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PATENTANSPRÜCHE
1. Sprengsicheres Widerstands-Bauelement, mit Metallschichten und kreuzweise angeordneten Lagen aus elastischen Metallstäben, bei dem die Metallstab-Lagen gegenüber den Metallschichten getrennt sind, die Metallschichten und die Metallstab-Lagen über Verbindungsmittel untereinander verbunden und an einer die Metallschichten und die Metallstab-Lagen umgebenden Schale befestigt sind, und bei dem eine der Metallschichten Aussparungen aufweist, die auf der der Sprengrichtung abgewandten Seite angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die die Aussparungen (4) enthaltende Metallschicht (3) wenigstens zwei Metallstab Lagen (20, 21; 20 bis 23) aufweist und dass zueinander benachbarte Lagen in der die Aussparungen (4) enthaltenden Metallschicht (3) kreuzweise zueinander vorgesehen sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der die Aussparungen (4) enthaltenden Metallschicht (3) liegenden Metallstäbe jeweils seitlich an den Aussparungen (4) vorbei verlaufen.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstäbe in der die Aussparungen (4) enthaltenden Metallschicht (3) in einem Bereich zwischen dem abgeschlossenen Ende und dem offenen Ende der Aussparungen (4) angeordnet sind.
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen von Metallstäben (20, 21; 20 bis 23) der die Aussparungen (4) aufweisenden Metallschicht (3) in diese Metallschicht eingegossen sind.
Die Erfindung betrifft ein sprengsicheres Widerstands Bauelement, mit Metallschichten und kreuzweise angeordneten Lagen aus elastischen Metallstäben, bei dem die Metallstab-Lagen gegenüber den Metallschichten getrennt sind, die Metallschichten und die Metallstab-Lagen über Verbindungsmittel untereinander verbunden und an einer die Metallschichten und die Metallstab-Lagen umgebenden Schale befestigt sind, und bei dem eine der Metallschichten Aussparungen aufweist, die auf der der Sprengrichtung abgewandten Seite angeordnet sind.
Bisher bekannte Bauelemente, die eine bestimmte Sprengsicherheit gegenüber Plächensprengungen haben sollen, bestehen zumindest teilweise aus Betonfüllungen und haben daher neben einem grossen Platzbedarf auch hohes Gewicht. Anstelle solcher Bauelemente werden häufig auch massive Stahlplatten oder geschweisste Hohlkörper verwendet, die sehr hohes Gewicht haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement, insbesondere ein Tür-, Wand- oder Deckenelement zu schaffen, welches eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit hat sowie kompakten Aufbau und geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die die Aussparungen enthaltende Metallschicht wenigstens zwei Metallstab-Lagen aufweist und dass zueinander benachbarte Lagen in der die Aussparungen enthaltenden Metallschicht kreuzweise zueinander vorgesehen sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemässe Bauelement zeichnet sich durch den Einsatz eines Metallelements mit Aussparungen aus, an welches sich z. B. eine Schutzplatte und wenigstens ein elastisches Element, bestehend aus einer Vielzahl von in mehreren Ebenen angeordneten Spannstäben anschliesst.
Im Bereich der Aussparungen können in dem Metallelement mehrere Ebenen mit Spannstäben integriert sein. Die Spannstäbe im Metallelement wie auch die Spannstäbe des elastischen Elements können derart angeordnet sein, dass die aufeinanderfolgenden Ebenen jeweils eine gitterförmige Struktur ergeben. Die Spannstäbe des Metallelements sind beispielsweise in das Metallelement eingegossen.
Das Bauelement hat beispielsweise eine äusserst hohe Sprengsicherheit infolge der Anordnung von wenigstens einem elastischen Element an einer Schutzplatte aus Stahl oder dergleichen, wobei das oder die elastischen Elemente ein übermässiges Verformen bzw. Aufreissen der Schutzplatte verhindern. Das Metallelement, beispielsweise eine Aluminiumplatte, ist der Schutzplatte vorgelagert und bewirkt eine Absorption eines Teils einer auf das Bauelement wirkenden Druckwelle infolge einer Detonation oder dergleichen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Horizontalschnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Bauelements,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Form des Metallelements,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 geänderte Ausführung des Metallelements, und
Fig. 4 einen abgewandelten Aufbau des Bauelements.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungegemässen Bauelements. Das Bauelement besteht aus einer Schutzplatte 1, vorzugsweise aus Stahl, an welche sich ein elastisches Element 2 anschliesst. An der Vorderseite der Platte 1 ist ein plattenförmiges Metallelement 3 angeordnet. Die Angnffsrichtung, der ein Bauelement mit dem erläuterten Aufbau standhalten soll, ist in Fig. 1 durch den Pfeil A wiedergegeben.
