EP3497395B1 - Schutzplattenanordnung und verfahren zur reparatur einer solchen schutzplattenanordnung - Google Patents

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EP3497395B1
EP3497395B1 EP17751282.9A EP17751282A EP3497395B1 EP 3497395 B1 EP3497395 B1 EP 3497395B1 EP 17751282 A EP17751282 A EP 17751282A EP 3497395 B1 EP3497395 B1 EP 3497395B1
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EP
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panel
protective
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panel assembly
plate
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EP17751282.9A
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EP3497395A1 (de
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Johann Pfaff
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Solidian GmbH
Original Assignee
Solidian GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0428—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249923—Including interlaminar mechanical fastener

Definitions

  • the invention relates to a protective plate arrangement for protection against bombardment and / or explosions as well as a method for repairing such a protective plate arrangement after damage by an impact, for example by explosion splinters or a projectile.
  • Guard plate arrangements that are bullet-resistant or bullet-resistant exist in a variety of configurations. So describes for example WO 2009/111302 A2 a system with a cement-based protective plate.
  • the protective plate has a cement core. Fiber-reinforced mats are glued onto opposite sides of this cement core.
  • the three-layer protective plate can be placed on a metal frame. It is also possible to arrange corresponding three-layer protective plates on both sides of the frame.
  • CN 201952936 U describes a protective plate arrangement according to the preamble of the claim, which comprises two steel-reinforced cement plates which are connected to one another by means of bolts. Mineral wool is arranged between the cement panels. One of the cement boards is on the outside a fiber board with aramid or carbon fibers arranged. The protective wall can be set up on a stand.
  • US 2008/0092731 A1 shows a protective plate arrangement with two concrete walls, between which a reinforcement layer is arranged.
  • the two concrete walls are connected by connecting elements, the ends of which are embedded in a concrete wall.
  • US 2009/0282968 A1 describes a protective plate assembly comprising a plurality of aramid fiber reinforced plates which are embedded in a multilayer structure between a plurality of front plates and a plurality of back plates.
  • the plate arrangement is held together by a frame running around the circumference.
  • a multi-layer protective plate assembly is shown in US 2016/0102471 A1 disclosed.
  • Each layer has a multilayer structure and can contain metal alloys, metal compositions, polymers, stone materials, fiber materials and combinations thereof.
  • the layers are held together by a frame arranged on the edge.
  • the protective plate assembly has at least one alkali-resistant fiber layer which is embedded in an inorganic matrix.
  • the reinforcement plate thus formed is arranged on a support structure, for example a wall.
  • the object of the present invention to create a protective plate arrangement which represents a high level of protection against explosions or bombardment and at the same time has a small thickness and a low square meter weight.
  • the protective plate arrangement should be suitable as a wall element of a building or facing shell for attachment to facades.
  • the protective plate arrangement according to the invention has at least three and preferably exactly three textile-reinforced concrete slabs: an outer plate, an inner plate and an intermediate plate which is arranged between the outer plate and the inner plate. At least one textile layer is embedded in the concrete matrix of each concrete slab. Each textile layer is preferably formed by a lattice-shaped scrim made of fiber bundles or filament bundles, the bundles of the scrim extending either in a first direction or a second direction.
  • the concrete matrix can, for example, contain cement and an aggregate and optionally concrete additives or concrete additives.
  • the concrete slabs are preferably aligned parallel to a slab plane, which is spanned by an x-direction and a y-direction of a Cartesian coordinate system.
  • the protective panel assembly also includes at least one fiberboard. If there are several fibreboards, they are next to each other parallel to the plane of the board arranged so that a normal vector of a fiberboard does not penetrate the other fiberboard.
  • the at least one fiber board is arranged between the outer plate and the intermediate plate.
  • the fiberboard has plastic fiber bundles embedded in a plastic matrix.
  • the plastic fibers or plastic filaments can be made of aramid and / or glass and / or carbon, for example.
  • An epoxy resin for example, can be used as the plastic matrix.
  • the inner plate is arranged at a distance from the intermediate plate.
  • a space is formed between the inner plate and the intermediate plate.
  • the space can be filled with a gaseous and / or solid filler material.
  • air can be present in the space and / or a solid insulation material such as polystyrene, mineral wool, natural fibers, etc.
  • the plates of the protective plate arrangement are connected to one another via connecting elements and therefore form a coherent arrangement or a composite.
  • the connecting elements have a first end and a second end opposite the first end.
  • the two ends of a connecting element are embedded in different textile-reinforced concrete slabs and attached or integrated there in a form-fitting and / or cohesive manner.
  • a connecting element can, for example, connect the outer plate and the intermediate plate.
  • a connecting element can also connect the intermediate plate to the inner plate. It is also possible that a connecting element extends from the first end in the outer plate through the intermediate plate to the second end in the inner plate and thus connects all three textile-reinforced concrete plates to one another.
  • the inner plate can be kept at a distance from the intermediate plate to form the intermediate space via the connecting elements become.
  • a side of the outer plate facing away from the fiberboard forms the outside of the protective plate arrangement.
  • the side of the inner plate facing away from the intermediate plate forms the inside of the protective plate arrangement.
  • chipped parts can cross the gap and then hit the inner plate if necessary.
  • the energy of these chipped concrete parts of the intermediate plate is sufficiently low that they can cause even minor damage to the side of the inner plate facing the intermediate space, but no further concrete parts flake off on the inside of the protective plate arrangement.
  • the ductility of the three textile-reinforced concrete slabs in conjunction with the fiber board prevents the concrete material from flaking on the inside. People or facilities behind the inside are effectively protected from explosions or gunfire.
  • the fact that the textile-reinforced concrete slabs are connected to one another via the connecting elements and the at least one fiber board is held between the outer plate and the inner plate creates a composite system, which can be viewed statically as a single element, which simplifies static calculations on buildings.
  • the textile-reinforced concrete slabs have a high ductility, which greatly improves the protection against impacting elements in cooperation with the at least one fiber board.
  • the protective plate arrangement can be designed with a significantly smaller thickness or significantly lower weight compared to other known protective plate systems.
  • the protective plate arrangement can only have the three textile-reinforced concrete plates and the fiber plate.
  • a solid filler material is arranged in the space instead of air, which is used in particular in a coherent, plate-like form, the production of the protective plate arrangement and in particular the pouring of the individual textile-reinforced concrete slabs can be simplified.
  • one side of the at least one fiber board can bear directly on the outer plate and / or the other side directly on the intermediate plate. Further intermediate layers between the outer plate and the intermediate plate are not necessary.
  • the fiber board can be connected to the outer plate and / or the intermediate plate before the concrete sets.
  • the outer plate and the intermediate plate can also have a uniform concrete matrix.
  • the at least one fiber board is preferably not penetrated by the at least one connecting element and / or the connecting elements are not integrated into the plastic matrix of the fiberboard.
  • a connecting element which is embedded with a first end in the concrete matrix of the outer panel, preferably extends past the at least one fiber panel and / or between two or more adjacent fiber panels. If several fiber boards are arranged next to one another between the outer plate and the intermediate plate, the distance between the fiber boards is kept as small as possible so as not to form a weak point. It is also possible that a fiber board has a recess for an associated connecting element, wherein the recess can also be arranged in the edge side.
  • the fiberboard can be prefabricated and transported to the construction site for the production of the protective panel arrangement.
  • a connecting element which is embedded with a first end in the concrete of the outer plate, preferably does not penetrate the outer side of the protective plate arrangement.
  • a connecting element which is embedded with its second end in the concrete of the inner plate does not penetrate the inside of the protective plate arrangement.
  • the outside or the inside can be formed continuously from a uniform material surface.
  • the at least one connecting element has a connecting web which connects the first end of the connecting element to the second end of the connecting element. At the first end and / or the second end can each have a transverse web. To connect all three textile-reinforced concrete slabs, the connecting web can fully penetrate the intermediate slab.
  • the connecting web can run inclined relative to a cross-sectional plane in at least one section and at an angle of inclination, the cross-sectional plane being at right angles to the plate plane or to the outer plate or to the Intermediate plate or is aligned to the inner plate. It is also possible to provide several sections of the connecting web with different inclinations or angles of inclination. As a result, the direct introduction of a force via the connecting web from the outer plate into the intermediate plate or the inner plate parallel to the cross-sectional plane can be reduced.
  • connecting web weaker or with a smaller thickness than the other components of the connecting element and in particular as the transverse web, which can be present at the first end and / or at the second end of the connecting element.
  • the connecting element can be formed by a fiber-reinforced composite material.
  • the number or density of fibers or fiber bundles in the connecting web can be lower in at least one transverse web or in other components of the connecting element.
  • the connecting elements form several and for example two groups.
  • One group contains at least one first connecting element and the other group contains at least one second connecting element.
  • the at least one first connecting element is arranged offset in relation to the at least one second connecting element in the plane of the plate, that is to say in the x-direction and / or y-direction.
  • the at least one first connecting element can connect the outer plate to the intermediate plate.
  • the at least one second connecting element can connect the intermediate plate to the inner plate. Continuous connecting elements which extend from the outer plate through the intermediate plate to the inner plate are preferably not present in this embodiment.
  • Each of the concrete slabs has at least one textile layer.
  • the number of textile layers in the intermediate plate is preferably greater than in the outer plate and / or in the inner plate.
  • the intermediate plate can have at least three textile layers.
  • the outer plate and / or the inner plate can each have exactly one textile layer in one embodiment. If a concrete slab has more than one textile layer, these are preferably arranged in a z-direction at right angles to the slab plane at a distance from one another. The z-direction corresponds to the spatial direction in which the normal vector of the concrete slab in question points.
