(GRS-831) Methoden zur Simulation hochdynamischer Lasten auf Barrieren aus Stahlbeton, Spannbeton und Stahl-Beton- Kompositstrukturen – Projektphase A (BREAK)

Eigenforschungsvorhabens UMRS1616

Die GRS führte im Rahmen des Eigenforschungsvorhabens UMRS1616 (BREAK, Projektphase A) Untersuchungen zu den Phänomenen bei hochdynamischen Belastungen von Barrieren kerntechnischer Einrichtungen durch. Die sicherheitstechnische Bedeutung der Eigenforschungsarbeiten besteht in der Bewertung und der Verbesserung der Aussagegenauigkeit von Analysewerkzeugen, welche zur Integritätsbewertung von Barrieren bei hochdynamischen Lasten angewendet werden können. 

Schwerpunkte der Arbeiten bildeten Belastungen durch aufgelegte Sprengstoffladungen, Belastungen infolge von Explosionsdruckwellen, Aufprall von Projektilen sowie Belastungen infolge des unbeabsichtigten Beschusses mit einer Artillerierakete. Zu den untersuchten Barrieren zählen Stahlbetonstrukturen, Spannbetonstrukturen sowie Kompositstrukturen mit der Materialreihenfolge Stahl-Beton-Stahl (SCS-Strukturen). Die Analysen erfolgen im Wesentlichen durch numerische Simulationen mit den Rechenprogrammen LS-DYNA und AUTODYN, welche auf der Methode der Finiten-Elemente basieren. Sie werden durch die Anwendung empirischer und semi-empirischer Verfahren im Fall der Belastung durch Kontaktdetonation ergänzt. 

Die Validierung der Analysemethoden erfolgte anhand der Simulation geeigneter Versuche. Für Belastungen durch unbeabsichtigten Beschuss mit einer Artillerierakete wurde eine generische Studie mit ausgewählten Szenarien durchgeführt. Für die Modellerstellung erfolgte eine umfassende Recherche über Aufbau und Wirkungsweise eines ausgewählten Artillerieraketentyps. 

Ferner begleitete die GRS im Rahmen von UMRS1616 die Phase IV des Forschungsvorhabens VTT IMPACT. In dieser wurden Aufprallversuche zu Skaleneffekten stoßbeanspruchter Stahlbetonplatten durchgeführt. Diese Versuche wurden numerisch untersucht.