Das vorzugsweise in direkter Anlage zu der Stahlplatte 1 befindliche elastische Element 2 besteht aus Metall-, z. B.
Stahlstäben und hat vorzugsweise gitter- oder netzartige Grundstruktur. Das elastische Element 2 kann aus einer Einheit oder aus zwei voneinander unabhängigen Einheiten bestehen. Bei den in Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen besteht jede Einheit 2a, 2b aus Spannstäben mit zylindrischem Querschnitt, die parallel zueinander und nebeneinanderliegend angeordnet sind. Wird das Element 2 aus einer einzigen Einheit 2a gebildet, dann liegen die Spannstäbe vorzugsweise in Horizontalrichtung, d. h. sie erstrecken sich über die kürzeste Spannweite des Bauelements, wobei im gezeigten Beispiel die Breitenabmessung kleiner als die Höhenabmessung ist, wie es z. B. bei einer Tür der Fall ist.
Sind dagegen zwei Einheiten 2a, 2b vorgesehen, so liegen vorzugsweise die Spannstäbe der Einheit 2a in Horizontalrichtung und die Spannstäbe der zweiten Einheit 2b in Ver tikahichtung; infolgedessen wird eine netzförmige Grundstruktur des Elements 2 erhalten, da die beiden Einheiten 2a, 2b zwei übereinanderliegende Ebenen definieren. Beim Einsatz von zwei Einheiten entsprechend Fig. 1 können die Einheiten 2a, 2b allerdings auch gegeneinander vertauscht werden, so dass die an der Platte 1 anliegende Einheit 2a Spannstäbe enthält, die in Vertikalrichtung liegen.
Die Einheit oder Einheiten 2a, 2b sind dadurch in dem Bauelement gehaltert, dass die Spannstäbe mit ihren Enden an den Seiten des Bauelements eingespannt sind und ausserdem eine Lagerplatte 11 an der Rückseite des Elements 2 (Einheit 2b in Fig. 1) anliegt.
Das Metallelement 3 enthält Aussparungen 4, wie noch weiter beschrieben wird, und kann aus einem Gussmaterial bestehen oder eine Aluminiumplatte sein. Das Metallelement 3 bewirkt eine Absorption eines Teils der Energie, die durch die Explosion einer an der Vorderseite (Bei A) des Bauelements eingesetzten Sprengladung erzeugt wird. Eine
optimale Energieabsorption wird durch die Aussparungen 4 erreicht. Vorzugsweise bildet die Vorderseite 3a des Metallelements eine volle, d. h. von Öffnungen freie Fläche, während die hintere Seite 3b von den Aussparungen 4 durchsetzt ist. Die Aussparungen 4 können Bohrungen sein, wenn als Metallelement 3 eine Al-Platte oder dergleichen verwendet wird. Besteht das Metallelement 3 aus Gussmaterial, werden die Aussparungen 4 des Metallelements 3 bereits im Verlaufe des Herstellungsverfahrens erzeugt. Die Aussparungen 4 können zylindrische, pyramidenstumpfförmige oder andere Form haben, wie insbesondere aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Metallelement 3 von Spannstäben 20, 21 durchsetzt, wobei die Spannstäbe 20 in einer zur Ebene der Spannstäbe 21 parallelen Ebene liegen. Die durch die Spannstäbe 20 und 21 festgelegten Ebenen liegen übereinander. Wesentlich ist, dass die Spannstäbe so in dem Metallelement 3 angeordnet sind, dass sie die Aussparungen 4 umgeben, d. h. seitlich an den Aussparungen 4 vorbei verlaufen und nicht durch die Aussparungen hindurchgehen.