  • a textile layer is preferably formed by a lattice-shaped scrim made of fiber bundles.
  • the one fiber bundles extend at a distance from one another in the x direction and the other fiber bundles extend, for example, at a distance from one another in the y direction.
  • the fibers or filaments of each fiber bundle are stretched as possible.
  • the crossed fiber bundles can be connected to one another before being embedded in the concrete matrix, for example by a connecting thread or the like.
  • the invention also relates to a method of repairing a knockout hole in the protective plate assembly described above. The following steps are carried out:
  • an area of the impact hole that extends in the intermediate plate is filled with a resin or pressed out with resin. Then a replacement piece for the fiberboard is inserted into the knock-in hole on the existing fiberboard. The area of the fiberboard damaged by the impacted element is covered by the replacement piece. The area of the knock-in hole that extends in the outer panel is then filled with a filler.
  • the invention provides a guard plate assembly 20 wide for protection against fire and / or explosions.
  • the protective plate arrangement 20 has three textile-reinforced concrete plates 21: an outer plate 22, an inner plate 23 and an intermediate plate 24.
  • the concrete plates 21 are aligned essentially parallel to one another.
  • Each concrete slab 21 extends parallel to a slab plane, which is spanned by an x-direction and a y-direction of a Cartesian coordinate system.
  • the intermediate plate 24 is arranged between the outer plate 22 and the inner plate 23.
  • the three textile-reinforced concrete slabs 21 do not lie directly against one another, but are each arranged at a distance from one another in the z-direction.
  • the thickness of the intermediate plate 24 is greater than the thickness of the outer plate 22 and / or the inner plate 23.
  • the thickness of the intermediate plate 24 is preferably at least twice as great as that of the outer plate 22 and / or the inner plate 23.
  • a side of the outer plate 22 facing away from the intermediate plate 24 forms an outer side 25 of the protective plate arrangement 20.
  • the inner plate 23 has a side facing away from the intermediate plate 24, which forms an inner side 26 of the protective plate arrangement 20. Behind the inside 26 are people or facilities to be protected. Impacting elements such as splinters, projectiles or the like hit the outside 25 of the protective plate arrangement 20.
  • Each textile-reinforced concrete slab 21 has at least one textile layer 30 which is embedded in a concrete matrix 31. If a textile-reinforced concrete slab 21 has more than one textile layer 30, the individual Textile layers arranged at a distance from one another in the z-direction. The individual textile layers 30 preferably do not touch. With increasing thickness of a concrete slab 21 in the z-direction, the number of textile layers 30 is increased and preferably increases proportionally with the thickness. In the preferred exemplary embodiment described here, the outer plate 22 and the inner plate 23 each have a single textile layer 30. The number of textile layers 30 of intermediate plate 24 is greater, for example, than the number of textile layers of outer plate 22 and / or inner plate 23. In the exemplary embodiments illustrated here, at least three textile layers 30 are embedded in intermediate plate 24 in concrete matrix 31.
  • the concrete matrix 31 consists of a binder such as cement and an aggregate. Gravel and / or sand, for example, can be used as aggregate.
  • the concrete matrix can contain concrete additives or concrete admixtures.
  • FIG. 5 the structure of a textile layer 30 is illustrated schematically.
  • the textile layer 30 is formed by fiber bundles 32 arranged in a grid-like manner.
  • a first group 33 of fiber bundles 32 extends in one direction, for example in the x direction, while a second group 34 of fiber bundles 32 extends in another direction, for example in the y direction.
  • the two groups 33, 34 are placed on top of one another and thereby form a lattice-shaped scrim.
  • the fiber bundles 32 extend essentially in a straight line.
  • essentially rectangular and / or square meshes are formed in the scrim. Notwithstanding this, the meshes could also be designed in a diamond shape. It's still possible, at least add another group of fiber bundles 32 so that the scrim consists of three or more groups of fiber bundles 32 arranged one above the other.
  • the fiber bundles 32 of a common group 33, 34 each extend essentially parallel to one another. At the crossing points, the intersecting fiber bundles are connected to one another by connecting means, for example by connecting threads or the like.
  • the scrim which is flexible before being tied into the concrete matrix 31, can thus be handled and the positioning of the individual fiber bundles 32 is retained.
  • filaments made of glass, carbon or other filaments suitable for textile concrete come into consideration as the material for the fibers of the fiber bundles 32 of the textile layer 30.
  • the textile-reinforced concrete slabs 21 Compared with reinforced concrete, the textile-reinforced concrete slabs 21 have a greater ductility and a low weight. Because of this ductility, breaking by hitting elements of the outer plate 22 does not take place until greater forces or loads are present than with reinforced concrete.
  • the three textile-reinforced concrete slabs 21 are connected to one another via connecting elements 40.
  • all connecting elements 40 are identical.
  • Each connecting element 40 has a first end 41 and an opposite second end 42.
  • a transverse web 43 is provided at each end 41, 42.
  • the transverse webs 43 extend in the x-direction as well as in the y-direction and can be formed by plate-shaped sections of the connecting element 40.
  • the two transverse webs 43 are connected to one another via a connecting web 44 which extends from the first end 41 extends to the second end 42.
  • the connecting web 44 runs parallel to a cross-sectional plane E, which is spanned by the z-direction and the y-direction.
  • the two transverse webs 43 extend at right angles to this.
  • a transverse web 43 can extend away from the connecting web 44 in the x direction only to one side or to both sides.
  • U-shaped, J-shaped, C-shaped, T-shaped or double-T-shaped connecting elements 40 can be formed, for example, when viewed in cross section.
  • the connecting elements 40 penetrate neither the outside 25 nor the inside 26 of the protective plate arrangement 20.
  • the structure of an exemplary connecting element 40 is shown in FIG Figure 4 illustrated schematically.
  • the connecting element 40 is formed from fiber bundles 45 embedded in a plastic matrix.
  • the fiber bundles 45 are in Figure 4 each illustrated by a line.
  • Fiber bundles 45 arranged in a grid-like manner are embedded in a plastic matrix and brought into the desired shape.
  • Several grid parts 46 can be formed and connected to one another by means of the plastic matrix, as is illustrated schematically in FIG. According to Figure 4 the two grid parts 46 have sections arranged parallel to one another, which are placed against one another and connected via the plastic matrix.
  • these form sections the connecting web 44.
  • Sections of each lattice part 46 angled therefrom form the transverse webs 43 at the first end 41 and at the second end 42.
  • the interconnected lattice parts 46 can deviate from Figure 4 also have other shapes.
  • the fiber bundles 45 of the connecting element 40 can for example be formed by glass fibers.
  • the fiber bundles 45 are preferably incorporated into a matrix made of epoxy resin or soaked in an epoxy resin.
  • the epoxy resin also serves as a connecting means for the integral connection of several grid parts 46.
  • a connecting element 40 is formed from a single grid part 46.
  • At least one fiber board 50 is arranged between the outer plate 22 and the intermediate plate 24.
  • the at least one fiber board 50 rests on one side on the outer plate 22 and on the opposite side on the intermediate plate 24 or is connected to the outer plate 22 and / or the intermediate plate 24.
  • the at least one fiber plate 50 can be connected to the respective concrete plate 21 by contact with the concrete matrix 31 of the outer plate 22 and / or the intermediate plate 24 and the subsequent hardening of the concrete matrix 31.
  • fiber boards 50 extend next to one another in a common plane and are not arranged offset to one another in the z direction.
  • the at least one fiber plate 50 is not penetrated by the connecting elements 40 in the exemplary embodiment.
  • the connecting elements 40 extend past the at least one fiber board 50.
  • Another possibility is to provide a recess for the connecting web 44 in a fiberboard 50 at the edge, so that immediately adjacent fiber boards 50 can lie directly against one another at those points where there is no connecting web 44 and no connecting element 40.
  • the connecting elements 40 do not extend in the x-direction and in the y-direction over the entire dimension of the protective plate arrangement 20. Adjacent to the connecting elements 40 - viewed in the y-direction - two fiber boards 50 arranged next to one another can therefore rest against one another. In the area of the connecting web 44, a corresponding recess can be provided in one or in both adjacent fiber boards 50. Depending on the number of connecting bodies 40 used and their position, the number of fiber boards 50 present can vary. In Figure 6 three fibreboards arranged next to one another in the x-direction are illustrated, between each of which a connecting element 40 or a connecting web 44 extends.
  • the at least one fiber board 50 has plastic fiber bundles 51 which are connected to one another and, in particular, are connected to one another by weaving technology and which are produced from glass fibers or aramid fibers.
  • the weaving technique can be chosen as desired.
  • a fabric 52 is illustrated which, according to the example, has a plain weave.
  • the fabric 52 made of plastic fiber bundles 51 is embedded in a plastic matrix 53 of the fiber board 50
  • plastic fibers or plastic fiber bundles 51 lie very close to one another and no or the smallest possible gaps remain.
  • An epoxy resin is preferably used as the plastic matrix 53.
  • the plastic fiber bundles 51 and, for example, the aramid fiber bundles or glass fiber bundles are protected from decomposition or damage by the alkaline concrete matrix 31 of the adjacent concrete slabs 21 via the plastic matrix 53.
  • An intermediate space 57 is formed between the intermediate plate 24 and the inner plate 23.
  • the inner plate 23 is arranged at a distance from the intermediate plate 24 in the z direction.
  • This intermediate space 57 is penetrated by at least a part of the existing connecting elements 40. Otherwise the space 57 can be filled with air ( Figure 2 ) and / or a solid and preferably plate or mat-shaped filling material 58 (e.g. Figure 1 ).
