Strukturdynamisches Verhalten von Stahlbetonplatten unter Impakteinwirkung bei variablen Geschwindigkeiten

In Erinnerung an Klaus Thoma
Der vorliegende Beitrag stellt die wesentlichen Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen zur Analyse von Stahlbetonplatten unter Impaktbelastung dar. Die vorgestellten Arbeiten erfolgten in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik - Ernst-Mach-Institut (EMI) und der Technischen Universität Dresden (TUD), innerhalb des durch die DFG geförderten nationalen Forschungsprojekts “Impakt auf Betonstrukturen - Experiment und Simulation”. In den durchgeführten Experimenten wurde die Einwirkung eines sogenannten harten Stoßes, bei dem die kinetische Energie nahezu vollends in die Struktur eingeleitet wird, für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche (4,2-6,0 m/s; 44-67 m/s und 200-274 m/s) studiert. Die hervorgerufenen Versagensphänomene und die dynamische Strukturantwort wurden über entsprechend umfangreiche Messtechnik (Dehnungsmessstreifen, Drucksensoren, Lasermesstechnik und Hochgeschwindigkeitskameras) erfasst. Die somit gewonnene Datengrundlage für Bereiche niedriger wie auch hoher Verzerrungsraten dient sowohl dem Verständnis der Zusammenhänge zwischen lokaler Schädigung und globaler Strukturantwort, als auch zur Adaption bestehender Materialmodelle, der Entwicklung von Ingenieurmodellen und der Validierung numerischer Berechnungen.

Structural dynamic behavior of reinforced concrete slabs under impact loads for variable velocities
The present paper describes essential results of comprehensive experimental investigations of the analysis of rc-slabs under impact loads. The presented work was done in collaboration between the Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics - Ernst-Mach-Institut (EMI) and the Technical University of Dresden (TUD) in the national research project “impact on concrete structures - experiment and simulation” sponsored by the DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft). In a comprehensive test series the loading of a so-called hard impact - that means the kinetic energy is almost completely introduced in the structure - was studied for different velocity ranges (4.2-6.0 m/s; 44-67 m/s and 200-274 m/s). The resulting damage phenomena and the dynamic structural response were measured by extensive instrumentation (strain gauges, pressure sensors, laser and high-speed cameras). The received data for low and high strain rates serves for the general understanding of the relations between local transient loading and global structural response. It is the basis for the adaption of existing material models, the development of engineering models and the validation of numerical calculations.