Die Spannstäbe 20, 21 ergeben schematisch gesehen eine netzförmige Struktur, ähnlich wie die Spannstäbe 2a, 2b des elastischen Elements 2 und es können anstelle von zwei eine kreuzweise Struktur bildenden Ebenen entsprechend Fig. 1 auch Spannstäbe in mehrlagiger Anordnung vorgesehen sein. Die Spannstäbe 20, 21 und etwaige weitere Lagen solcher Spannstäbe werden bei der Herstellung des Metallelements 3 eingegossen und liegen vorzugsweise in dem Bereich, der zwischen der von den Öffnungen der Aussparungen 4 durchsetzten Fläche 3b und dem abgeschlossenen Ende der Öffnungen 4 liegt, also in einem Bereich des Metallelements 3, welcher etwa der Tiefe der Aussparungen 4 entspricht.
Das Metallelement 3 bewirkt eine Energieabsorption im Falle einer auf das Bauelement in Richtung des Pfeiles auftretenden Druckwelle oder einer Explosion einer an der Vorderseite des Bauelements angesetzten Sprengladung, weil die zwischen den Aussparungen 4 und der Vorderfläche 3a des Metallelements 3 gebildeten und aus dem Material des Metallelements 3 bestehenden Stege 5 durch die Druckwelle bzw. Explosionsenergie in Richtung des Pfeiles A in die sich anschliessende Aussparung gedrückt werden und auf der Vorderfläche der Platte 1 aufschlagen können.
Das Herausbrechen der Stege 5 und das anschliessende Aufschlagen dieser Metallteile auf der Platte 1 ist der eine Teilenergieabsorption bewirkende Vorgang.
Das Bauelement ist mit einer tragenden Schale oder einem Rahmen 6 als Verkleidung versehen, der die Funktion hat, die im Inneren angeordneten Teile 1 bis 3 und gegebenenfalls weitere Teile aufzunehmen. Zum Abschluss der Schale 6 dient ein aufgeschweisstes Deckelement 7. Zur festen Anordnung der einzelnen Elemente im Inneren des Bauelements dienen Schrauben 9 oder dgl. Die Schrauben 9 befestigen das Metallelement 3, die Platte 1, die Lagerplatte 11 sowie das zwischen diesen Platten gelegene Element 2 an der Schale oder dem Rahmen 6. Die Schrauben 9 halten zwar die Einzelteile des Bauelements zusammen, haben jedoch keine wesentliche positive Wirkung auf die Widerstandsfähigkeit des Bauelements während einer Explosion einer Sprengladung oder dgl.
Vorzugsweise kann an der Vorderseite des Metallelements 3 eine Brandschutzplatte 10 vorgesehen werden; hinter dem elastischen Element 2 können Platten 13 aus Gummi-Keramik-Material angeordnet werden.
Im folgenden werden Funktion und Wirkung des erfindungsgemässen Bauelements näher erläutert. Im allgemeinen würde die Explosion einer an der Platte 1 angebrachten Sprengladung ein Loch in die Platte reissen, dessen Ränder sich durch die Explosion nach hinten (Pfeil A) aufbiegen.
Diese Wirkung einer Sprengladung gegenüber der Schutzplatte aus Stahl wird durch die Erfindung verhindert. Das an der Rückseite der Schutzplatte 1 angeordnete elastische Element 2 deformiert sich durch die Explosion der Sprengladung und aufgrund der ihm anhaftenden elastischen bzw.
nachgiebigen Eigenschaften, so dass die Platte 1 von dem Element 2 gegenüber der auf sie wirkenden Druckwelle unterstützt wird. Durch die dem Element 2 eigene elastische Eigenschaft vermag sich das Element 2 zusammen mit der Platte 1, insbesondere im mittleren Bereich, geringfügig in Richtung der Druckwelle, d.-h. in Richtung A wölben, jedoch wird ein Aufreissen der Platte 1 verhindert.
Die elastische bzw. nachgiebige Charakteristik des Elements 2 ergibt sich hauptsächlich daraus, dass dessen Spannstäbe nicht fest an ihren Endabschnitten befestigt sind, son dem lose im Bauelement eingespannt sind und infolgedessen eine geringfügige Dehnung bzw. Verschiebung der Spannstäbe bei Vorliegen einer Druckwelle möglich ist.
