Die Auswirkungen von Diffraktion und Multi‐Reflexion auf zylindrische Stützen. Issue 1 (8th January 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Hahn, Andreas; Mensinger, Martin; Rutner, Marcus
• Is Part Of: Stahlbau. Volume 89:Issue 1(2020)
• Page Start: 59
• Page End: 68
• Publication Date: 2020-01-08
• Subjects: verschatteter Bereich -- Druckerhöhungsfaktor (PIF) -- Explosionslast -- reflektierter Explosionsdruck -- Diffraktion -- Zylinder -- Stütze -- Zweidimensionale (2D) CFD‐Analyse; shadowed area -- pressure increase factor (PIF) -- blast load -- blast wave reflection -- diffraction -- cylinder -- column -- two‐dimensional (2D) CFD analysis; Building, Iron and steel -- Periodicals; Strains and stresses -- Periodicals; 624
• DOI: 10.1002/stab.201900097
• Languages: English
• ISSNs: 0038-9145

Abstract

Abstract: Die umliegende Topologie einer Stütze kann einen großen Einfluss auf eine eintreffende Detonationsdruckwelle und die anschließende Bemessung haben. Effekte infolge von Diffraktion oder Mehrfach‐Reflexionen scheinen bisher nicht durch die Normen oder die Fachliteratur abgedeckt zu sein. Diese Problematik soll im vorliegenden Artikel eruiert werden. Dabei stehen drei Fragestellungen im Vordergrund. Die erste befasst sich damit, ob der Bereich hinter einer Stütze durch diese vor einer einfallenden Druckwelle geschützt (verschattet) wird. Dies ist für die Bemessung der Stütze selbst nicht von Bedeutung, sondern soll klären, ob die Belastung auf eine rückversetzte Struktur, wie z. B. eine Fassade, unter Anwendung aktueller Regelungen korrekt ermittelt werden kann. Die zweite Frage beschäftigt sich mit einer weiteren Schockfront, die sich, ausgelöst durch Diffraktion, diagonal im Raum ausbreitet. Hierbei stellt sich die gleiche Frage nach der korrekten Lastermittlung, z. B. auf eine Stütze, die in zweiter Reihe steht. Die dritte Fragestellung, die untersucht werden soll, bezieht sich auf die Lasteinwirkung auf die Rückseite einer Stütze, nachdem die Primärdruckwelle an der genannten Fassade reflektiert wurde und wieder auf die Stütze trifft. Es zeigt sich, dass eine nahe Platzierung der Stütze zu einer reflektierenden Fassade sehr große Druckeinwirkungen auf die Rückseite der Stütze zur Folge hat, für die diese evtl. nicht ausreichend bemessen wurde. Abstract: The effects of diffraction and multi‐reflection on cylindrical columns The surrounding topology of a column potentially has a significant impact on a blast wave and the following design procedure. Effects like diffraction or multi‐reflection does not seem to be included in design codes or technical literature. This issue shall be addressed within this paper. The paper addresses three main topics. First, the paper answers the question whether the area behind the column is protected, constituting a shadowed area. For the column itself, this is not of significant influence, but shall clarify if the load on a backwards‐placed structure, e. g. a façade, can be determined correctly by using current technical codes. Second, a secondary shock‐front, which originally initiates by diffraction and then distributes diagonally in space, shall be investigated. The correct load assessment on e. g. a second‐row‐column is discussed. Third, directly coupled with the assessment of incident pressure build‐up behind the column due to diffraction is the quantification of pressure increase due to (multi‐)wave reflection at a facade, leading to a significant pressure scale up, which might be relevant for design of column and/or façade.