DD281440A5

DD281440A5 - Gebaeude aus betonwaenden, insbesondere fuer kerntechnische anlagen

Info

Publication number: DD281440A5
Application number: DD88315173A
Authority: DD
Inventors: Ruediger Danisch; Norbert Krutzik; Otto Schad; Wolfgang Zerna; Friedhelm Stangenberg
Original assignee: Siemens Ag,De
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1990-08-08
Also published as: JPS63275991A; EP0288936A2; DE3714354A1; DE3861160D1; ES2018593B3; EP0288936B1; EP0288936A3; US4851184A

Abstract

Gebaeude aus Stahlbeton sind an exponierten Stellen zweilagig ausgebildet, so dasz ein gegebenenfalls mit einem Daempfungsmaterial gefuellter Hohlraum gebildet werden kann. Die zweilagigen Wandbereiche koennen mit ihrer Auszenseite vorteilhaft ueber die benachbarten Wandbereiche hinausragen und insbesondere in Anschluszbereichen von Deckenscheiben sowie an den Ecken des Gebaeudes vorgesehen sein, die damit abgerundet werden. Dadurch werden Stoszbeanspruchungen durch Einwirkungen von auszen verringert. Fig. 1{Gebaeude; Stahlbeton; Daempfungsmaterial; gefuellter Hohlraum; zweilagige Wandbereiche; Auszenseite; Deckenscheiben; Ecken; Stoszbeanspruchungen; Einwirkungen}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gebäude aus Betonwänden, insbesondere für kerntechnische Anlagen, das Anlagekomponenten als Schutz gegen Einwirkung von außen einschließt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Betonwända bestehen üblicherweise aus Stahlbeton und sind mindestens in den Bereichen, die Schutzfunktionen erfüllen, so ausgebildet, daß sie den zugrunde gelegten Einwirkungen von außen, z.B. einem Flugzeugabsturz, standhalten können. Die sogenannte Sekundärabschirmung eines Kernkraftwerkes z. B. ist zu diesem Zweck in Form einer bis zu 2 m dicken Betonhülle ausgeführt. Der Beton ist selbstverständlich armiert.

Zum Stand der Technik sind die technischen Lösungen nach der DE-AS Nr. 1052095 und der DE-AS Nr. 1299404 sowie der EP-OS Nr.0009654 bekannt. Die hier aufgezeigten Gebäude unterscheiden sich grundsätzlich in ihrem Aufbau und sind nicht geeignet, vergleichbar große Komponenten zerstörungssicher zu umschließen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, auf wirtschaftliche Weise kerntechr.isrhe Anlagen der gattungsgemäßen Art mit hohen Sicherheitseigenschaften herstellen zu können.

Darlegung des Wesons der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gebäude aus Betenwänden, insbesondere für eine kerntechnische Anlage, zu schaffen, mit dem Erschütterungen, die im Falle einer impulsartigen Belastung (Spezialfall Flugzeugabsturz) zu erwarten sind, minimiert werden können und in der Konsequenz dann mit vergleichbarem Aufwand eine höhere Sicherheit der Komponenten und Systeme gegen Einwirkungen von außen erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß die Betonwände des Gebäudes im Bereich von exponierten Stellen zweilagig ausgebildet sind und einen gegebenenfalls mit einem Dämpfungsmaterial gefüllten Hohlraum bilden. Der Hohlraum kann auch mit einer zusätzlichen dünnwandigen Auskleidung vergehen sein.

Mit der Erfindung wird an exponierten Stellen eine Einwirkung von außer nicht mehr starr, sondern nachgiebig mit gezielter Plastizierung und größtmöglichem Energieverzehr aufgenommen. Damit wird die aufzunehmende Impulsbelastung über die Zeit verteilt, so daß Stoßbeanspruchungen die lokal in das Bauwerk eingeleiteten Kräfte verringern. Dies ist ferner die Voraussetzung für die Reduktion der Belastungen der in dem Gebäude untergebrachten Komponenten durch induzierte Beschleunigungskräfte sowohl in bezug auf Standsicherheit als auch die zu erwartenden Spannungen.