Die Ausbildung des Metallelements 3 mit integrierten, eine netzförmige Struktur bildenden Spannstäben 20, 21 erhöht wesentlich die Festigkeit des gesamten Bauelements, da die Spannstäbe eine der Bewehrung in Stahlbeton ähnliche Wirkung haben und auftretende Zugkräfte aufnehmen. Darüber hinaus ergibt sich durch die Anordnung der Spannstäbe 20, 21 eine elastische Wirkung oder Federwirkung des Metallelements 3, so dass nach dem Herausbrechen der von den Aussparungen 4 liegenden Stege 5 und dem Auftreten etwaiger Risse im Metallelement 3 bei in Richtung des Pfeiles A auftretenden Druckwellen oder Explosion das Metallelement 3 durch die Spannstäbe 20, 21 weiter zusammengehalten wird.
Die auf das Metallelement 3 wirkenden Druckwellen werden durch die Spannstäbe 20, 21 seitlich abgelenkt, d. h. es ergibt sich eine Ablenkung der auftretenden Kräfte auf den Seitenbereich des Bauelements.
Bei entsprechender Dimensionierung des Bauelements und insbesondere der Platte 1, des elastischen Elements 2 und des Metallelements 3 lässt sich nahezu jede erwünschte Sprengsicherheit erreichen.
Fig. 2 ist eine Einzelschnittansicht des beim Bauelement nach Fig. 1 eingesetzten Metallelements 3.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform des Metallelements. Das in Fig. 3 dargestellte Metallelement 3 unterscheidet sich von dem Metallelement nach Fig. 2 durch eine mehrlagige Anordnung von Spannstäben und weist vier Lagen von Spannstäben auf, welche durch Bezugszeichen 20 bis 23 angedeutet sind. Die Zahl der durch Spannstäbe eingenommenen Ebenen kann bedarfsmässig verändert werden, d. h. es kann auch eine ungerade Zahl von Ebenen mit Spannstäben vorgesehen werden; die Spannstäbe benachbarter Ebenen sollen sich wechselweise kreuzen, um eine Gitterstruktur in der in Fig. 3 gezeigten Weise zu ergeben. Die Spannstäbe 20 und 21 sowie 21 und 22 usw. schliessen wechselseitig einen Winkel von etwa 900 ein, jedoch kann der Winkel im Bedarfsfall auch kleiner als 900 sein.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante des Bauelements, die gegenüber Fig. 1 abgewandelt ist. Das Bauelement nach Fig. 4 verwendet im Gegensatz zum Bauelement nach Fig. 1 ein Metallelement 3 mit mehrlagiger Anordnung von Paaren der Spannstäbe 20, 21. Ausserdem hat das Bauelement nach Fig. 4 eine doppelte Anordnung der Einheiten 1, 2, wodurch zwei Schutzzonen, bestehend aus den Einheiten 1, 2, in dem Bauelement integriert sind.
Durch eine derartige Gestaltung lässt sich die Sprengsicherheit um einen wesentlichen Faktor erhöhen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, können sich an das hintere Element 2 Platten 13 aus Gummi-Keramik-Material anschliessen und/ oder es kann eine weitere Lagerplatte 11' vorgesehen sein.
Die Platten 13 können aber auch bei den Ausführungen nach Fig. 1 bis 4 entfallen. Schliesslich können zwischen der vorderen Lagerplatte 11 und der hinteren Platte 1 zur Schaffung eines Zwischenraumes zwischen letzteren Abstandselemente 12 vorgesehen werden.
Das Bauelement nach Fig. 4 kann zusätzlich noch ein zweites Metallelement 3 ohne Spannstäbe oder mit Spannstäben entsprechend Fig. 2 oder 3 enthalten, um die Widerstandsfestigkeit weiter zu erhöhen.
Das Bauelement kann aus Gründen einer besseren Verstärkung mit seitlichen Rippen 26 versehen sein, wie es in Fig. 1 angedeutet ist. Die Rippen 26 werden im seitlichen Bereich des Bauelements angeordnet und mit der Schale 6 und/oder 7 fest verschweisst. Zusätzlich zu der Verschraubung 9 kann eine Verschraubung von der Rückseite des Bauelements vorgesehen werden, wie in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 25 nur schematisch angedeutet ist; selbstverständlich muss in diesem Fall der Bereich der Einheiten 2a, 2b sowie des Metallelements 3 frei von Spannstäben sein, in welchen die Verschraubung 25 eingreift.