  • the filler material 58 is elastically and / or plastically deformable and, in particular, is many times more easily deformed than all other plates 21, 50 of the protective plate arrangement 20.
  • Styrofoam plates natural and / or synthetic fiber mats, mineral wool mats, etc. can be used as filler material 58, for example.
  • contiguous sheets or mats that form the filler material 58 are easier to handle during manufacture and are therefore preferred.
  • the thus far described protective plate arrangement 20 works as follows: When an impacting element hits the outer side 25, the impacting element is initially deformed by the outer plate 22, whereby the kinetic energy is reduced. The impacting element can completely penetrate the outer panel 22 and strike the fiber panel 50. There, the striking element deforms the aramid or glass fibers, as a result of which the kinetic energy is reduced by stretching and deforming the fibers of the plastic fiber bundle 51. The fiber board 50 is damaged and / or deformed in the area of the impact hole. The striking element can penetrate into the intermediate plate 24. As a result of this impact in the intermediate plate 24, concrete parts can flake off on the side of the intermediate plate 24 facing the inner plate 23.
  • Such a chipped concrete part can penetrate into the space 57 or penetrate it and impinge on the inner plate 23. Due to the size, the shape and the reduced energy of such a flaked concrete part, damage may still occur on the side of the inner plate 23 facing the intermediate space 57. However, the impact energy is not sufficient to throw off concrete parts on the inside 26 of the protective plate arrangement 20 which could injure or damage people or equipment.
  • a connecting element 40 connects all three textile-reinforced concrete slabs 21 to one another.
  • the connecting elements 40 are divided into a group of first connecting elements 40a and a group of second connecting elements 40b.
  • the first and second connecting elements 40a, 40b have, for example, a U-shaped or bow-shaped shape when viewed in cross section.
  • the first end 41 of the first connecting elements 40a is in the concrete matrix 31 of the outer slab 22 and the second end 42 of these first connecting elements 40a is embedded in the concrete matrix 30 of the intermediate plate 24.
  • first end 41 of the second connecting elements 40 is embedded in the concrete matrix 31 of the intermediate plate 24 and the second end 42 in the concrete matrix 31 of the inner plate 23.
  • first connecting elements 40a connect the outer plate 22 to the intermediate plate 24 and the second connecting elements 40b connect the intermediate plate 24 to the inner plate 23.
  • the second connecting elements 40b are offset in the x-direction and / or y-direction with respect to the first connecting elements 40a.
  • the connecting webs 44 of the first connecting elements 40a are not aligned with the connecting webs 44 of the second connecting elements 40b.
  • a force or pressure wave acting on the outer side 25 is thereby not conducted via the connecting elements 40a, 40b and in particular the connecting webs 44 into the inner plate 23.
  • the risk of concrete parts flaking off on the inside 26 and injuring or damaging people or equipment is thereby further reduced.
  • first and second connecting elements 40a, 40b in Figure 7 can also the connecting elements 40 according to Figures 1 and 2 correspond.
  • Other configurations of the first and second connecting elements 40a, 40b are also possible, as has been explained above.
  • the structure of the protective plate arrangement 20 according to FIG Figure 7 Otherwise corresponds to the structure of the exemplary embodiments explained above.
  • FIG Figure 8 Another modified embodiment of the protective plate arrangement 20 with modified connecting elements 40 is shown in FIG Figure 8 illustrated. Apart from the connecting elements 40, this embodiment corresponds according to the embodiment Figure 1 or 2 .
  • the difference of the embodiment according to Figure 8 compared to the Figures 1 and 2 consists in that the connecting webs 44 of the connecting elements 40 run obliquely or inclined with respect to the cross-sectional plane E, which is oriented at right angles to the x direction and thus penetrates the plates 21, 50 of the protective plate arrangement 20 at right angles.
  • An angle of inclination ⁇ with respect to the cross-sectional plane E is greater than 0 degrees and less than 90 degrees and in particular less than 80 degrees or less than 70 degrees.
  • the angle of inclination ⁇ is preferably at least 10 degrees or 15 degrees or 25 degrees.
  • a force Fz acting on the first end 41 along the cross-sectional plane E or in the z-direction in the region of the connecting web 44 is thereby only partially transmitted along the connecting web 44 to the inner plate 23.
  • a smaller longitudinal force Fs in terms of magnitude and an additional transverse force Fq act at right angles to the connecting web 44.
  • the vector decomposition of the forces is shown in FIG Figure 9 illustrated schematically.
  • the larger the angle of inclination ⁇ is chosen, the lower the amount of the longitudinal force Fs.
  • the amount of the transverse force Fq is less relevant, since this transverse force Fq does not lead to flaking on the inside 26 of the protective plate arrangement 20.
  • the entire connecting web 44 extends in a correspondingly inclined plane from the first end 41 to the second end 42.
  • the two sections 44a, 44b form a kink 62.
  • More than two sections could also connect to one another in an accordion-like or zigzag shape between the crosspiece 43 at the first end 41 and the crosspiece 43 at the second end 42.
  • the amounts of the first angle of inclination ⁇ 1 and of the second angle of inclination ⁇ 2 can be the same or different.
  • Figures 10 and 11 show an alternative or further possibility of reducing the maximum force that can be transmitted from the first end 41 to the second end 42 by reducing the stability of the connecting web 44.
  • This can be achieved, for example, in that the wall thickness ws of the connecting web 44 is at least partially smaller than the maximum wall thickness wq of the transverse webs 43.
  • the weakening of the connecting web 44 can additionally or alternatively also by reducing the density of the fiber bundles 45 or fibers within the fiber bundles 45 compared to the other parts of the connecting element 40 can be achieved.
  • FIG 12 is the impact hole 65 after the impact of an element, for example a projectile 66.
  • the projectile 66 has individual filaments 67 of the plastic fiber bundles 51 stretched from the fiber board 50 and in a region of the hammer hole 65 in the intermediate plate 24 is moved into it.
  • a part 68 has flaked off on the side of the intermediate plate 24 facing the intermediate space 57 and has deformed the filler material 58 in the intermediate space 57.
  • To repair proceed as follows: First, the area of the impact hole 65, which is located in the intermediate plate 24, is filled with a resin 69 by pressing in the resin 69. Then a suitably cut replacement piece 70 for the fiber board 50 is used.
  • the replacement piece 70 has plastic fibers embedded in a plastic matrix and preferably has the same structure as the plastic plate 50.
  • the replacement piece 70 can be removed from a replacement fiber board by cutting out a suitable piece and applied to the part of the fiber board 50 that is inside the tipping hole 65 is arranged.
  • the resin 69 or other bonding agent can be used to bond the replacement piece 70 to the fiberboard 50.
  • the area of the knock-in hole 65 in the outer panel 22 is filled with a filler 71 and essentially leveled with the outer surface 25 ( Figure 14 ).
  • the invention relates to a protective plate arrangement 20 and a method for repairing a knock-in hole 65 in the protective plate arrangement 20.
  • the protective plate arrangement 20 has three textile-reinforced concrete slabs 21 which are connected to one another via connecting elements 40 to form a unit.
  • the textile-reinforced concrete slabs 21 form an outer plate 22, an inner plate 23 and an intermediate plate 24.
  • Between the outer plate 22 and the intermediate plate At least one fiber board 50 with fiber bundles 51 made of glass and / or aramid fibers bound in a plastic matrix 53 is arranged.
  • An intermediate space 57 is present between the intermediate plate 24 and the inner plate 23.
  • the space 57 can be filled with air and / or a solid filler material 58 that can be plastically and / or elastically deformed. Additional plates or layers can be omitted.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzplattenanordnung zum Schutz gegen Beschuss und/oder Explosionen sowie ein Verfahren zur Reparatur einer solchen Schutzplattenanordnung nach einer Beschädigung durch einen Einschlag, beispielsweise durch Explosionssplitter oder ein Projektil.
  • Schutzplattenanordnungen, die beschusshemmend bzw. durchschusshemmend sind, existieren in vielfältigen Ausgestaltungen. So beschreibt zum Beispiel WO 2009/111302 A2 ein System mit einer zementbasierten Schutzplatte. Die Schutzplatte weist ein Zementkern auf. Auf diesen Zementkern sind auf entgegengesetzten Seiten jeweils faserverstärkte Matten aufgeklebt. Die dreischichtige Schutzplatte kann an einem Metallrahmen angeordnet werden. Es ist auch möglich, auf beide Seiten des Rahmens entsprechende dreischichtigen Schutzplatten anzuordnen.
  • Aus der Veröffentlichung von K. H. Kyung and C. Meyer, "Aramid Fiber Mesh as Reinforcement of Concrete Panels Subjected to High Strain Rates", Proc., 1st Int. Conf. On Textile Reinforced Concrete, Aachen, RILEM Publication S.A.R.L., Report PRO 50, Sept. 2006 ist eine Zementplatte mit Aramidfaserverstärkung bekannt. Benachbart zu dieser aramidfaserverstärkten Platte kann eine Verbundmaterialplatte aus Aramidfasern und Zement angeordnet werden.
  • CN 201952936 U beschreibt eine Schutzplattenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches, die zwei stahlbewehrte Zementplatten aufweist, die mittels Bolzen miteinander verbunden sind. Zwischen den Zementplatten ist Mineralwolle angeordnet. An der einen Zementplatte ist außen eine Faserplatte mit Aramid- oder Karbonfasern angeordnet. Die Schutzwand kann über einen Ständer aufgestellt werden.
