Sonderlasten

Die Auslegung sicherheitsrelevanter Bauwerke und Anlagen sowie besonders exponierter Gebäude erfordert nach den heutigen Sicherheitsstandards auch die Berücksichtigung von kurzzeitdynamischen Extrembeanspruchungen als Folge von Einwirkungen wie Explosionen, Anpralllasten, Flugzeugabstürzen oder Beschusskörpern. Nicht zuletzt seit dem Terrorakt vom 11. September 2001 auf das World-Trade Center in New York ist es erforderlich die Robustheit von Tragwerken gegenüber kurzzeitdynamischen Beanspruchungen bei der Auslegung zu berücksichtigen. Diese Anforderung findet sich auch in den europäischen Regelwerken, wobei in vielen Details noch Entwicklungs- und Regelungsbedarf besteht. Die Forschungsschwerpunkte konzentrieren sich am CWE auf folgende Bereiche:Sonderlasten_2

  • Explosionslasten
  • Anprallasten
  • Impact-Belastungen durch Beschusskörper
  • Flugzeugabstürze
  • Kurzzeitdynamische Rechenmodelle
  • Entwicklung analytischer Rechenansätze

Für die aufgeführten Sonderlasten ist im ersten Schritt eine Beschreibung der Einwirkung durch semi-empirisch bzw. durch gemessene oder an Simulationsmodellen ermittelten Zeitverläufen erforderlich. Nach Beschreibung der Einwirkung werden am CWE Rechenmodelle auf verschiedenen Genauigkeitsstufen entwickelt. Generell kann eine Auslegung der Strukturen auf Grundlage empirischer Formeln, analytischer Rechenansätze oder expliziten kurzzeitdynamischen Berechnungen erfolgen, wobei bei den vereinfachten Rechenansätzen immer die Charakteristik der Einwirkung zu berücksichtigen ist.Sonderlasten_1

Für die expliziten dynamischen Berechnungen stehen am CWE für verschiedene Materialien (z.B. Stahl, Stahlbeton, Mauerwerk) leistungsfähige und in zurückliegenden Projekten validierte dehnratenabhängige Materialmodelle zur Verfügung. Mit den am CWE vorhandenen Rechnerkapazitäten ist mit diesen Modellen eine präzise Simulation der nichtlinearen Versagensmechanismen während der Impactvorgänge möglich.

Zielsetzung der Forschungsaktivitäten am CWE ist zusätzlich der Einsatz und die Entwicklung von innovativen hochdissipativen Materialien und Konstruktionen, um die Energie der Impactbelastungen zu vernichten. Für die Entwicklung mit mehreren Iterationen der Optimierung liegen sowohl am Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik als auch am Institut für Stahlbau langjährige Erfahrungen vor.