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Authors:
Zimbelmann, Jörg 
Document type:
Dissertation / Thesis 
Title:
Beitrag zur Boden-Bauwerk-Interaktion in nichtbindigen Böden infolge hochdynamischer Anregung 
Advisor:
Boley, Conrad, Univ.-Prof. Dr.-Ing. 
Referee:
Boley, Conrad, Univ.-Prof. Dr.-Ing.; Hiermaier, Stefan, Univ.-Prof. Dr.-Ing. 
Date oral examination:
27.11.2015 
Publication date:
06.04.2016 
Year:
2015 
Language:
Deutsch 
Subject:
Boden-Bauwerk-Wechselwirkung ; Sandboden ; Explosion ; Oberflächennähe ; Hochschulschrift 
Keywords:
Boden, Sand, Hochdynamik, Kurzzeitdynamik, Explosion, unterirdisch, oberflächennah, Sichere Entfernung 
Abstract:
Unterirdische Explosionen können ein größeres Schadenspotential aufweisen als vergleichbare freie Explosionen in Luft, da sie in Abhängigkeit der maßgebenden Einflussgrößen wie Explosivstoffmasse, Überdeckung bzw. Ladungstiefe und anstehender Baugrund deutlich größere Drücke und längere Einwirkungsdauern (d.h. größere Impulse) erzeugen können und die Drücke und Partikelbewegungen mit steigender Entfernung gegebenenfalls langsamer abnehmen. Für zivile Anwendungsbereiche wie die Kampfmittelräumung, Sprengvortriebe sowie den Tagebau mit in der näheren Umgebung anstehender Bebauung ist ein Hilfsmittel wünschenswert, anhand dessen: (a) die sichere Entfernung rhor,safe, in der ein Gebäude unbeschädigt bleibt, sowie (b) die Grenzentfernung rhor,lim, in der ein Gebäude zwar beschädigt wird aber nicht vollständig zusammenbricht schnell und einfach abgeschätzt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden die theoretischen Grundlagen explosionsinduzierter Wellen dargestellt, und es wird auf die diesbezüglichen Besonderheiten von Böden eingegangen. Da maßgebliche Forschungsresultate zum Bodenverhalten unter hochdynamischer Beanspruchung bei mittleren und hohen Verzerrungsraten erst innerhalb der letzten 10 bis 15 Jahre erzielt wurden, ist in der einschlägigen Literatur keine Zusammenfassung bekannt. Infolgedessen ist dies ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Entscheidungshilfe, zur Bestimmung der oben erwähnten sicheren Entfernung rhor,safe sowie der Grenzentfernung rhor,lim. Die Vorgehensweise wird beispielhaft für oberflächennahe, unterirdische Explosionen einer Ladungsmasse von 125 kg TNT, einen trockenen Sand als Baugrund und flachgegründete Gebäude ohne Kellergeschoss vorgeführt. Grundlage bilden numerische Simulationen mit dem kommerziellen Hydrocode AUTODYNTM. Um die Ausbreitung der explosionsinduzierten Welle bis in genügend große Entfernungen verfolgen zu können, wurde die Modellierungsstrategie des „mitlaufenden Fensters“ entwickelt. Die numerisch ermittelten Zeitverläufe des Luftdrucks, der Partikelgeschwindigkeit und der Schubverzerrungen innerhalb des Baugrunds wurden mit Blick auf die maßgebenden Schadensbilder „Luftstoß“, „Fußpunktanregung des Bauwerks zu Schwingungen“ sowie „Unzulässige Winkelverdrehungen der Fundamente infolge Sackungen“ ausgewertet. Das Ergebnis sind zwei Diagramme für die sichere Entfernung sowie die Grenzentfernung in Abhängigkeit der Ladungstiefe unter Geländeoberkante, in welcher der Explosivstoff gezündet wird. 
DDC notation:
624.17 
Department:
Fakultät für Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften 
Institute:
BAU 5 - Institut für Bodenmechanik und Grundbau 
Open Access yes or no?:
Ja / Yes