Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse von Interaktionseffekten explosionsinduzierter Luftdruckwellen mit flexiblen und leichten Strukturen. Dazu wird ein analytisches Einfreiheitsgradschwinger-Modell für lineare und nichtlineare Strukturen entwickelt, das mit gekoppelten Euler-Lagrange-Simulationen verifiziert wird. Es wird sowohl der Einfluss der aerodynamischen Dämpfung als auch die FSI (Fluid-Struktur-Interaktion) analysiert. Je leichter und je flexibler eine Struktur ist, desto stärker reduzieren aerodynamische Dämpfungseffekte und FSI-Effekte die Verformungen und damit die Kräfte im System. Infolge der großen Verformungen führt die Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Interaktion zu einer Veränderung des reflektierten Druck-Zeit-Verlaufs und zu einer teilweise beträchtlichen Reduktion des reflektierten Impulses. Als Anwendungsbeispiel für ein flexibles und relativ leichtes, explosionshemmendes System wird eine vertikal vorgespannte Seilnetzfassade untersucht. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Berechnungen werden mit den Ergebnissen des äquivalenten, analytischen FSI-Modells verglichen und bewertet. Schließlich werden das Prinzip der gezielten Energiedissipation auf Seilnetzfassaden angewendet und Vorschläge für energiedissipierende Seilendverankerungen entwickelt. Diese Seilendverankerungen verhalten sich elastisch und relativ steif bis eine definierte Auslösekraft überschritten wird. Danach reagieren sie plastisch. Die Seilendverankerungen müssen über eine ausreichende Duktilität verfügen, während der Rest des Systems über eine ausreichende Festigkeit verfügt und sich möglichst nur im elastischen Bereich verformt.

This work analyses coupling effects between blast waves and flexible, light structures. A new analytical coupling model is developed taking account of aerodynamic damping and FSI (fluid-structure-interaction) effects. This model contributes to a better understanding of the physical coupling phenomena and can be used for the verification of more complex numerical models. Especially mass and stiffness determine the effects of aerodynamic damping and FSI. While the coupling effects are negligible for stiff or heavy systems, for example reinforced concrete structures, they significantly influence the structural response of flexible and light systems, for example glazing facades. The results of the analytical single degree of freedom model are compared with coupled Eulerian-Langrangian finite element simulations. The lighter and the more flexible the structure is, the larger is the reduction of the deformations due to the coupling effects. A pre-stressed cable net facade is a typical example of a flexible, light, protective system. A numerical model of a cable net facade is developed, and the results are compared with the developed analytical approach. Furthermore, energy dissipating cable end supports are presented. These supports are elastic under normal wind loads. However, under blast loads, the system is triggered and behaves plastically in order to absorb energy. The cable end support must have a sufficient deformation capacity in the plastic region while the rest of the cable net facade reacts elastically.