Carbonbeton‐Sandwichelemente unter Anpralllast – numerische und experimentelle Untersuchung

Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, inwieweit Carbonbeton‐Sandwichelemente als Fertigteilwände zum Gebäudeschutz beitragen können. Der Kompositwerkstoff Carbonbeton ermöglicht aufgrund der korrosionsbeständigen Bewehrung dünnwandige Konstruktionen. Die Sandwichplatte besteht aus zwei 3 cm dünnen Carbonbetonschichten, zwischen denen 8 cm Mineralfaserwolle als Dämmschicht angebracht ist. Durch den geschichteten Aufbau können Fertigteile hergestellt werden, die die Anforderungen an Tragfähigkeit und Bauphysik erfüllen und als Wandelemente in Gebäudehüllen eingesetzt werden. Im Beitrag wird untersucht, inwieweit ein solches Sandwichwandelement einen baulichen Schutz gegen Anpralllasten darstellen kann, wie sie beispielsweise durch Unwettersituationen infolge geänderter klimatischer Bedingungen oder auch durch anthropogene Ursachen auftreten können. Hierfür werden Impaktversuche in der Fallanlage der TU Dresden durchgeführt. Im druckluftbeschleunigten Modus der Fallanlage wird untersucht, welche Schädigung eine Impaktmasse von 8,4 kg mit Auftreffgeschwindigkeit von 35 m/s in der Carbonbeton‐Sandwichplatte hervorruft. In der experimentellen Untersuchung werden die fotogrammetrisch ermittelten Beschleunigungen sowie Durchbiegungen aufgezeichnet. Darüber hinaus werden das Durchstanzversagen und die Perforation der Carbonbeton‐Sandwichplatte in numerischen Simulationen untersucht und die Ergebnisse mit den experimentell ermittelten Daten verglichen.

This article examines the extent to which carbon concrete sandwich elements can contribute to building protection as prefabricated walls. The composite material carbon concrete enables thin‐walled constructions due to the corrosion‐resistant reinforcement. The sandwich panel consists of two 3 cm thin carbon concrete layers. Between the layers 8 cm of mineral fibre wool is placed as an insulating layer. Thanks to the layered structure, prefabricated parts can be produced that fulfil the requirements for load‐bearing capacity and building physics and can be used as wall elements in building envelopes. The article examines the extent to which such a sandwich wall element can provide structural protection against impact loads, such as those that can occur as a result of severe weather situations due to changed climatic conditions or anthropogenic causes. For this purpose, an impact test was carried out in the drop tower facility at TU Dresden. The damage caused by the impact, carried out with the compressed air‐accelerated mode of the drop tower facility, with a mass of 8.4 kg at an impact velocity of 35 m/s in the carbon concrete sandwich panel is investigated. In the experimental investigation, the fotogrammetrically determined accelerations and deflections are documented. In addition, the punching shear failure and the perforation of the carbon concrete sandwich panel are analysed in numerical simulations and the results are compared with the experimentally determined data.