Eine weitere Verbesserung der Widerstandsfestigkeit des Bauelements lässt sich durch den Einsatz einer Ebene mit Spannstäben 27 erzielen, die zwischen die beiden Gummi Keramik-Platten 13 eingesetzt ist. Die Spannstäbe 27 können analog den Einheiten 2a, 2b in mehrlagiger, d. h. in mehreren aufeinander liegenden Ebenen und kreuzweise zueinander vorgesehen werden.
Das erfindungsgemässe Bauelement kann sowohl in Türen oder als Türelement, als Vorsatzschale für Türen, als Wandoder Decken-Bauelement angewandt werden, d. h. die Anwendungsmöglichkeit ist praktisch unbegrenzt. Je nach Erfordernis lässt sich hierzu der Grundaufbau des Bauelements abwandeln, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 angedeutet ist. Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Bauelements als Wand- und Deckenteile können innerhalb eines Bauwerks Sicherheitszellen gebildet werden, die einer bestimmten Druckbeaufschlagung standhalten.
Die Dimensionierung des Bauelements selbst sowie die Dimensionierung und Anordnung der in ihm enthaltenen einzelnen Teile kann beliebig variiert werden. Beispielsweise kann das in Fig. 1 gezeigte Bauelement eine Tiefe von insgesamt etwa 190 mm und eine Breite von etwa 1050 mm haben.
Wenn das erfindungsgemässe Bauelement keiner sehr hohen Explosionskraft standhaben soll, kann der Einsatz nur einer Einheit 2a oder 2b, die das elastische Element 2 bildet, ausreichend sein. Wenn das Bauelement eine grössere Höhe als Breite hat, wird eine Einheit mit Spannstäben vorzugsweise in der Horizontalebene, in jedem Fall aber in Richtung der kürzesten Dimension des Bauelements angeordnet, wodurch erreicht wird, dass die verformbare Länge der einzelnen Spannstäbe klein gehalten wird. Das Element kann aus beliebig vielen Einheiten 2a, 2b bestehen; ausserdem kann die Stärke der Platte 1 je nach Anforderung unterschiedlich gross gewählt werden.
Als Beispiel sei angegeben, dass die Spannstäbe 2a, 2b usw.
zur Aufnahme einer Zugkraft von 160 kp/mm2, die Platte 1 zur Aufnahme von Kräften zwischen 80 und 100 kp/mm2 und das Metallelement 3 zur Aufnahme von Kräften zwischen 20 und 30 kp/mm2 ausgelegt werden. Die Widerstandsfähigkeit kann beispielsweise auch durch Änderung des Durchmessers der Spannstäbe erhöht oder erniedrigt werden.
Das Metallelement 3 mit dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau hat vorzugsweise eine Stärke zwischen 30 und 60 mm, während das Metallelement nach Fig. 3 mit einer Stärke von vorzugsweise 40 bis 100 mm und darüber Anwendung findet.
Da die vordere Aluminiumschale oder -platte einen grossen Teil der Sprengenergie vernichtet, kann das erfindungsgemässe Bauelement auch gegen Mehrfachsprengungen einen wirksamen Widerstand bieten.
Die energievernichtende Wirkung der Aluminiumplatte mit den sackförmigen Lochbohrungen bzw. Aussparungen hält einer Einfachsprengung soweit stand, dass bei nachfolgenden neuen Sprengladungen kein Durchbruch zu erreichen ist.
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PATENT CLAIMS
1. Explosive-proof resistance component, with metal layers and layers of elastic metal bars arranged crosswise, in which the metal bar layers are separated from the metal layers, the metal layers and the metal bar layers are connected to one another via connecting means and on one the metal layers and the metal bar layers surrounding shell are fastened, and in which one of the metal layers has recesses which are arranged on the side facing away from the blasting direction, characterized in that the metal layer (3) containing the recesses (4) has at least two metal rod layers (20, 21; 20 to 23) and that mutually adjacent layers are provided in the metal layer (3) containing the recesses (4) in a crosswise manner to one another.
2. The component according to claim 1, characterized in that the metal rods lying in the metal layer (3) containing the cutouts (4) each run laterally past the cutouts (4).
