, constructed in the second half of the 1800s. The calculations are carried out using the program 3Muri, which is developed in Italy with a focus on existing brick buildings. The calculations are based on a total of 18 different combinations of re-construction and change of use, taking as their point of departure Oslo’s geotechnical parameters. It is necessary, both for this study and for practical engineering projects related to existing buildings, that one makes assumptions about a building’s materials and construction. Brick buildings from the period in question are relatively similar in their construction and they have a limited number of building elements; few details of construction were deemed necessary to document. The study finds the requirements set out in the Eurocodes to be unnecessarily comprehensive and therefore little suited to buildings of this type. The calculations in 3Muri show sufficient capacity for all the changes that were studied, also when there were relatively large increases in variable and big changes in the lateral force resisting structures. The study concludes that it is possible to assess capacity for seismic loads in cases with relatively comprehensive changes in existing brick constructions in Oslo. This conclusion will in all probability also be pertinent for other Norwegian cities in Norway.