Die Auswirkung von duktilen Anschlüssen auf die Explosionsresistenz lasttragender Stützen

Lasttragende Stutzen sind in den meisten Baukonstruktionen vorhanden, sie finden zum Beispiel als Geschoss-Stutzen oder als Bruckenpfeiler Anwendung. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, wie sich die lasttragende Stutze bei Explosion verhalt, und welche konstruktiven nderungen im Querschnitt und am Bauteil einen hoheren Widerstand gegen die Explosionsdruckwelle herbeifuhren. Ausgehend vom einfachen Stahlquerschnitt bis hin zum teil- und vollstandig betonierten Verbundquerschnitt, wird der Einfluss des Querschnittsaufbaus der Stutze auf das Widerstandsverhalten untersucht. Dabei wird die Stutze nicht als isoliertes Bauteil betrachtet, sondern installiert in eine flexible Nachbarkonstruktion. Die Weichheit der Anschlusskonstruktion wird mitberucksichtigt. Das Antwortverhalten reprasentativer Stahl- und Verbundstutzentypen wird verglichen, die Positionen lokaler Uberbeanspruchung werden diagnostiziert, die Versagensmechanismen des Bauteils definiert. Die Fortentwicklung des Querschnittsaufbaus und die konstruktiven Veranderungen am Bauteil stellen einen Beitrag dar zu einer verbesserten Explosionsresistenz der lasttragenden Stutzen. Die Studie verfolgt den lokalen Ansatz, in englischer Literatur specific local resistance design approach genannt, indem entsprechend den detektierten lokalen Schadensbildern konstruktive Schutztechnologien entwickelt werden. Bei Stutzen, die starr an der Gelandeoberkante eingespannt oder wenig flexibel gelagert sind, zeigt sich der Stutzenfus als besonders verwundbar. Konstruktive Verstarkungen sind hier erforderlich, um die hohen Auflagerkrafte ohne lokale Schadigung in das Fundament einzuleiten. Das Potential der duktilen Auflagerbedingung wird untersucht, um durch mogliche Verformung und Energiedissipation die Spannungskonzentrationen am Stutzenfus zu verringern. Konstruktive Losungen werden erarbeitet, die einen von ausen unsichtbaren Schutz gewahrleisten, und in Vergleichsberechnungen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit ausgewertet. Fur die numerischen Untersuchungen dieser Studie wurde die Software MD Nastran verwendet. Effect of ductile connections on blast resistant load bearing columns. Load bearing columns exist in most constructions and are applied for instance as floor columns or as bridge piers. The study performed here addresses the question how the load-bearing column behaves under blast load and which constructive measures result in an enhanced resistance against the blast pressure wave. Simple single-cell steel cross section set-up is changed stepwise by implementation of multi steel cells or by filling the hollow steel section with concrete. In doing so, the column is not generated as an isolated member, but installed in a flexible neighboring system, which allows taking the connection ductility into account. The response behavior of representative steel and composite column types is investigated, the section is searched for local overstresses and the failure mechanisms of the structural member are defined. The evolution of the cross section set-up and the corresponding changes in the simulation results enable the formulation of decisive parameters which contribute to the enhancement of member blast resistance. The study pursues the specific local resistance design approach and aims at developing constructive protection technology in order to avoid the detected local damages. The column base appears to be the vulnerable section at the column rigidly or less flexible connected to the ground. The strategic use of ductile bearing condition is applied to reduce stress concentration by allowing deformation and energy dissipation, in order to safely transmit the high lateral forces into the fundaments. Structural solutions which represent an invisible protection measure are evaluated in regards to their effectiveness. The numerical analysis of this study is performed by using the MD Nastran software.