  • Aus US 2008/0092731 A1 geht eine Schutzplattenanordnung mit zwei Betonwänden hervor, zwischen denen eine Verstärkungsschicht angeordnet ist. Die beiden Betonwänden sind über Verbindungselemente verbunden, deren Enden jeweils in eine Betonwand eingebettet ist.
  • DE 20 2007 014 526 U1 beschreibt ein plattenförmiges Bauelement aus Beton und Betonzuschlagmaterial. In das Betonmaterial ist eine Bewehrungsmatte mit mehreren Gewebelagen eingebettet. Benachbart zu dieser bewehrten Betonschicht ist eine weitere Schicht aus einem vergussfähigen, aushärtbaren oder abbindungsfähigen Material angebracht. Die beiden Schichten sind mechanisch miteinander verankert.
  • US 2009/0282968 A1 beschreibt eine Schutzplattenanordnung mit mehreren aramidfaserverstärkten Platten, die in einem vielschichtigen Aufbau zwischen mehreren Vorderplatten und mehreren Rückplatten eingebettet sind. Die Plattenanordnung ist über einen in Umfangsrichtung umlaufenden Rahmen zusammengehalten.
  • Eine Schutzplattenanordnung mit mehreren Lagen ist in US 2016/0102471 A1 offenbart. Jede Lage ist wiederum mehrschichtig aufgebaut und kann Metalllegierungen, Metallzusammensetzungen, Polymere, Steinmaterialien, Fasermaterialien und Kombinationen davon enthalten. Die Lagen werden durch einen am Rand angeordneten Rahmen zusammengehalten.
  • Eine weitere Schutzplattenanordnung ist aus US 2005/0139308 A1 bekannt. Die Schutzplattenanordnung weist zumindest eine alkaliresistente Faserlage auf, die in einer anorganischen Matrix eingebettet ist. Die dadurch gebildete Verstärkungsplatte ist an einer Tragstruktur, beispielsweise einer Wand, angeordnet.
  • Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Schutzplattenanordnung zu schaffen, die eine hohe Sicherung gegen Explosionen oder Beschuss darstellt und gleichzeitig eine geringe Dicke und ein geringes Quadratmetergewicht aufweist. Insbesondere soll die Schutzplattenanordnung als Wandelement eines Bauwerks oder Vorsatzschale zum Anbringen an Fassaden geeignet sein.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schutzplattenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Schutzplattenanordnung weist zumindest drei und vorzugsweise genau drei textilbewehrte Betonplatten auf: eine Außenplatte, eine Innenplatte und eine Zwischenplatte, die zwischen der Außenplatte und der Innenplatte angeordnet ist. In die Betonmatrix jeder Betonplatte ist wenigstens eine Textillage eingebettet. Jede Textillage ist vorzugsweise durch ein gitterförmiges Gelege aus Faserbündeln bzw. Filamentbündeln gebildet, wobei sich die Bündel des Geleges entweder in eine erste Richtung oder eine zweite Richtung erstrecken. Die Betonmatrix kann beispielsweise Zement und eine Gesteinskörnung und optional Betonzusatzstoffe bzw. Betonzusatzmittel aufweisen. Die Betonplatten sind vorzugsweise parallel zu einer Plattenebene ausgerichtet, die durch eine x-Richtung und eine y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems aufgespannt ist.
  • Die Schutzplattenanordnung enthält außerdem wenigstens eine Faserplatte. Wenn mehrere Faserplatten vorhanden sind, sind diese parallel zu der Plattenebene nebeneinander angeordnet, so dass ein Normalenvektor einer Faserplatte die anderen Faserplatten nicht durchsetzt. Die wenigstens eine Faserplatte ist zwischen der Außenplatte und der Zwischenplatte angeordnet. Die Faserplatte weist in eine Kunststoffmatrix eingebettete Kunststofffaserbündel auf. Die Kunststofffasern oder Kunststofffilamente können beispielsweise aus Aramid und/oder Glas und/oder Karbon hergestellt sein. Als Kunststoffmatrix kann beispielsweise ein Epoxidharz verwendet werden.
  • Die Innenplatte ist mit Abstand zu der Zwischenplatte angeordnet. Zwischen der Innenplatte und der Zwischenplatte ist ein Zwischenraum gebildet. Der Zwischenraum kann mit einem gasförmigen und/oder festen Füllmaterial gefüllt sein. Beispielsweise kann in dem Zwischenraum Luft vorhanden sein und/oder ein festes Isolationsmaterial, wie beispielsweise Polysterol, Mineralwolle, Naturfasern, usw.
  • Die Platten der Schutzplattenanordnung sind über Verbindungselemente miteinander verbunden und bilden daher eine zusammenhängende Anordnung bzw. einen Verbund. Die Verbindungselemente haben ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende. Die beiden Enden eines Verbindungselements sind in unterschiedliche textilbewehrte Betonplatten eingebettet und dort formschlüssig und/oder stoffschlüssig befestigt bzw. eingebunden. Ein Verbindungselement kann beispielsweise die Außenplatte und die Zwischenplatte verbinden. Ein Verbindungselement kann auch die Zwischenplatte mit der Innenplatte verbinden. Es ist auch möglich, dass ein Verbindungselement sich von dem ersten Ende in der Außenplatte durch die Zwischenplatte bis zum zweiten Ende in der Innenplatte erstreckt und somit alle drei textilbewehrten Betonplatten miteinander verbindet. Über die Verbindungselemente kann die Innenplatte zur Bildung des Zwischenraums auf Abstand zur Zwischenplatte gehalten werden.
  • Eine von der Faserplatte abgewandte Seite der Außenplatte bildet die Außenseite der Schutzplattenanordnung. Die der Zwischenplatte abgewandte Seite der Innenplatte bildet die Innenseite der Schutzplattenanordnung. Trifft ein einschlagendes Element, wie etwa ein Projektil oder ein Explosionssplitter oder dergleichen auf die Außenseite auf, wird das einschlagende Elemente zunächst verformt. Je nach Energie des einschlagenden Elements kann es die Außenplatte durchschlagen und trifft dann auf die Faserplatte auf. Dort wird die verbleibende Energie des verformten einschlagenden Elements in eine Streckung und Dehnung der Fasern umgewandelt. Dabei kann sich die ein Teil der Faserplatte in Richtung zur Zwischenplatte hin verformen. Diese Verformung kann dazu führen, dass auf der der Faserplatte entgegengesetzten Seite der Zwischenplatte Teile des Betonmaterials abplatzen und zur Innenplatte hin geschleudert werden. Diese abgeplatzten Teile können den Zwischenraum durchqueren und treffen dann gegebenenfalls auf die Innenplatte auf. Die Energie dieser abgeplatzten Betonteile der Zwischenplatte ist ausreichend gering, so dass sie zwar noch kleinere Schäden an der dem Zwischenraum zugewandten Seite der Innenplatte verursachen können, aber an der Innenseite der Schutzplattenanordnung keine weiteren Betonteile abplatzen. Die Duktilität der drei textilbewehrten Betonplatten in Verbindung mit der Faserplatte verhindert Abplatzungen des Betonmatreials an der Innenseite. Personen oder Einrichtungen, die sich hinter der Innenseite befindet, werden dadurch wirksam vor Explosionen oder Schüssen geschützt.
  • Dadurch, dass die textilbewehrten Betonplatten über die Verbindungselemente miteinander verbunden sind und die wenigstens eine Faserplatte zwischen der Außenplatte und der Innenplatte gehalten ist, entsteht ein Verbundsystem, das statisch als ein einziges Element betrachtet werden kann, wodurch sich statische Berechnungen an Gebäuden vereinfachen. Die textilbewehrten Betonplatten weisen eine hohe Duktilität auf, was den Schutz gegen einschlagende Elemente im Zusammenwirken mit der wenigstens einen Faserplatte stark verbessert. Die Schutzplattenanordnung kann gegenüber anderen bekannten Schutzplattensystemen mit einer deutlich geringeren Dicke bzw. deutlich geringerem Gewicht ausgeführt werden.
  • Die Schutzplattenanordnung kann bei einer Ausführungsform lediglich die drei textilbewehrten Betonplatten und die Faserplatte aufweisen.
  • Wenn bei einer Ausführungsvariante im Zwischenraum anstelle von Luft ein festes Füllmaterial angeordnet wird, das insbesondere in zusammenhängender, plattenförmiger Form eingesetzt wird, lässt sich das Herstellen der Schutzplattenanordnung und insbesondere das Gießen der einzelnen textilbewehrten Betonplatten vereinfachen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Faserplatte mit einer Seite unmittelbar an der Außenplatte und/oder mit der jeweils anderen Seite unmittelbar an der Zwischenplatte anliegen. Weitere Zwischenschichten zwischen der Außenplatte und der Zwischenplatte sind nicht notwendig. Die Faserplatte kann dabei vor dem Abbinden des Betons mit der Außenplatte und/oder der Zwischenplatte verbunden werden. Die Außenplatte und die Zwischenplatte können auch eine einheitliche Betonmatrix aufweisen.
  • Vorzugsweise wird die wenigstens eine Faserplatte nicht durch das wenigstens eine Verbindungselement durchsetzt und/oder die Verbindungselemente sind nicht in die Kunststoffmatrix der Faserplatten eingebunden. Ein Verbindungselement, das mit einem ersten Ende in die Betonmatrix der Außenplatte eingebettet ist, erstreckt sich vorzugsweise an der wenigstens einen Faserplatte vorbei und/oder zwischen zwei oder mehr benachbarten Faserplatten hindurch. Sind mehrere Faserplatten nebeneinander zwischen der Außenplatte und der Zwischenplatte angeordnet, so wird der Abstand der Faserplatten so gering wie möglich gehalten, um keine Schwachstelle zu bilden. Es ist auch möglich, dass eine Faserplatte eine Aussparung für ein zugeordnetes Verbindungselement aufweist, wobei die Aussparung auch in der Randseite angeordnet sein kann. Dann stoßen zwei unmittelbar benachbarte Faserplatten lediglich im Bereich der Aussparung bzw. des Verbindungselementes nicht unmittelbar spaltfrei aneinander an. Dadurch, dass kein Verbindungselement in die wenigstens eine Faserplatte eingebunden ist, können die Faserplatten vorgefertigt und zur Herstellung der Schutzplattenanordnung an die Baustelle transportiert werden.
