Bemessung von Stahlbauten fuer Anprall- und Explosionslasten / Design of steel structures against impact and blast loads

Die aktuellen Normen fuer Konstruktionen des Hoch- und Tiefbaus sowie des Ingenieurbaus enthalten nur wenige Regelungen fuer die Auslegung und Bemessung von Bauwerken gegen Anschlaege und Industrieunfaelle. Besonders bei Stahl- und Stahlverbundbauten ergeben sich zudem nach den derzeitigen Auslegungskonzepten unwirtschaftliche Konstruktionen. Abhilfe schaffen soll nun ein neu erarbeiteter Bemessungsleitfaden bei Anprall- und Explosionseinwirkungen auf Stahl- und Verbundkonstruktionen, der im Beitrag vorgestellt wird. Zur Verbesserung der Robustheit von Bauwerken aufgrund aussergewoehnlicher Einwirkungen sind vier unterschiedliche Strategien moeglich. Bereitstellung alternativer Lastpfade, Ausbildung von autark bemessenen Haupttragelementen, Ausnutzung der Resttragfaehigkeit und Isolierung kollabierender Bereiche. Diese Strategien werden im Beitrag bezueglich ihrer Eignung fuer Stahlbauten bewertet. Von den vier abgehandelten Strategien zur Ausbildung robuster Tragwerke eignen sich fuer Stahlbauten insbesondere die Methode der alternativen Lastpfade und die Resttragfaehigkeitsmethode. Zur Auslegung und Bemessung bei Einwirkungen, die sich beispielsweise aus Terroranschlaegen oder Industrieunfaellen ergeben, ist es wenig hilfreich, allgemeingueltige Einwirkungsgroessen anzugeben. Deshalb sollte fuer Bauwerke, die eventuell solchen Gefahren ausgesetzt sind, zunaechst eine Risikoanalyse zur Identifikation von Gefaehrdungsszenarien und zur Priorisierung von Schutzmassnahmen durchgefuehrt werden. Im Leitfaden ist solch eine Risikoanalyse aufbereitet, mit der ein Risikoprofil fuer das Bauwerk erstellt werden kann. Im Hinblick auf die Einwirkungen aus Fahrzeuganprall enthaelt der Leitfaden die Massen typischer Fahrzeuge sowie deren Verformungsvermoegen, dargestellt als elastisch-idealplastische Federkennlinien. Bei Einwirkungen aus Flugzeuganprall sollte das Bauwerk mit der Methode der alternativen Lastpfade entworfen werden. Bezueglich der Einwirkungen aus Explosionen enthaelt der Leitfaden Gleichungen, mit denen die massgebenden Einwirkungsparameter ermittelt werden koennen. Zur einfacheren Handhabung sind diese in Nomogrammen aufbereitet. Der Beitrag geht im Weiteren auf das Last-Verformungsverhalten von betroffenen Bauteilen und die dynamischen Bauteilantworten ein, wobei auch hier insbesondere die Einwirkungen aus Explosion und Fahrzeuganprall im Vordergrund stehen. Ein weiterer Abschnitt handelt die zu fuehrenden Nachweise ab, indem auf den Nachweis der Bauteilintegritaet sowie auf den Nachweis der Restragfaehigkeit und der globalen Standsicherheit eingegangen wird. ABSTRACT IN ENGLISH: The increasing threat of terroristic attacks as well as industrial hazards have led to new demands for the conception and design of buildings. Current standards, however, do not provide sufficient guidance to cope with these new requirements. In particular there is a lack of appropriate and therefore economic design concepts for steel and composite structures. Hence, bauforumstahl in cooperation with the Institute for Steel Structures at RWTH Aachen University and HOCHTIEF Construction AG has published a new design guide to exploit the capabilities of steel more efficiently. This paper presents the main aspects of this design guide. It includes the assessment of strategies for robust structures and a concept to design steel structures against specific high dynamic loads. (A)