3. The component according to claim 2, characterized in that the metal rods are arranged in the metal layer (3) containing the recesses (4) in a region between the closed end and the open end of the recesses (4).
4. The component according to claim 3, characterized in that the layers of metal bars (20, 21; 20 to 23) of the metal layer (3) having the recesses (4) are cast into this metal layer.
The invention relates to an explosive-proof resistance component, with metal layers and crosswise arranged layers of elastic metal rods, in which the metal rod layers are separated from the metal layers, the metal layers and the metal rod layers are connected to one another via connecting means and on one the metal layers and the metal rod Layer surrounding shell are attached, and in which one of the metal layers has recesses which are arranged on the side facing away from the direction of the blast.
Previously known components, which are said to have a certain level of safety against blasting, consist at least partially of concrete fillings and therefore, in addition to requiring a large amount of space, are also heavy. Instead of such components, massive steel plates or welded hollow bodies are often used, which are very heavy.
The invention has for its object to provide a component, in particular a door, wall or ceiling element, which has a high mechanical resistance and has a compact structure and low weight.
This object is achieved according to the invention in that the metal layer containing the recesses has at least two metal rod layers and in that mutually adjacent layers in the metal layer containing the recesses are provided crosswise to one another.
Further refinements of the invention result from the dependent claims.
The component according to the invention is characterized by the use of a metal element with recesses, to which z. B. connects a protective plate and at least one elastic element consisting of a plurality of tension rods arranged in several levels.
In the area of the cutouts, several levels with tensioning rods can be integrated in the metal element. The tension rods in the metal element as well as the tension rods of the elastic element can be arranged in such a way that the successive levels each result in a lattice-like structure. The tie rods of the metal element are cast into the metal element, for example.
The component has, for example, an extremely high level of explosion protection as a result of the arrangement of at least one elastic element on a protective plate made of steel or the like, the elastic element or elements preventing the protective plate from being deformed or torn excessively. The metal element, for example an aluminum plate, is positioned in front of the protective plate and causes part of a pressure wave acting on the component to be absorbed as a result of a detonation or the like.
Preferred embodiments of the invention are described below. Show it:
1 is a horizontal sectional view of an embodiment of the component according to the invention,
2 shows a section through a modified form of the metal element,
Fig. 3 is a modified version of FIG. 2 of the metal element, and
Fig. 4 shows a modified structure of the component.
1 shows an embodiment of the component according to the invention. The component consists of a protective plate 1, preferably made of steel, to which an elastic element 2 connects. A plate-shaped metal element 3 is arranged on the front of the plate 1. The starting direction which a component with the construction described is intended to withstand is shown in FIG. 1 by the arrow A.
The preferably in direct contact with the steel plate 1 elastic element 2 consists of metal, for. B.
Steel rods and preferably has a lattice or mesh-like basic structure. The elastic element 2 can consist of one unit or two mutually independent units. In the embodiments shown in FIGS. 1 and 3, each unit 2a, 2b consists of tension rods with a cylindrical cross section, which are arranged parallel to one another and adjacent to one another. If the element 2 is formed from a single unit 2a, the tension rods are preferably in the horizontal direction, i. H. they extend over the shortest span of the component, the width dimension being smaller than the height dimension in the example shown, as is the case, for. B. is the case with a door.
If, on the other hand, two units 2a, 2b are provided, the tension rods of unit 2a are preferably in the horizontal direction and the tension rods of second unit 2b are in the direction of the tika; as a result, a net-shaped basic structure of the element 2 is obtained, since the two units 2a, 2b define two levels one above the other. When using two units corresponding to FIG. 1, the units 2a, 2b can, however, also be interchanged with one another, so that the unit 2a lying on the plate 1 contains tension rods which lie in the vertical direction.
The unit or units 2a, 2b are held in the component in that the tension rods are clamped at their ends on the sides of the component and a bearing plate 11 also bears against the rear of the element 2 (unit 2b in FIG. 1).
The metal element 3 contains recesses 4, as will be described further, and can consist of a cast material or be an aluminum plate. The metal element 3 absorbs part of the energy which is generated by the explosion of an explosive charge used on the front side (at A) of the component. A
optimal energy absorption is achieved through the recesses 4. Preferably, the front 3a of the metal element forms a full, i.e. H. surface free of openings, while the rear side 3b is penetrated by the recesses 4. The cutouts 4 can be bores if an Al plate or the like is used as the metal element 3. If the metal element 3 consists of cast material, the cutouts 4 of the metal element 3 are already produced in the course of the manufacturing process. The recesses 4 can have a cylindrical, truncated pyramid shape or another shape, as can be seen in particular from FIGS. 1, 2 and 3.