  • Vorzugsweise durchsetzt ein Verbindungselement, das mit einem ersten Ende in den Beton der Außenplatte eingebettet ist, die Außenseite der Schutzplattenanordnung nicht. Alternativ oder zusätzlich durchsetzt ein Verbindungselement, das mit seinem zweiten Ende in den Beton der Innenplatte eingebettet ist, die Innenseite der Schutzplattenanordnung nicht. Dadurch kann die Außenseite bzw. die Innenseite ununterbrochen aus einer einheitlichen Materialfläche gebildet werden.
  • Das wenigstens eine Verbindungselement hat bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Verbindungssteg, der das erste Ende des Verbindungselements mit dem zweiten Ende des Verbindungselements verbindet. An dem ersten Ende und/oder dem zweiten Ende kann jeweils ein Quersteg vorhanden sein. Zur Verbindung aller drei textilbewehrten Betonplatten kann der Verbindungssteg die Zwischenplatte vollständig durchsetzen.
  • Um die auf die Außenseite einwirkende Energie über den Verbindungssteg nur teilweise zur Zwischenplatte und/oder zur Innenplatte weiterzuleiten, kann der Verbindungssteg zumindest in einem Abschnitt und einem Neigungswinkel geneigt relativ zu einer Querschnittsebene verlaufen, wobei die Querschnittsebene rechtwinklig Plattenebene bzw. zur Außenplatte bzw. zur Zwischenplatte bzw. zur Innenplatte ausgerichtet ist. Es ist auch möglich, mehrere Abschnitte des Verbindungsstegs mit unterschiedlichen Neigungen bzw. Neigungswinkeln vorzusehen. Dadurch kann die unmittelbare Einleitung einer Kraft über den Verbindungssteg von der Außenplatte in die Zwischenplatte oder die Innenplatte parallel zu der Querschnittsebene vermindert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es bei einem Ausführungsbeispiel auch möglich, den Verbindungssteg schwächer bzw. mit einer geringeren Dicke auszuführen als die übrigen Bestandteile des Verbindungselements und insbesondere als den Quersteg, der am ersten Ende und/oder am zweiten Ende des Verbindungselements vorhanden sein kann.
  • Das Verbindungselement kann durch einen faserverstärkten Verbundwerkstoff gebildet sein. Zur Schwächung des Verbindungsstegs kann in dem Verbindungssteg die Anzahl bzw. Dichte der Fasern bzw. Faserbündel geringer sein im wenigstens einen Quersteg oder in anderen Bestandteilen des Verbindungselements.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel bilden die Verbindungselemente mehrere und beispielsweise zwei Gruppen. Die eine Gruppe enthält wenigstens ein erstes Verbindungselement und die andere Gruppe enthält wenigstens ein zweites Verbindungselement. Das wenigstens eine erste Verbindungselement ist in der Plattenebene, also in x-Richtung und/oder y-Richtung, versetzt gegenüber dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement angeordnet.
  • Dabei kann das wenigstens eine erste Verbindungselement die Außenplatte mit der Zwischenplatte verbinden. Das wenigstens eine zweite Verbindungselement kann die Zwischenplatte mit der Innenplatte verbinden. Durchgängige Verbindungselemente, die sich von der Außenplatte durch die Zwischenplatte bis zur Innenplatte hin erstrecken, sind bei dieser Ausführungsform vorzugsweise nicht vorhanden.
  • Jede der Betonplatten weist wenigstens eine Textillage auf. Die Anzahl der Textillagen in der Zwischenplatte ist vorzugsweise größer als in der Außenplatte und/oder in der Innenplatte. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Zwischenplatte wenigstens drei Textillagen aufweisen. Die Außenplatte und/oder die Innenplatte können bei einem Ausführungsbeispiel jeweils genau eine Textillage aufweisen. Weist eine Betonplatte mehr als eine Textillage auf, sind diese vorzugsweise in einer z-Richtung rechtwinklig zur Plattenebene mit Abstand zueinander angeordnet. Die z-Richtung entspricht der Raumrichtung, in die der Normalenvektor der betreffenden Betonplatte weist.
  • Wie bereits erläutert, ist eine Textillage vorzugsweise durch ein gitterförmiges Gelege aus Faserbündeln gebildet. Die einen Faserbündel erstrecken sich mit Abstand zueinander in x-Richtung und die anderen Faserbündel erstrecken sich beispielsweise mit Abstand zueinander in y-Richtung. Die Fasern bzw. Filamente jedes Faserbündels sind dabei möglichst gestreckt. An den Kreuzungsstellen können die gekreuzten Faserbündel vor dem Einbetten in die Betonmatrix miteinander verbunden sein, beispielsweise durch einen Verbindungsfaden oder dergleichen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Reparatur eines Einschlagloches der vorstehend beschriebenen Schutzplattenanordnung. Dabei werden folgende Schritte ausgeführt:
  • Zunächst wird ein Bereich des Einschlagloches, der sich in der Zwischenplatte erstreckt, mit einem Harz aufgefüllt bzw. mit Harz ausgepresst. Anschließend wird ein Ersatzstück für die Faserplatte in das Einschlagloch auf die vorhandene Faserplatte eingelegt. Der durch das eingeschlagene Element beschädigte Bereich der Faserplatte wird durch das Ersatzstück abgedeckt. Anschließend wird der Bereich des Einschlagloches, der sich in der Außenplatte erstreckt, mit einer Spachtelmasse aufgefüllt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Schutzplattenanordnung,
    • Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schutzplattenanordnung,
    • Figur 3a eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Faserplatte der Schutzplattenanordnung,
    • Figur 3b eine schematische Veranschaulichung der Fasern bzw. Faserbündel einer Faserplatte der Schutzplattenanordnung,
    • Figur 4 eine schematische perspektivische Prinzipdarstellung des Aufbaus eines beispielhaften Verbindungselements der Schutzplattenanordnung,
    • Figur 5 eine schematische Darstellung eines Faserbündelgeleges zur Einbindung in einer Betonmatrix einer Betonplatte der Schutzplattenanordnung als Textilbewehrung,
    • Figur 6 eine schematische Draufsicht auf die Außenseite einer Schutzplattenanordnung,
    • Figur 7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schutzplattenanordnung,
    • Figur 8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schutzplattenanordnung,
    • Figuren 9-11 unterschiedliche Ausgestaltungen von Verbindungselementen zur Verwendung in der Schutzplattenanordnung,
    • Figuren 12-14 jeweils eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Schutzplattenanordnung mit einzelnen Schritten zur Reparatur eines Einschlagloches.
  • Die Erfindung stellt eine Schutzplattenanordnung 20 zum Schutz gegen Beschuss und/oder Explosionen breit. Die Schutzplattenanordnung 20 weist drei textilbewehrte Betonplatten 21 auf: eine Außenplatte 22, eine Innenplatte 23 und eine Zwischenplatte 24. Die Betonplatten 21 sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Jede Betonplatte 21 erstreckt sich parallel zu einer Plattenebene, die durch eine x-Richtung und eine y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems aufgespannt ist. In einer z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems betrachtet ist die Zwischenplatte 24 zwischen der Außenplatte 22 und der Innenplatte 23 angeordnet. Die drei textilbewehrten Betonplatten 21 liegen nicht unmittelbar aneinander an, sondern sind in z-Richtung jeweils mit Abstand zueinander angeordnet.
  • Die Dicke der Zwischenplatte 24 ist beim Ausführungsbeispiel größer als die Dicke der Außenplatte 22 und/oder der Innenplatte 23. Vorzugsweise ist die Dicke der Zwischenplatte 24 mindestens doppelt so groß wie die der Außenplatte 22 und/oder der Innenplatte 23.
  • Eine von der Zwischenplatte 24 abgewandte Seite der Außenplatte 22 bildet eine Außenseite 25 der Schutzplattenanordnung 20. Die Innenplatte 23 hat eine von der Zwischenplatte 24 abgewandte Seite, die eine Innenseite 26 der Schutzplattenanordnung 20 bildet. Hinter der Innenseite 26 befinden sich zu schützende Personen oder Einrichtungen. Einschlagende Elemente, wie Splitter, Projektile oder dergleichen treffen auf der Außenseite 25 der Schutzplattenanordnung 20 auf.
  • Jede textilbewehrte Betonplatte 21 weist wenigstens eine Textillage 30 auf, die in eine Betonmatrix 31 eingebettet ist. Wenn eine textilbewehrte Betonplatte 21 mehr als eine Textillage 30 aufweist, sind die einzelnen Textillagen in z-Richtung mit Abstand zueinander angeordnet. Die einzelnen Textillagen 30 berühren sich vorzugsweise nicht. Mit zunehmender Dicke einer Betonplatte 21 in z-Richtung wird die Anzahl der Textillagen 30 vergrößert und nimmt vorzugsweise proportional mit der Dicke zu. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Außenplatte 22 und die Innenplatte 23 jeweils eine einzige Textillage 30 auf. Die Anzahl der Textillagen 30 der Zwischenplatte 24 ist beispielsgemäß größer als die Anzahl der Textillagen der Außenplatte 22 und/oder der Innenplatte 23. Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen sind wenigstens drei Textillagen 30 in der Zwischenplatte 24 in die Betonmatrix 31 eingebettet.
