Innovative kritische Infrastrukturen mit Hochleistungsbetonen: Auslegungsmethoden gegen Flugzeuganprall

Flugzeuganprall wird als außergewöhnliche Einwirkung für stark exponierte kritische Infrastrukturen wie Kernkraftwerke oder sehr große Hochhäuser in Betracht gezogen. Der Beitrag stellt die Entwicklung und Validierung neuer Bauwerkskonzepte auf Basis von Hochleistungsbetonen (HPC, UHPC) vor. Als Beispiele dienen ein Hochhaus [1, 2] und ein externes Schutzbauwerk für bestehende Kernkraftwerke [3, 4], bei denen jeweils der Einsatz von Hochleistungsbetonen die Entwicklung innovativer Tragwerke ermöglicht. Die Methoden des Zwei-Massen-Schwingers (ZMS) und Finite-Elemente-Methoden in der Struktur- und Kurzzeitdynamik werden zusammen mit publizierten und eigenen Validierungsexperimenten [5, 6] benützt, um die Grenzdicke (ultra-)hochfester, faserbewehrter Stahlbetonbauteile zu ermitteln und somit zentrale Sicherheitszonen der Gebäude vor Brand und Trümmerflug zu schützen.

Innovative critical infrastucture with high performance concrete: design against aircraft impact
Aircraft impact is taken into account as exceptional load case for exposed critical infrastructure such as nuclear plants and super-rise buildings. This contribution introduces the development and validation of new building concepts based on high performance concretes (HPC, UHPC). A high-rise building [1, 2] and a superstructure for existing nuclear power plants [2, 3] serve as examples with high performance concretes allowing innovative designs. The design methods “Two-Degree-of-Freedom Model” (TDOF, in German ZMS) and Finite Element Methods for transient and structural dynamics are used together with own validation experiments [5, 6] to derive the limit thicknesses of (ultra) high performance concrete elements with fiber reinforcement, protecting the vital zones of the buildings against impact and fire.