Magazin 199003

Wird der Schutzraum mit der Maximalbeschleunigung
a".., dagegen nach unten beschleunigt,
möchte die Masse des Einbauteils
infolge der Trägheitswirkung im Ruhezustand
verharren. Die Ersatzlast ist daher
die um die Trägheitskraft verringerte Gewichtskraft:
FE = - 9·G
FE = m·g - I ,S·m·a
Bei einer horizontalen Beschleunigung hat
die Gewichtskraft keinen Einfluß auf die
Ersatzlast; sie beträgt
FE = 10·G
FE = I .S·m·S.3·g
Die Bautechnischen Grundsätze für
Grundschutzräume mittlerer Größe fordern
demnach unabhängig von der Beschleunigungsrichtung,
die ja unbekannt ist, den
Maximalwert in Höhe von II·G.
Im allgemeinen wird die Berechnung mit
der elffachen Gewichtskraft genügen. Soll
jedoch für größere Einzellasten bzw. für
Einbauteile m~ größeren Gewichtskräften der
Schocksicherhe~snachweis nach dem Ersatzlastverfahren
geführt werden, besteht
die Möglichkeit, zwecks Optimierung der
Bauteilkonstruktion und der Verbindungsmittel,
einen genaueren Nachweis aufgrund der
aus der tatsächlichen Beschleunigung des
Einbauteils res u~ierenden Belastung zu führen.
Zu berücksichtigen ist hierbei, daß sich
die maximale Beschleunigung des Einbauteils
aus der maximalen Schutzraumbeschleunigung
und einer u. U. zu addierenden
Relativbeschleunigung der Decke oder der
Wand, an der das Einbauteil befestigt ist,
zusammensetzt
Bei dem Nachweis mittels Ansatzes einer
elffachen Gewichtskraft brauchen solche Relativbeschleunigungen
jedoch nicht berücksichtigt
zu werden.
BestImmung der Schutzraumbeschleunlgung
unter Vemachllsslgung
der "Bremswlrkung" des Bodens
Schreibt man die Gleichung
F = m·a
unter der Berücksichtigung um, daß die
Gesamtmasse des Schutzraumes aufgrund
einer Druckwelle beschleunigt wird, so erhä~
man:
a, = Po/~
mit Po = Sp~enüberdruck [kN/m9 (= 30
kN/m ~
~ = flächen bezogene Massenbelegung
[kNs'/m') (= o./g)
g = Erdbeschleunigung
0 0 = flächenbezogene Bodenpressung
des Schutzraumes
Die flächenbezogene Massebelegung läßt
sich relativ einfach ermitteln. Es darf das
Gewicht aller Bauteile mit herangezogen
werden, die starr mit dem Schutzraum verbunden
sind und som~ mit dem Schutzraum
auch beschleunigt werden.
Der Spitzenüberdruck der Druckwelle wird
bei Grundschutzräumen dabei mit 30 kN/m'
angenommen. Der Ansatz dieses Wertes
kann jedoch u. U. zu geringeren Beschleunigungswerten
führen, als der Schutzraum
infolge seiner Durckresistenz ertragen kann.
Bei kompakten Schutzräumen mit relativ
hoher Bewehrung empfiehlt sich daher eine
Berechnung der maximalen Schutzraumbeschleunigung
unter Zugrundelegung der aus
der tatsächlichen Druckresistenz des
Schutzraumes möglichen Beschleunigung.
Die Relatlvbeschleunlgung tragender
Innen.l nde und der Schutzraumdecke
Sind Einbauteile an tragenden Innenwänden,
nicht erdberührten Außenwänden oder
an der Schutzraumdecke befestigt, so ist zu
berücksichtigen, daß infolge der Schutzraumbeschleunigung
diese Bauteile zum
Schwingen angeregt werden und daher bei
der Ermittlung der Gesamtbeschleunigung
eines befestigten Einbauteils zur eigentlichen
Schutzraumbeschleunigung die relative Beschleunigung
dieser Bauteile hinzuzurechnen
ist. Erdberührte Bauteile können infolge
der stark dämpfend wirkenden anliegenden
Bodenmassen Relativbewegungen nicht voll
ausführen. Sie können daher in solchen
Fällen vernachlässigt werden.
Die Relativbeschleunigung ist von der Eigenfrequenz
der Wände bzw. der Decken
abhängig. Mit hinreichender Genauigkeit beträgt
die Eigenfrequenz der Decken
fa= I .2. _d_ . ~ E ~ E . 9
a' Q b q
und der Wände
fb= I .2. _d-. ~ E . ~ E
a' Q b
Hierin sind:
fab = Eigenfrequenz der Platten [Hz]
a· = kürzere Plattenseite [m]
b = längere Plattenseite [m]
d = Plattendicke [m]
9 = ~~engeWicht der Deckenplatte [kN/
q = Gesamtgewicht der Deckenplatte
[kN/m9 (einschI. evtl. Erdauflasten,
jedoch ohne VerkehrsI.)
E
Q
= E-Modul des Betons
= Dichte der Betonplatte (2,55 kNslm')
Für Stahlbeton ist ~ ~
= 3500 m/s
Der Faktor 1,2 berücksichtigt eine MitteIbildung
zwischen einer eingespannten und
einer frei gelagerten Platte.
Die Relativbeschleunigung bestimmt sich
zu:
iIr •. = F Po . .g
2·,,·f·t,
Hierin sind:
iIr •. = Relativbeschleunigung in
Feldmitte
der Platte
Po = Sp~enüberdruck
F = Decken- bzw. Wandlast [kN/m9 (= q)
t, = Druckanstiegszeit [s] = 0,01 [s]
9 = Erdbeschleunigung
Die Gesamtbeschleunlgung tragender
Innen.lnde und der Schutzraumdec:ke
Die Gesamtbeschleunigung schwingfähiger
Bauteile setzt sich somit zusammen aus
der eigentlichen Schutzraumbeschleunigung
a, und der Relativbeschleunigung iIro.
I a".., = a, + iIr •.
a".., = Gesamtbeschleunigung
a. = Schutzraumbeschleunigung
Innen­
a", = Relativbeschleunigung von
wänden und Decken
BestImmung der Enatzlast FE
Wird F G als diejenige Kraft bezeichnet, die
durch Gewichtskräfte hervorgerufen wird
(Verkehrslasten bleiben unberücksichtigt), so
berechnet sich die Ersatzlast, die ein Einbauteil
in Feldmitte der Schutzraumdecke auf
diese Decke ausübt, jetzt sehr einfach:
Beschl. nach oben: FE = (1 + 1.6·k)· F G
Beschl. se~lich: FE = I .S·k·F G
Beschl. nach untenl: FE = (1 - I.S·k)·F G
mit k = a.,.,/g
Schockslchertleltsnachwels als
vereinfachte SchwIngungsberechnung
Empfindliche Einbauteile müssen in
Schutzräumen schockisoliert werden. Hierzu
eignen sich Stahlfelder oder auch Gummipuffer,
die die auftretende maximale Belastung
abschwächen und das Einbauteil somit vor
einer Zerstörung bewahren. Bei elastischpiastischen
Isolatoren ist ein rechnerischer
Nachweis in Form einer vereinfachten
Schwingungsberechnung nicht möglich. Es
ist hier ein Verformungsnachweis aufgrund
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