  • Die Betonmatrix 31 besteht aus einem Bindemittel, wie etwa Zement und einer Gesteinskörnung. Als Gesteinskörnung kann beispielsweise Kies und/oder Sand verwendet werden. Zusätzlich kann die Betonmatrix Betonzusatzstoffe oder Betonzusatzmittel enthalten.
  • In Figur 5 ist der Aufbau einer Textillage 30 schematisch veranschaulicht. Die Textillage 30 ist durch gitterförmig angeordnete Faserbündel 32 gebildet. Eine erste Gruppe 33 von Faserbündeln 32 erstreckt sich in eine Richtung, beispielsweise in x-Richtung, während sich eine zweite Gruppe 34 von Faserbündeln 32 in eine andere Richtung, beispielsweise in y-Richtung erstreckt. Die beiden Gruppen 33, 34 sind aufeinander gelegt und bilden dadurch ein gitterförmiges Gelege. Die Faserbündel 32 verlaufen im Wesentlichen geradlinig gestreckt.
  • Beim Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen rechteckförmige und/oder quadratische Maschen in dem Gelege gebildet. Abweichend hierzu könnten die Maschen auch rautenförmig ausgebildet sein. Es ist weiterhin möglich, wenigstens eine weitere Gruppe von Faserbündeln 32 hinzuzufügen, so dass das Gelege aus drei oder mehr übereinander angeordneten Gruppen von Faserbündeln 32 besteht. Die Faserbündel 32 einer gemeinsamen Gruppe 33, 34 erstrecken sich jeweils im Wesentlichen parallel zueinander. An den Kreuzungsstellen sind die sich kreuzenden Faserbündel durch Verbindungsmittel miteinander verbunden, beispielsweise durch Verbindungsfäden oder dergleichen. Das vor dem Einbinden in die Betonmatrix 31 flexible Gelege ist dadurch handhabbar und die Positionierung der einzelnen Faserbündel 32 bleibt erhalten.
  • Als Material für die Fasern der Faserbündel 32 der Textillage 30 kommen beispielsweise Filamente aus Glas, Karbon oder andere für Textilbeton geeignete Filamente in Betracht.
  • Verglichen mit Stahlbeton haben die textilbewehrten Betonplatten 21 eine größere Duktilität und ein geringes Gewicht. Aufgrund dieser Duktilität findet ein Brechen durch einschlagende Elemente der Außenplatte 22 im Vergleich zu Stahlbeton erst bei größeren Kräften oder Belastungen statt.
  • Die drei textilbewehrten Betonplatten 21 sind über Verbindungselemente 40 miteinander verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind sämtliche Verbindungselemente 40 identisch ausgeführt. Jedes Verbindungselement 40 hat ein erstes Ende 41 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 42. An beiden Enden 41, 42 ist jeweils ein Quersteg 43 vorhanden. Die Querstege 43 haben eine Erstreckung in x-Richtung sowie in y-Richtung und können durch plattenförmige Abschnitte des Verbindungselements 40 gebildet sein. Die beiden Querstege 43 sind über einen Verbindungssteg 44 miteinander verbunden, der sich vom ersten Ende 41 bis zum zweiten Ende 42 erstreckt. Bei dem in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Schutzplattenanordnung 20 verläuft der Verbindungssteg 44 parallel zu einer Querschnittsebene E, die durch die z-Richtung und die y-Richtung aufgespannt ist. Die beiden Querstege 43 erstrecken sich rechtwinklig hierzu.
  • Ein Quersteg 43 kann sich ausgehend vom Verbindungssteg 44 in x-Richtung lediglich zu einer Seite oder zu beiden Seiten weg erstrecken. Dadurch können beispielsweise im Querschnitt gesehen U-förmige, J-förmige, C-förmige, T-förmige oder Doppel-T-förmige Verbindungselemente 40 gebildet werden.
  • Die Verbindungselemente 40 durchsetzen weder die Außenseite 25, noch die Innenseite 26 der Schutzplattenanordnung 20.
  • Der Aufbau eines beispielhaften Verbindungselements 40 ist in Figur 4 schematisch veranschaulicht. Das Verbindungselement 40 wird aus in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Faserbündeln 45 gebildet. Die Faserbündel 45 sind in Figur 4 jeweils durch eine Linie veranschaulicht. Analog zum gitterförmigen Gelege einer Textillage 30 bilden die Faserbündel 45 jeweils wenigstens zwei Gruppen, die in unterschiedlichen Richtungen zur Bildung der Gitterstruktur übereinander gelegt sind. Derart gitterförmig angeordnete Faserbündel 45 werden in eine Kunststoffmatrix eingebettet und in die gewünschte Form gebracht. Dabei können mehrere Gitterteile 46 geformt und mittels der Kunststoffmatrix miteinander verbunden werden, so wie es schematisch in Figur 4 veranschaulicht ist. Gemäß Figur 4 haben die beiden Gitterteile 46 parallel zueinander angeordnete Abschnitte, die aneinander angelegt und über die Kunststoffmatrix verbunden werden. Beim Ausführungsbeispiel bilden diese Abschnitte den Verbindungssteg 44. Davon abgewinkelte Abschnitte jedes Gitterteils 46 bilden die Querstege 43 am ersten Ende 41 bzw. am zweiten Ende 42. Zur Erreichung der gewünschten Form des Verbindungselements 40 können die miteinander verbundenen Gitterteile 46 abweichend zu Figur 4 auch andere Formen aufweisen.
  • Die Faserbündel 45 des Verbindungselements 40 können beispielsweise durch Glasfasern gebildet sein. Vorzugsweise werden die Faserbündel 45 in eine Matrix aus Epoxidharz eingebunden bzw. in einem Epoxidharz getränkt. Das Epoxidharz dient auch als Verbindungsmittel zur stoffschlüssigen Verbindung mehrere Gitterteile 46.
  • In Abwandlung zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass ein Verbindungselement 40 aus einem einzigen Gitterteil 46 gebildet ist.
  • Zwischen der Außenplatte 22 und der Zwischenplatte 24 ist wenigstens eine Faserplatte 50 angeordnet. Die wenigstens eine Faserplatte 50 liegt beispielsgemäß mit der einen Seite an der Außenplatte 22 und mit der entgegengesetzten Seite an der Zwischenplatte 24 an bzw. ist mit der Außenplatte 22 und/oder der Zwischenplatte 24 verbunden. Beispielsweise kann die wenigstens eine Faserplatte 50 durch Kontakt mit der Betonmatrix 31 der Außenplatte 22 und/oder der Zwischenplatte 24 und das anschließende Aushärten der Betonmatrix 31 mit der jeweiligen Betonplatte 21 verbunden werden.
  • Sind mehrere Faserplatten 50 vorgesehen, erstrecken diese sich in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander und sind in z-Richtung nicht versetzt zueinander angeordnet. Die wenigstens eine Faserplatte 50 wird durch die Verbindungselemente 40 beim Ausführungsbeispiel nicht durchsetzt. Die Verbindungselemente 40 erstrecken sich an der wenigstens einen Faserplatte 50 vorbei. Alternativ hierzu ist es auch möglich, in einer Faserplatte 50 eine entsprechende Aussparung zum Hindurchstecken des jeweiligen Verbindungselements 40 vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, randseitig in eine Faserplatte 50 eine Aussparung für den Verbindungssteg 44 vorzusehen, so dass unmittelbar benachbarte Faserplatten 50 an den Stellen unmittelbar aneinander anliegen können, an denen kein Verbindungssteg 44 und kein Verbindungselement 40 vorhanden ist.
  • Wie es schematisch in Figur 6 zu erkennen ist, erstrecken sich die Verbindungselemente 40 in x-Richtung und in y-Richtung nicht über die gesamte Abmessung der Schutzplattenanordnung 20. Benachbart zu den Verbindungselementen 40 - in y-Richtung betrachtet - können daher zwei nebeneinander angeordnete Faserplatten 50 aneinander anliegen. Im Bereich des Verbindungsstegs 44 kann in einer oder in beiden benachbarten Faserplatten 50 eine entsprechende Aussparung vorhanden sein. Abhängig von der Anzahl der verwendeten Verbindungskörper 40 und deren Position kann die Anzahl der vorhandenen Faserplatten 50 variieren. In Figur 6 sind drei in x-Richtung nebeneinander angeordnete Faserplatten veranschaulicht, zwischen denen sich jeweils durch ein Verbindungselement 40 bzw. einen Verbindungssteg 44 hindurcherstreckt.
  • Die wenigstens eine Faserplatte 50 weist miteinander verbundene und insbesondere webtechnisch miteinander verbundene Kunststofffaserbündel 51 auf, die aus Glasfasern bzw. Aramidfasern hergestellt sind. Die webtechnische Bindung ist beliebig wählbar. In Figur 3b ist ein Gewebe 52 veranschaulicht, das beispielsgemäß eine Leinwandbindung aufweist. Das Gewebe 52 aus Kunststofffaserbündeln 51 ist in eine Kunststoffmatrix 53 der Faserplatte 50 eingebettet
  • (Figur 3a). Wesentlich bei der Faserplatte 50 ist es, dass die Kunststofffasern bzw. Kunststofffaserbündel 51 sehr dicht aneinander anliegen und keine bzw. kleinstmögliche Zwischenräume verbleiben. Als Kunststoffmatrix 53 wird vorzugsweise ein Epoxidharz verwendet. Über die Kunststoffmatrix 53 werden die Kunststofffaserbündel 51 und beispielsgemäß die Aramidfaserbündel oder Glasfaserbündel vor Zersetzung oder Beschädigung durch die alkalische Betonmatrix 31 der benachbarten Betonplatten 21 geschützt.