1 shows, the metal element 3 is penetrated by tension rods 20, 21, the tension rods 20 lying in a plane parallel to the plane of the tension rods 21. The levels defined by the tie rods 20 and 21 are one above the other. It is essential that the tension rods are arranged in the metal element 3 in such a way that they surround the recesses 4, i. H. run laterally past the recesses 4 and do not pass through the recesses.
The tensioning rods 20, 21 schematically result in a net-like structure, similar to the tensioning rods 2a, 2b of the elastic element 2 and instead of two planes forming a crosswise structure according to FIG. 1, tensioning rods can also be provided in a multilayer arrangement. The tension rods 20, 21 and any other layers of such tension rods are cast in during the manufacture of the metal element 3 and are preferably in the region which lies between the surface 3b through which the openings of the recesses 4 pass and the closed end of the openings 4, i.e. in one Area of the metal element 3 which corresponds approximately to the depth of the cutouts 4.
The metal element 3 causes energy absorption in the event of a pressure wave occurring on the component in the direction of the arrow or an explosion of an explosive charge applied to the front of the component, because the formed between the recesses 4 and the front surface 3a of the metal element 3 and made of the material of the metal element 3 existing webs 5 are pressed by the pressure wave or explosion energy in the direction of arrow A into the adjoining recess and can hit the front surface of the plate 1.
The breaking out of the webs 5 and the subsequent opening of these metal parts on the plate 1 is the process which causes partial energy absorption.
The component is provided with a supporting shell or a frame 6 as a cladding, which has the function of accommodating the parts 1 to 3 arranged inside and, if appropriate, further parts. A welded-on cover element 7 serves to close off the shell 6. Screws 9 or the like are used for the fixed arrangement of the individual elements inside the component. The screws 9 fasten the metal element 3, the plate 1, the bearing plate 11 and the element 2 located between these plates on the shell or the frame 6. The screws 9 hold the individual parts of the component together, but have no significant positive effect on the resistance of the component during an explosion of an explosive charge or the like.
A fire protection plate 10 can preferably be provided on the front of the metal element 3; behind the elastic element 2 plates 13 made of rubber-ceramic material can be arranged.
The function and effect of the component according to the invention are explained in more detail below. In general, the explosion of an explosive charge attached to plate 1 would tear a hole in the plate, the edges of which bend backwards as a result of the explosion (arrow A).
This effect of an explosive charge against the protective plate made of steel is prevented by the invention. The elastic element 2 arranged on the rear side of the protective plate 1 deforms as a result of the explosion of the explosive charge and due to the elastic or
compliant properties, so that the plate 1 is supported by the element 2 against the pressure wave acting on it. Due to the inherent elastic property of the element 2, the element 2 together with the plate 1, especially in the middle area, can slightly in the direction of the pressure wave, i.e. arch in direction A, however, tearing of the plate 1 is prevented.
The elastic or resilient characteristic of the element 2 results mainly from the fact that its tension rods are not firmly attached to their end sections, but are loosely clamped in the component and, as a result, a slight expansion or displacement of the tension rods is possible in the presence of a pressure wave.
The formation of the metal element 3 with integrated tension rods 20, 21 forming a net-like structure significantly increases the strength of the entire component, since the tension rods have a similar effect to the reinforcement in reinforced concrete and absorb tensile forces that occur. In addition, the arrangement of the tension rods 20, 21 results in an elastic effect or spring action of the metal element 3, so that after the ridges 5 lying from the recesses 4 break out and any cracks occur in the metal element 3 when pressure waves occur in the direction of arrow A or explosion, the metal element 3 is held together by the tie rods 20, 21.
The pressure waves acting on the metal element 3 are laterally deflected by the tension rods 20, 21, i. H. there is a deflection of the forces occurring on the side region of the component.
With appropriate dimensioning of the component and in particular of the plate 1, the elastic element 2 and the metal element 3, almost any desired explosion safety can be achieved.
