Untersuchung der Schutzwirkung von auf Gabionenwänden montierten Leitblechen gegen Explosionen

• Published in: Die Bautechnik 2021-05, Vol.98 (5), p.365-378
• Main Authors: Xiao, Weifang, Andrae, Matthias, Gebbeken, Norbert
• Format: Article
• Language: ger
• Subjects: Air flow; Blast loads; Blast walls; Canopies; Configurations; Experiments; Explosions; Gauges; Inclination angle; Mathematical models; Metal sheets; Numerical models; Overpressure; Shock waves
• ISSN: 0932-8351; 1437-0999
• DOI: 10.1002/bate.202000065

In diesem Aufsatz werden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Minderung von Explosionslasten auf Gebäude und Menschen durch verschiedene Konfigurationen einer Schutzwand vorgestellt. Die Wandkonstruktion besteht aus einer Gabionenwand mit einem aufgesetzten Leitblech, das mit unterschiedlichen Neigungswinkeln angeordnet wird. Für jede Testkonfiguration wurden drei Versuche durchgeführt. Numerische Modelle wurden entwickelt und anhand der Versuchsdaten validiert. Aus Kosten‐ und Platzgründen wurden Schutzwände mit einer geringen Breite von 2 m in den Versuchen untersucht. Hinter der Wand kommt es hierdurch zur Überlagerung der vertikal über die Oberseite der Schutzwand strömenden Schockwelle mit der seitlich um die Wand strömenden Schockwelle. Neben den in den Versuchen eingesetzten kurzen Wänden wurden lange Wände numerisch simuliert, wie sie in der Praxis benötigt werden. Die numerischen Untersuchungen an der langen Umfassungswand zeigten, dass Leitbleche die Intensität der Schockwelle deutlich reduzieren können. Bezüglich der Schutzwirkung erweist sich die Testkonfiguration mit einer Anordnung des Leitblechs von 45° in Richtung des Explosionsursprungs als wirkungsvollste Maßnahme. Im Vergleich zum Freifeldszenario wird in den untersuchten Bereichen eine Überdruckreduktion (Impulsreduktion) von 55,0 % bis 86,0 % (von 45,7 % bis 63,8 %) erreicht. Investigations of the blast mitigation effect of blast walls with a canopy on top This study shows experimental and numerical investigations on the effectiveness of various blast wall configurations in mitigating the blast loads. The blast walls are composed of a gabion wall with a canopy made of metal sheets, which is mounted at the top of the gabion wall with different angles of inclination. Three experiments were conducted for each configuration. Numerical models are developed and validated against the experimental data. For reasons of cost and space, blast walls with a small width (2 m) were tested in the experiments. This leads to the superposition between the vertical air flow over the top of the wall and the horizontal air flow around the sides of the wall behind the wall. This was investigated numerically. Subsequently, long walls, as they are needed in practice, were numerically simulated. Two observations arisen from the studies of blast walls having infinite width. Firstly, the canopies can significantly reduce the intensity of the shock wave behind the blast wall. Secondly, the configuratio