  • Zwischen der Zwischenplatte 24 und der Innenplatte 23 ist ein Zwischenraum 57 gebildet. In z-Richtung ist die Innenplatte 23 mit Abstand zu der Zwischenplatte 24 angeordnet. Dieser Zwischenraum 57 wird durch zumindest einen Teil der vorhandenen Verbindungselemente 40 durchsetzt. Ansonsten kann der Zwischenraum 57 mit Luft (Figur 2) und/oder einem festen und vorzugsweise platten- oder mattenförmigen Füllmaterial 58 gefüllt sein (z.B. Figur 1). Das Füllmaterial 58 ist elastisch und/oder plastisch verformbar und insbesondere um ein Vielfaches leichter verformbar als alle anderen Platten 21, 50 der Schutzplattenanordnung 20.Als Füllmaterial kommen beispielsweise die üblicherweise verwendeten Dämmmaterialien in Betracht. Als Füllmaterial 58 können beispielsweise Styroporplatten, Natur- und/oder Kunstfasermatten, Mineralwollematten, usw. verwendet werden. Grundsätzlich ist es alternativ hierzu auch möglich, loses Schüttgut als Füllmaterial 58 zu verwenden. Zusammenhängende Platten oder Matten, die das Füllmaterial 58 bilden, sind bei der Herstellung jedoch leichter zu handhaben und deshalb bevorzugt.
  • Die insoweit beschriebene Schutzplattenanordnung 20 gemäß der Figuren 1 und 2 wirkt wie folgt:
    Beim Aufprall eines einschlagenden Elements auf die Außenseite 25 wird das einschlagende Element zunächst durch die Außenplatte 22 deformiert, wodurch die kinetische Energie verringert wird. Das einschlagende Element kann dabei die Außenplatte 22 vollständig durchdringen und auf die Faserplatte 50 auftreffen. Dort verformt das einschlagende Element die Aramid- oder Glasfasern, wodurch die kinetische Energie durch Dehnung und Verformung der Fasern der Kunststofffaserbündel 51 verringert wird. Die Faserplatte 50 wird im Bereich des Einschlagloches beschädigt und/oder verformt. Das einschlagende Element kann in die Zwischenplatte 24 eindringen. Durch diesen Einschlag in die Zwischenplatte 24 können auf der der Innenplatte 23 zugewandte Seiten der Zwischenplatte 24 Betonteile abplatzen. Ein solches abgeplatztes Betonteil kann in den Zwischenraum 57 eindringen oder diesen durchdringen und auf die Innenplatte 23 auftreffen. Aufgrund der Größe, der Form und der reduzierten Energie eines solchen abgeplatzten Betonteils, können möglicherweise noch Schäden auf der dem Zwischenraum 57 zugewandten Seite der Innenplatte 23 auftreten. Die Aufschlagenergie reicht jedoch nicht aus, dass an der Innenseite 26 der Schutzplattenanordnung 20 Betonteile weggeschleudert werden, die Personen oder Einrichtungen verletzen bzw. beschädigen könnten.
  • Bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 und 2 verbindet ein Verbindungselement 40 alle drei textilbewehrten Betonplatten 21 miteinander. In Abwandlung hierzu ist bei dem in Figur 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Verbindungselemente 40 in eine Gruppe von ersten Verbindungselementen 40a und eine Gruppe von zweiten Verbindungselementen 40b unterteilt sind. Die ersten und zweiten Verbindungselemente 40a, 40b haben beispielsgemäß eine im Querschnitt betrachtet U-förmige oder bügelförmige Gestalt. Das erste Ende 41 der ersten Verbindungselemente 40a ist in die Betonmatrix 31 der Außenplatte 22 eingebettet und das zweite Ende 42 dieser ersten Verbindungselemente 40a ist in die Betonmatrix 30 der Zwischenplatte 24 eingebettet. Dem gegenüber ist das erste Ende 41 der zweiten Verbindungselemente 40 in die Betonmatrix 31 der Zwischenplatte 24 und das zweite Ende 42 in die Betonmatrix 31 der Innenplatte 23 eingebettet. Somit verbinden die ersten Verbindungselemente 40a die Außenplatte 22 mit der Zwischenplatte 24 und die zweiten Verbindungselemente 40b die Zwischenplatte 24 mit der Innenplatte 23. Die zweiten Verbindungselemente 40b sind in x-Richtung und/oder y-Richtung versetzt gegenüber den ersten Verbindungselementen 40a angeordnet. Dadurch fluchten die Verbindungsstege 44 der ersten Verbindungselemente 40a nicht mit den Verbindungsstegen 44 der zweiten Verbindungselemente 40b. Eine auf die Außenseite 25 einwirkende Kraft oder Druckwelle wird dadurch über die Verbindungselemente 40a, 40b und insbesondere die Verbindungsstege 44 nicht bis in die Innenplatte 23 geleitet. Die Gefahr, dass an der Innenseite 26 Betonteile abplatzen und Personen oder Einrichtungen verletzen bzw. beschädigen könnten, ist dadurch weiter verringert.
  • Die Gestalt oder Form der ersten und zweiten Verbindungselemente 40a, 40b in Figur 7 kann auch den Verbindungselementen 40 gemäß Figur 1 und 2 entsprechen. Auch andere Ausgestaltungen der ersten und zweiten Verbindungselemente 40a, 40b sind möglich, wie es vorstehend erläutert wurde. Der Aufbau der Schutzplattenanordnung 20 gemäß Figur 7 entspricht im Übrigen dem Aufbau der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele.
  • Eine weitere abgewandelte Ausgestaltung der Schutzplattenanordnung 20 mit veränderten Verbindungselementen 40 ist in Figur 8 veranschaulicht. Abgesehen von den Verbindungselementen 40 entspricht dieses Ausführungsbeispiel der Ausführungsform gemäß Figur 1 oder 2. Der Unterschied des Ausführungsbeispiels nach Figur 8 gegenüber den Figuren 1 und 2 besteht darin, dass die Verbindungsstege 44 der Verbindungselemente 40 gegenüber der Querschnittsebene E, die rechtwinklig zur x-Richtung ausgerichtet ist und somit die Platten 21, 50 der Schutzplattenanordnung 20 rechtwinklig durchsetzt, schräg oder geneigt verläuft. Ein Neigungswinkel α gegenüber der Querschnittsebene E ist dabei größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad und insbesondere kleiner als 80 Grad oder kleiner als 70 Grad. Der Neigungswinkel α beträgt vorzugsweise mindestens 10 Grad oder 15 Grad oder 25 Grad. Eine entlang der Querschnittsebene E bzw. in z-Richtung im Bereich des Verbindungsstegs 44 auf das erste Ende 41 einwirkende Kraft Fz wird dadurch nur teilweise entlang des Verbindungsstegs 44 zur Innenplatte 23 hin übertragen. Entlang des Verbindungsstegs 44 wirkt eine betragsmäßig kleinere Längskraft Fs und zusätzlich eine Querkraft Fq rechtwinklig zum Verbindungssteg 44. Die Vektorzerlegung der Kräfte ist in Figur 9 schematisch veranschaulicht. Dadurch kann die Kraftübertragung durch den Verbindungssteg 44 zwischen dem ersten Ende 41 und dem zweiten Ende 42 reduziert werden. Je größer der Neigungswinkel α gewählt wird, desto geringer ist der Betrag der Längskraft Fs. Der Betrag der Querkraft Fq ist weniger relevant, da diese Querkraft Fq nicht zu Abplatzungen an der Innenseite 26 der Schutzplattenanordnung 20 führt.
  • Gemäß der Figuren 8 und 9 erstreckt sich der gesamte Verbindungssteg 44 in einer entsprechend geneigten Ebene vom ersten Ende 41 zum zweiten Ende 42. Es ist alternativ hierzu auch möglich, lediglich einen Abschnitt des Verbindungsstegs 44 unter einem Neigungswinkel α gegenüber der Querschnittsebene E geneigt auszubilden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mehrere unterschiedlich geneigte Abschnitte des Verbindungsstegs 44 vorzusehen, wie es schematisch in Figur 11 veranschaulicht ist. Dort ist ein erster Abschnitt 44a des Verbindungsstegs 44 unter einem ersten Neigungswinkel α1 und ein zweiter Abschnitt 44b des Verbindungsstegs 44 unter einem zweiten Neigungswinkel α2 gegenüber der Querschnittsebene E geneigt. Die beiden Abschnitte 44a, 44b bilden eine Knickstelle 62. Es könnten auch mehr als zwei Abschnitte ziehharmonikaförmig bzw. zickzackförmig zwischen dem Quersteg 43 am ersten Ende 41 und dem Quersteg 43 am zweiten Ende 42 aneinander anschließen. Die Beträge des ersten Neigungswinkels α1 und des zweiten Neigungswinkels α2 können gleich oder verschieden groß sein.
  • Figur 10 und 11 zeigen eine Alternative oder weitere Möglichkeit, die vom ersten Ende 41 zum zweiten Ende 42 maximal übertragbare Kraft zu reduzieren, indem die Stabilität des Verbindungsstegs 44 reduziert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wandstärke ws des Verbindungsstegs 44 zumindest abschnittsweise kleiner ist als die maximale Wandstärke wq der Querstege 43. Die Schwächung des Verbindungsstegs 44 kann zusätzlich oder alternativ auch durch Verringerung der Dichte der Faserbündel 45 bzw. Fasern innerhalb der Faserbündel 45 gegenüber den übrigen Teilen des Verbindungselements 40 erreicht werden.
