Weiterentwicklung von Analysemethoden zur Simulation der Schädigung in Stahlbetonstrukturen infolge stoßartiger Belastungen
Dynamische Stoß- und Anprallbelastungen stellen außergewöhnliche Belastungen und dementsprechend eine große Herausforderung bei der Gestaltung und Bemessung von Bauwerken dar. Die Szenarien reichen von Anprallbelastungen durch Fahrzeuge oder Flugzeuge, herabfallende Lasten wie z.B. Kranlasten, oder Felsen/Trümmer, über Szenarien durch militärische Geschosse, wie Hohlladungen, Sprengladungen, groß- und kleinkalibrige Munition bis hin zu Hypergeschwindigkeits-Impakts, um nur einige Kategorien zu nennen. Die Projektile bzw. Geschosse bei einem solchen Aufprallszenario können grob als hart, semi-hart oder weich eingestuft werden. Dabei verursachen sie sowohl lokale als auch globale Schäden an der Struktur. In Bezug auf die ganzheitlichen Belastungssituationen wie den Flugzeugabsturz, werden die lokalen Schadensmechanismen in der Regel mit dem Aufprall von harten Flugzeugkomponenten wie der Triebwerkswelle verbunden. Im Falle eines solchen harten Aufpralls sind die Projektil- und die Strukturreaktionen stark gekoppelt und die Quantifizierung der dynamischen Tragfähigkeit von Stahlbeton stellt eine große Herausforderung dar.
Unter dieser Problemstellung ergibt sich unweigerlich die Fragestellung nach effizienten, robusten und praxistauglichen Berechnungs- und Bemessungsansätzen. Es existieren verschiedene Analysemethoden zur Simulation der Schädigung infolge harter und weicher Aufprallbelastungen. Zum einen werden komplexe numerische FE-Simulationsmodelle zur Beurteilung der Tragfähigkeit von Stahlbetonbauwerken eingesetzt. Diese sind effektiv und unerlässlich, allerdings, insbesondere aufgrund des komplexen nichtlinearen Materialverhaltens von Beton sehr zeitaufwendig, anspruchsvoll und somit kaum praxistauglich. Anderseits existieren empirische und semi-empirische Modelle, die zwar mit wenigen Eingangsparametern die Tragfähigkeit vereinfacht abschätzen können, deren Anwendungsgrenzen allerdings aufgrund ihres empirischen Charakters stets einzuhalten sind und die Anwendbarkeit somit einschränken. Aus diesem Grund sind neben den genannten Methoden robuste Ingenieurmodelle für eine zuverlässige und dennoch praxistaugliche Modellierung des Belastungsszenarios Projektilaufprall erforderlich.
Abbildung Hochtief RS 165 (1984)
Publikationen:
Distler, P.; Sadegh-Azar, H.: Verhalten von Stahlbetonstrukturen infolge stoßartiger Belastungen, Baustatik-Baupraxis 14, ISBN 978-3-00-064639-3
Distler, P.; Sadegh-Azar, H.: Development of Analytical Methods for Simulation of Soft and Hard Projectile Impact, in: Proceedings of the 50th Annual Meeting on Nuclear Technology, Berlin, Mai 2019
Distler, P.; Sadegh-Azar, H.: ENHANCEMENT OF ENGINEERING MODELS FOR SIMULATION OF SOFT, SEMI-HARD AND HARD PROJECTILE IMPACT ON REINFORCED CONCRETE STRUCTURES, SMIRT 25th Charlotte, August 2019
Distler, P.; Sadegh-Azar, H: Airplane Crash Analysis: Development of Analytical Methods for Simulation of Semi-hard and Hard Projectile Impact, TINCE 2018, Paris, August 2018
Distler, P.; Sadegh-Azar, H: Airplane Crash Analysis: Semi-Hard and Hard Missile Impact on Reinforced Concrete Structures, in: Proceedings of the 49th Annual Meeting on Nuclear Technology, Berlin, Mai 2018
Distler, P.; Heckötter, C; Sadegh-Azar, H: ENHANCEMENT OF ENGINEERING MODELS FOR SIMULATION OF SOFT, AND HARD PROJECTILE IMPACT ON REINFORCED CONCRETE STRUCTURES, IN: NED - Nuclear Engineering and Design (2021) - Volume 378, 111187
Kontaktperson: Distler – Tu Kaiserslautern