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Verbund-Opferzellen zum Schutz von Stützen bei Nahdetonation

机译:复合牺牲细胞用于在近爆期间保护载体

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摘要

Lasttragende Bauteile wie Erdgeschossstützen von Hochhäusern oder Brückenpfeiler, ausgeführt als Verbundkonstruktion, gewährleisten vermehrten Schutz bei Nahdetonation. Opferzellen, die um den Stützenquerschnitt konstruiert sind, schaffen zusätzliche Sicherheit. Sie bewirken, dass die Anströmfläche der Stütze erst bei relativ hohen reflektierten Drücken einreißt-meist an der Geländeoberkante. Untersucht wird, welcher Opferzellenquerschnitt durch Druckverteilung und Energieabsorption einen effektiven Schutz der abgeschirmten lasttragenden Stütze bietet. Außerdem wird der Frage nachgegangen, inwieweit der schichtweise alternierende Aufbau von verformbarem Material geringerer Dichte und von massigem Material hoher Steifigkeit im Opferzellenquerschnitt durch Impedanzfehlanpassung die lasttragende Stütze schützt. Impedanzfehlanpassung führt zu einer verstärkten Reflexion der Schockwellen und dadurch zu einer Reduzierung ihrer Transmission. Eine Schockwellenreflektion innerhalb des Opferzellenquerschnitts wirkt sich folglich günstig auf die zu schützende Konstruktion aus.rnDie Ergebnisse veranschaulichen das Schutzpotential und die Wirksamkeit von Opferzellen im Vergleich zu anderen Schutzmaßnahmen wie der Verwendung nachgiebiger Auflagerbedingungen und der Variation des Stützenquerschnitts. Die in Vergleichsberechnungen gewonnenen Erkenntnisse werden in einem Bemessungsdiagramm zusammengefasst. Die Resttragfähigkeit der Stütze wird als Indikator für die Effektivität der untersuchten Schutztechnologien vorgestellt.%Composite cross sections have been shown to be generally well suited for constructing explosion-resistant load-bearing structural members, such as columns or bridge piers, with high protection demands. Composite sacrificial cells which are built around the member's cross section enhance the protection of columns and piers exposed to high dynamic loading. Due to energy absorption outside the load-carrying cross section the reflected pressure and induced shock wave are significantly reduced. It is investigated whether the layer sequence of two distinct materials (a less dense, more deformable material versus one that is denser and stiffer) is measurably different for protection of other material layers including the structural member's inner core. We also study whether shock wave reflection and reduced transmission of shock waves, achieved with specific material layering in sacrificial cells, practically result in significant protection of the underlying structure.rnWe also compare the protection potential of sacrificial cells with the effectiveness of other protective measures such as the variation of boundary condition and the cross section design. The paper finalizes with an elaborate design diagram which summarizes the residual axial capacity of columns after the blast event and the extent of damage when using sacrificial cells.
机译:承重组件(例如高层建筑或桥墩的地面支撑)设计为复合结构,可确保在局部起爆时提供更高的保护。围绕色谱柱横截面构造的被害细胞可提高安全性。它们的作用是,支撑件的流入表面仅在相对较高的反射压力下(通常在地形的顶部边缘)才会撕裂。研究了哪个牺牲单元横截面通过压力分布和能量吸收为屏蔽的承重支撑提供了有效的保护。另外,将研究该问题在牺牲单元横截面中较低密度的可变形材料和具有高刚度的固体材料的交替层-层结构在多大程度上通过阻抗失配来保护承载支撑。阻抗不匹配会导致冲击波的反射增加,从而降低其传播。因此,牺牲单元横截面内的冲击波反射对要保护的结构具有有利的影响。在比较计算中获得的知识总结在尺寸图中。复合材料的横截面百分比已显示出通常非常适合用于构建具有高防护要求的防爆承重结构构件,例如圆柱或桥墩。围绕构件横截面构建的复合牺牲单元增强了对承受高动态载荷的圆柱和墩的保护。由于在承载横截面之外吸收了能量,因此反射压力和感应冲击波显着降低。为了保护包括结构构件的内芯在内的其他材料层,研究了两种不同材料(密度较小,易变形的材料与密度更大,硬度更大的材料)的层序是否可测量地不同。我们还研究了在牺牲细胞中使用特定材料分层实现的冲击波反射和减少的冲击波传播是否实际上对底层结构产生了显着保护。rn我们还将牺牲细胞的保护潜力与其他保护措施的有效性进行了比较,例如作为边界条件和横截面设计的变化。本文以精心设计的设计图完成,该设计图总结了爆炸事件后圆柱的残余轴向承载力以及使用牺牲电池时的破坏程度。

著录项

  • 来源
    《Stahlbau》 |2009年第12期|936-946|共11页
  • 作者单位

    Applied Science Department, Weidlinger Associates, Inc., 375 Hudson Street, New York, NY 10014, USA;

    Ingenieurbüro Prof. Albrecht, Bürogemeinschaft Albrecht & Garske, Karlstraße 42, 80333 München;

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  • 正文语种 ger
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