Schraubverbindungen nach Explosionseinwirkung

Zur Gewährleistung der strukturellen Sicherheit von Brücken und anderen Stahlstrukturen nach Explosionseinwirkungen untersucht die hier vorgestellte Studie die Resttragfähigkeit von Schraubverbindungen unter Druckwellenbelastung. Hierfür wurde ein spezieller Versuchsstand entwickelt, mit dem die Beanspruchung typischer Schrauben des modernen Stahlbaus experimentell untersucht wird, um darauf aufbauend numerische Untersuchungen durchzuführen. In kontrollierten Sprengversuchen an der Wehrtechnischen Dienststelle 52 wurden verschiedene Schraubentypen, Festigkeitsklassen, Vorspannzustände und Beanspruchungsarten geprüft. Das Prüfverfahren basiert auf einem modifizierten Stoßrohrprinzip, mit dem explosionsartige Einwirkungen unter kontrollierten Bedingungen reproduzierbar untersucht werden. Die Ergebnisse zeigen deutliche plastische Deformationen und charakteristische Versagensmechanismen an den Gewindeübergängen und unter Scherbeanspruchung. Parallel durchgeführte Simulationen mit expliziter Dynamik lieferten Einblicke in Spannungsverteilungen und Versagensmodi, die zur Kalibrierung numerischer Modelle herangezogen werden sollen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen die Grundlage für künftige Bemessungskonzepte und Schutzsysteme bilden, um die Sicherheitsbewertung und Widerstandsfähigkeit kritischer Infrastrukturen aus Stahl nach Explosionseinwirkungen zu verbessern.

To ensure the structural safety of bridges and other steel structures after blast events, the present study investigates the residual load‐bearing capacity of bolted connections subjected to blast‐induced pressure waves. For this purpose, a dedicated experimental setup was developed to investigate the behaviour of typical bolts used in modern steel construction under controlled dynamic loading conditions and to provide a basis for complementary numerical investigations. Controlled blast tests were conducted at the Bundeswehr Technical Centre 52 on different bolt types, strength classes, preload conditions and loading configurations. The experimental approach is based on a modified shock‐tube principle, which enables blast‐like loading to be investigated reproducibly under controlled conditions. The results reveal pronounced plastic deformations and characteristic failure mechanisms, particularly in the thread transition region and under shear loading. Complementary explicit dynamic simulations provided insight into stress distributions and failure modes that can be used to calibrate numerical models. The findings contribute to the development of future assessment approaches and protective design concepts aimed at improving the safety evaluation and resilience of critical steel infrastructures subjected to blast loading.