FIG. 2 is a single sectional view of the metal element 3 used in the component according to FIG. 1.
FIG. 3 shows an embodiment of the metal element modified compared to FIG. 2. The metal element 3 shown in FIG. 3 differs from the metal element according to FIG. 2 by a multi-layer arrangement of tension rods and has four layers of tension rods, which are indicated by reference numerals 20 to 23. The number of levels occupied by tie rods can be changed as required, i.e. H. an odd number of levels with tie rods can also be provided; the tension rods of adjacent planes should cross each other alternately to give a lattice structure in the manner shown in FIG. 3. The tension rods 20 and 21 and 21 and 22 etc. mutually enclose an angle of about 900, but the angle can also be less than 900 if necessary.
FIG. 4 shows an embodiment variant of the component which is modified compared to FIG. 1. In contrast to the component according to FIG. 1, the component according to FIG. 1 uses a metal element 3 with a multilayer arrangement of pairs of the tension rods 20, 21. In addition, the component according to FIG. 4 has a double arrangement of the units 1, 2, whereby two protection zones, consisting of units 1, 2, are integrated in the component.
With such a design, the explosion safety can be increased by a significant factor. As can be seen from FIG. 4, plates 13 made of rubber-ceramic material can adjoin the rear element 2 and / or a further bearing plate 11 'can be provided.
The plates 13 can also be omitted in the embodiments according to FIGS. 1 to 4. Finally, spacer elements 12 can be provided between the front bearing plate 11 and the rear plate 1 to create a space between the latter.
The component according to FIG. 4 can additionally contain a second metal element 3 without tension rods or with tension rods corresponding to FIG. 2 or 3 in order to further increase the resistance.
For reasons of better reinforcement, the component can be provided with lateral ribs 26, as is indicated in FIG. 1. The ribs 26 are arranged in the lateral region of the component and welded firmly to the shell 6 and / or 7. In addition to the screw connection 9, a screw connection can be provided from the rear of the component, as is only indicated schematically in FIG. 1 by reference numeral 25; In this case, of course, the area of the units 2a, 2b and of the metal element 3 must be free of tension rods, in which the screw connection 25 engages.
A further improvement in the resistance of the component can be achieved by using a plane with tensioning rods 27, which is inserted between the two rubber ceramic plates 13. The tie rods 27 can be analogous to the units 2a, 2b in multilayer, d. H. in several superimposed levels and crosswise to each other.
The component according to the invention can be used both in doors or as a door element, as a facing for doors, as a wall or ceiling component. H. the application possibilities are practically unlimited. Depending on the requirement, the basic structure of the component can be modified for this purpose, as is indicated with reference to FIGS. 1 to 4. By using the component according to the invention as wall and ceiling parts, security cells can be formed within a building that can withstand a certain pressure.
The dimensioning of the component itself as well as the dimensioning and arrangement of the individual parts contained in it can be varied as desired. For example, the component shown in FIG. 1 can have a total depth of approximately 190 mm and a width of approximately 1050 mm.
If the component according to the invention is not intended to withstand a very high explosion force, the use of only one unit 2a or 2b, which forms the elastic element 2, may be sufficient. If the component has a greater height than width, a unit with tie rods is preferably arranged in the horizontal plane, but in any case in the direction of the shortest dimension of the component, whereby the deformable length of the individual tie rods is kept small. The element can consist of any number of units 2a, 2b; in addition, the thickness of the plate 1 can be selected to be different in size depending on the requirement.
As an example, it is stated that the tie rods 2a, 2b etc.
for absorbing a tensile force of 160 kp / mm2, the plate 1 for absorbing forces between 80 and 100 kp / mm2 and the metal element 3 for absorbing forces between 20 and 30 kp / mm2. The resistance can also be increased or decreased, for example, by changing the diameter of the tie rods.
The metal element 3 with the structure shown in FIG. 2 preferably has a thickness between 30 and 60 mm, while the metal element according to FIG. 3 with a thickness of preferably 40 to 100 mm and above is used.
Since the front aluminum shell or plate destroys a large part of the blasting energy, the component according to the invention can also offer effective resistance to multiple blasting.
The energy-destroying effect of the aluminum plate with the bag-shaped holes or recesses withstands a single blast to the point that no breakthrough can be achieved with subsequent new explosive charges.