  • In den Figuren 12-14 ist anhand des Ausführungsbeispiels der Schutzplattenanordnung 20 gemäß Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Reparatur eines Einschlagloches 65 veranschaulicht.
  • In Figur 12 ist das Einschlagloch 65 nach dem Einschlag eines Elements, beispielsweise eines Projektils 66. Das Projektil 66 hat einzelne Filamente 67 der Kunststofffaserbündel 51 aus der Faserplatte 50 gedehnt und in einen Bereich des Einschlagloches 65 in der Zwischenplatte 24 hineinbewegt. In Einschlagrichtung ist an der dem Zwischenraum 57 zugewandten Seite der Zwischenplatte 24 ein Teil 68 abgeplatzt und hat das Füllmaterial 58 im Zwischenraum 57 verformt. Zur Reparatur wird wie folgt vorgegangen:
    Zunächst wird der Bereich des Einschlagloches 65, der sich in der Zwischenplatte 24 befindet, mit einem Harz 69 durch Einpressen des Harzes 69 aufgefüllt. Anschließend wird ein passend zugeschnittenes Ersatzstück 70 für die Faserplatte 50 eingesetzt. Das Ersatzstück 70 weist in eine Kunststoffmatrix eingebettete Kunststofffasern auf und hat vorzugsweise denselben Aufbau wie die Kunststoffplatte 50. Das Ersatzstück 70 kann durch Heraustrennen eines passenden Stücks aus einer Ersatz-Faserplatte entnommen und auf den Teil der Faserplatte 50 aufgebracht werden, der innerhalb des Einschlagloches 65 angeordnet ist. Das Harz 69 oder ein anderes Verbindungsmittel kann verwendet werden, um das Ersatzstück 70 mit der Faserplatte 50 zu verbinden. Diese Reparaturschritte sind schematisch in Figur 13 veranschaulicht.
  • Schließlich wird der Bereich des Einschlagloches 65 in der Außenplatte 22 mit einer Spachtelmasse 71 aufgefüllt und im Wesentlichen eben mit der Außenfläche 25 zugespachtelt (Figur 14).
  • Die Erfindung betrifft eine Schutzplattenanordnung 20 sowie ein Verfahren zur Reparatur eines Einschlagloches 65 in der Schutzplattenanordnung 20. Die Schutzplattenanordnung 20 weist drei textilbewehrte Betonplatten 21 auf, die über Verbindungselemente 40 zu einer Einheit miteinander verbunden sind. Die textilbewehrten Betonplatten 21 bilden eine Außenplatte 22, eine Innenplatte 23 und eine Zwischenplatte 24. Zwischen der Außenplatte 22 und der Zwischenplatte 24 ist wenigstens eine Faserplatte 50 mit in eine Kunststoffmatrix 53 eingebundenen Faserbündeln 51 aus Glas- und/oder Aramidfasern angeordnet. Zwischen der Zwischenplatte 24 und der Innenplatte 23 ist ein Zwischenraum 57 vorhanden. Der Zwischenraum 57 kann mit Luft und/oder einem festen Füllmaterial 58 gefüllt sein, das sich plastisch und/oder elastisch verformen lässt. Zusätzliche Platten oder Schichten können entfallen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 20
    Schutzplattenanordnung
    21
    textilbewehrte Betonplatte
    22
    Außenplatte
    23
    Innenplatte
    24
    Zwischenplatte
    25
    Außenseite
    26
    Innenseite
    30
    Textillage
    31
    Betonmatrix
    32
    Faserbündel
    33
    erste Gruppe
    34
    zweite Gruppe
    40
    Verbindungselement
    40a
    erstes Verbindungselement
    40b
    zweites Verbindungselement
    41
    erstes Ende
    42
    zweites Ende
    43
    Quersteg
    44
    Verbindungssteg
    44a
    erster Abschnitt des Verbindungsstegs
    44b
    zweiter Abschnitt des Verbindungsstegs
    45
    Faserbündel
    46
    Gitterteil
    50
    Faserplatte
    51
    Kunststofffaserbündel
    52
    Gewebe
    53
    Kunststoffmatrix
    57
    Zwischenraum
    58
    Füllmaterial
    62
    Knickstelle
    65
    Einschlagloch
    66
    Projektil
    67
    Kunststofffaser
    68
    Teil der Betonmatrix
    69
    Harz
    70
    Ersatzstück
    71
    Spachtelmasse
    α
    Neigungswinkel
    α1
    erster Neigungswinkel
    α2
    zweiter Neigungswinkel
    E
    Ebene
    Fz
    einwirkende Kraft
    Fq
    Querkraft
    Fs
    Längskraft
    wq
    maximale Wandstärke der Querstege
    ws
    Wandstärke des Verbindungsstegs
    x
    x-Richung
    y
    y-Richtung
    z
    z-Richtung

Claims (18)

  1. Schutzplattenanordnung (20) zum Schutz gegen Beschuss und/oder Explosionen, mit Betonplatten (21 - 24), die über Verbindungselemente (40) miteinander verbunden sind, wobei die Schutzplattenanordnung (20) aufweist:
    zumindest drei textilbewehrte Betonplatten (21), die eine Außenplatte (22), eine Innenplatte (23) und eine Zwischenplatte (24) bilden,
    wenigstens eine Faserplatte (50), die in eine Kunststoffmatrix (53) eingebettete Kunststofffaserbündel (51) aufweist, wobei die wenigstens eine Faserplatte (50) zwischen der Außenplatte (22) und der Zwischenplatte (24) angeordnet ist,
    wobei die Innenplatte (23) unter Bildung eines Zwischenraums (57) mit Abstand zu der Zwischenplatte (24) angeordnet ist,
    und wobei die Verbindungselemente (40) mit einem ersten Ende (41) in die Betonmatrix (31) einer der textilbewehrten Betonplatten (21) und mit einem zweiten Ende (42) in die Betonmatrix (31) einer anderen der textilbewehrten Betonplatten (21) eingebettet sind.
  2. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Faserplatte (50) mit einer Seite unmittelbar an der Außenplatte (22) und mit der jeweils anderen Seite unmittelbar an der Zwischenplatte (24) anliegt.
  3. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verbindungselement (40), das mit einem ersten Ende (41) in die Betonmatrix (31) der Außenplatte (22) eingebettet ist, an der wenigstens einen Faserplatte (50) vorbei erstrecket.
  4. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (40), das mit einem ersten Ende (41) in die Betonmatrix (31) der Außenplatte (22) eingebettet ist, eine Außenseite (25) der Schutzplattenanordnung (20) nicht durchsetzt.
  5. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (40), das mit seinem zweiten Ende (42) in die Betonmatrix (31) der Innenplatte (23) eingebettet ist, eine Innenseite (26) der Schutzplattenanordnung (20) nicht durchsetzt.
  6. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungselement (40) einen Verbindungssteg (44) aufweist, der das erste Ende (41) mit dem zweiten Ende (42) verbindet und die Zwischenplatte (24) vollständig durchsetzt.
  7. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungssteg (44) zumindest in einem Abschnitt (44a, 44b) unter einem Neigungswinkel (α, α1, α2) geneigt gegenüber einer Ebene (E) erstreckt, die rechtwinkelig zur Außenplatte (22) und/oder zur Zwischenplatte (24) und/oder zur Innenplatte (23) ausgerichtet ist.
  8. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungselement (40) an einem ersten Ende (41) und/oder an einem zweiten Ende (42) jeweils einen Quersteg (43) aufweist.
  9. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 7 und nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (44) schwächer ausgeführt ist als die Querstege (43).
  10. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (40) wenigstens ein erstes Verbindungselement (40a) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (40b)aufweisen, die in wenigstens eine von zwei Raumrichtungen (x, y) versetzt angeordnet sind, die eine Ebene aufspannen, die parallel zu der Außenplatte (22) angeordnet ist.
  11. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Verbindungselement (40a) die Außenplatte (22) mit der Zwischenplatte (24) verbindet und dass das wenigstens eine zweite Verbindungselement (40b) die Zwischenplatte (24) mit der Innenplatte (23) verbinden.
  12. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (40) aus in einer Kunststoffmatrix eingebettete Faserbündel (45) aufweisen.
  13. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass jede der Betonplatten (21) wenigstens eine Textillage (30) aufweist, die durch ein gitterförmiges Gelege aus Faserbündeln (32) gebildet ist.
  14. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (24) wenigstens drei Textillagen (30) aufweist, die mit Abstand zueinander in die Betonmatrix (31) der Zwischenplatte (24) eingebettet sind.
  15. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Textillagen (30) in der Zwischenplatte (24) größer ist als in der Außenplatte (22) und/oder in der Innenplatte (23).
  16. Schutzplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (57) mit einem festen Füllmaterial (58) gefüllt ist.
  17. Schutzplattenanordnung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (58) elastisch und/oder plastisch verformbar ist.
  18. Verfahren zur Reparatur einer ein Einschlagloch (65) aufweisenden Schutzplattenanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten:
    - Auffüllen des Bereichs des Einschlagloches (65) in der Zwischenplatte (24) mit einem Harz (69),
    - Einlegen eines Ersatzstücks (70) für die Faserplatte (50) in das Einschlagloch (65) auf die vorhandene Faserplatte (50),
    - Auffüllen des Bereichs des Einschlagloches (65) in der Außenplatte (22) mit einer Spachtelmasse (71).
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