UGent beschermt gebouwen tegen explosies met lege drankblikjes

De onderzoeksgroep “Mechanica van Materialen en Constructies” van Universiteit Gent voert onderzoek naar de ontwikkeling van explosieremmende composiet panelen voor bescherming van belangrijke gebouwen. Dit gebeurt in nauwe samenwerking met de Koninklijke Militaire School en de Vrije Universiteit Brussel.
De onderzoeksgroep “Mechanica van Materialen en Constructies” van Universiteit Gent voert onderzoek naar de ontwikkeling van explosieremmende composiet panelen voor bescherming van belangrijke gebouwen. Dit gebeurt in nauwe samenwerking met de Koninklijke Militaire School en de Vrije Universiteit Brussel.

Sinds de aanslagen van september 2001 kent de wereld een trieste lijst van terroristische aanslagen op allerhande gebouwen. Wereldwijd wordt dan ook gezocht naar oplossingen voor de bescherming van belangrijke gebouwen tegen explosiebelasting. Het gaat onder andere om ambassades, overheidsgebouwen, gebouwen van Europese en NAVO-instellingen,… De bedoeling is dat de dragende structuren van het gebouw beschermd worden met composiet panelen die de energie van de schokgolf absorberen, zoals schematisch weergegeven in onderstaande figuur.





Op die manier wordt voorkomen dat het gebouw zou instorten en nog meer slachtoffers zou eisen. Het nieuw ontwikkelde concept bestaat uit een paneel, waarvan de eerste laag (een lichtgewicht brandwerende plaat ontwikkeld door de VUB) de druk van de schokgolf verdeelt over een groot aantal achterliggende buisjes.





Deze buisjes zullen onder invloed van de grote kracht van de schokgolf samendrukken en zoveel mogelijk energie absorberen. Op die manier wordt het grootste deel van de energie, die in de explosie vervat zat, verbruikt om de buisjes maximaal te beschadigen, en blijft er onvoldoende energie over om de achterliggende draagstructuur van het gebouw aan te tasten.

Voor de buisjes zijn twee concepten uitgewerkt: (i) lege metalen drankblikjes, (ii) holle composiet buisjes. De eerste oplossing is zeer goedkoop, lichtgewicht en werkt zeer goed voor kleinere explosies. Voor explosies met grotere energie zijn de composiet buisjes beter geschikt.

De voorbije weken hebben de onderzoekers van UGent, KMS en VUB, beide concepten voor de explosieremmende panelen getest op het militair domein in Brasschaat. De grootschalige explosietesten werden gefilmd met twee hogesnelheidscamera’s, en de krachten, drukken en trillingen werden gemeten tijdens de explosies. De resultaten waren zeer succesvol. De buisjes werden uniform samengedrukt en de belasting naar de achterliggende betonstructuur werd sterk gereduceerd. Beide concepten zijn dus werkbare oplossingen voor de bescherming van gebouwen tegen explosies.

Onderstaand filmpje toont een explosietest op een dergelijk paneel. De schokgolf komt vanuit een schokbuis (rechts in beeld), en het paneel beveiligt de betonmuur links in beeld. Deze opname is genomen met 4000 beelden per seconde.





Ook de numerieke modellen van het samendrukken van de blikjes en de buisjes zijn in staat om het gedrag tijdens explosie bijzonder nauwkeurig te voorspellen.

Er zijn bovendien nog heel wat andere toepassingen denkbaar waarbij energie moet geabsorbeerd worden, bv. bij botsingen, aanrijdingen van brugpijlers, etc.





Dit onderzoek wordt gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO-Vlaanderen).


Meer info:

Prof. Wim VAN PAEPEGEM
Vakgroep Toegepaste Materiaalwetenschappen
Wim.VanPaepegem@UGent.be
http://www.composites.ugent.be/
Deel dit artikel:

Onze partners