Ingenieurmodell zur Vermeidung des Trümmerflugs bei Kontaktdetonation

Herrn Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 70. Lebensjahrs gewidmet
Die Sicherung wichtiger militärischer und politischer Infrastruktur gegen potenzielle terroristische Angriffe ist von großer Bedeutung. Hierzu sind Bauteile aus Stahlfaserbeton sehr gut geeignet und können mit dem beschriebenen Ingenieurmodell dimensioniert werden. Als Grundlage für die Entwicklung eines Ingenieurmodells wurden in der Vergangenheit Versuche mit hohen Belastungsgeschwindigkeiten aus Kontaktdetonation an aus Normal- und Stahlfaserbeton hergestellten Platten durchgeführt und ausgewertet. Die dabei bestimmten Kenngrößen und anhand der Bruchbilder gewonnenen Erkenntnisse dienten nun als Eingangsparameter zur Entwicklung eines Ingenieurmodells. Das Ziel der Entwicklung des Ingenieurmodells war es, in Abhängigkeit von der dynamischen Betonzugfestigkeit, der Bauteildicke und der Größe der Kontaktdetonationsladung zu bestimmen, welche Menge Stahlfasern in Vol.-% erforderlich ist, um einen Trümmerflug auf der lastabgewandten Seite der Platte zu vermeiden. Dazu wird die aus der Kontaktdetonation erzeugte kinetische Abplatzenergie in der Platte bestimmt und im Anschluss die aufnehmbare kinetische Energie des Stahlfaserbetons in Abhängigkeit vom Stahlfasergehalt ermittelt. Um die ingenieurpraktische Verwendung zu gewährleisten, wurden die Resultate in einem Diagramm abgebildet. Somit ist es durch einfaches Ablesen möglich, den rechnerisch erforderlichen Stahlfasergehalt in Vol.-% zur Vermeidung des Trümmerflugs auf der lastabgewandten Seite der Platte zu bestimmen.

Engineering model to avoid debris flight in the event of contact detonation
Securing important military and political infrastructure against potential terrorist attacks is of great importance. Components made of steel fiber concrete are very well suited for this and can be dimensioned using the engineering model described. As a basis for the development of an engineering model, tests with high load velocities from contact detonation on test specimens made of normal and steel fiber concrete were carried out and evaluated in the past. The parameters determined and the knowledge gained from the fracture patterns serve as input parameters for the development of an engineering design model. The aim of developing the engineering design model was to determine the amount of steel fibers required in vol.-%, depending on the dynamic concrete tensile strength, the component thickness and the size of the contact detonation charge, in order to avoid flying debris on the side of the slab facing away from the load. For this purpose, the kinetic spalling energy generated from the contact detonation in the slab is determined and then the absorbable kinetic energy of the steel fiber concrete depending on the steel fiber content is determined. The results are then shown in a diagram to ensure practice applicability. With that, just by reading from the diagram it is possible to calculate the required steel fiber content in vol.-%.