Mit der Erfindung verringert sich auch die Notwendigkeit, für Komponenten und Gebäude kostenintensive Funktionsnachweise zu liefern, die durch stoßinduzierte Erschütterungen beansprucht sind. Dies gilt besonders für alle elektrotechnischen ur.d leittechnischen Komponenten. Die Funktionsfähigkeit dieser Systeme wurde bisher für einen Frequenzbereich bis etwa 35Hz nachgewiesen, wie dies z. B. bei Erdbeben zu erwarten ist. Die nunmehr bestehende Forderung, die Funktionsfähigkeit auch bei hohen Beschleunigungswerten im Frequenzbereich bis 80Hz nachzuweisen, wie dies inbesondere beim Flugzeugabsturz möglich erscheint, wird mit der Erfindung durch die oben genannte Reduktion der Beschleunigungen weitgehend überflüssig gemacht.

Die Außenkonturen der zweitägigen Wandbereiche können vorteilhaft über benachbarte Wandbereiche hinausragen. Damit wird ein weiterreichender Schutz ermöglicht. Außerdem bietet diese Bauweise die Möglichkeit, trotz der stellenweise zweitägigen und deshalb dickeren Bauweise den Innenraum der Gebäude insgesamt beizubehalten.

Die zweilagigen Wandbereiche können vorteilhaft an den Ecken des Gebäudes vorgesehen sein. Sie können dort eine Abrundung der Ecken bilden, so daß dss Tragverhalten der Schalen zur Erhöhung der Energiedisposition genutzt werden kann.

Die vorstehend angesprochene tiii!eitung von Kräften, die von außen aufgebracht werden, ins Innere der Gebäude wird besonders günstig verhindert, wenn die zweüagige Ausbildung im Bereich der im Gebäudeinneren angeordneten tragenden Decken vorgesehen ist.

Die äußere Lage der zweilagigen Wandbereiche kann vorteilhaft aus Stahlfaserbeton mit entsprechender Bewehrung bestehen.

Damit kann eine zähe, energieverzehrend nachgiebige Struktur erreicht werden, die das plastische Verhalten des Stahlfaserbetons sowie die Dämpfungswirkung des ausgekleidoten Hohlraumes voll auszunutzen gestattet. Erfindungsgemäß ist es, wenn die äußere Schale der zweilagigen Wandbereiche aus Beton mit einem fasrigen Füllmaterial besteht.

Die Dicke des Hohlraumes kann etwa gleich der Dicke der äußeren plastizierenden Schale gewählt werden. Sie kann aber auch optimiert werden und durch das Füllmaterial bestimmt sein. Erfindungsgemäß ist somit, wenn die Dicke des Hohlraumes etwa gleich der Dicke einer Schale der zweilagigen Wandbereiche ist.

Eine wirtschaftlich besonders vielversprechende Ausführungsform der Erfindung, die sich auch für Nachrüstungen eignet, besteht darin, daß ein zweilagiger Wandbereich als vorgefertigtes Bauelement ausgebildet und an der Außenseite einer massiven Betonwand befestigt ist. Erfindungsgemäß ist es, wen ι die Außenschalen des vorgefertigten Bauelementes so gestaltet und dimensioniert sind, daß bei lokalen Impulsbelastuiigen ein großes plastisches Deformationsvermögen mit Energieverzehr vorliegt. In diesem Zusammenhang ist mit dem Wort „befestigen" gemeint, daß die vorgefertigten Bauelemente bei Normalbetrieb die notwendige Standsicherheit aufweisen. Dies kann z. B. schon durch das Eigengewicht gegeben sein, mit dem die Wandelemente auf der Oberseite einer Betonwand aufliegen.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: einen Teilschnitt durch das Reaktorgebäude eines Druckwasserreaktors mit einer an einer Ecke vorgesehenen

zweitägigen Ausbildung der Betonwand; Fig. 2: eine geänderte zweitägige Ausbildung der gleichen Ecke; Fig. 3: eine nochmals andere Ausbildung der Ecke;

Fig. 4: die integrierte zweitägige Ausbildung der Betonwand im Bereich des Reaktorgebäudes; Fig. 5: in einem Teilschnitt durch das Reaktorgebäude die zweitägige Ausbildung der Betonwand im Beteich einer im

Gebäudeinneren liegenden tragenden Decke; Fig. 6: eine zweitägige Ausbildung der Betonwand dis Reaktorgebäudes, die über zwei im Gebäudeinneren gelegene Decken

reicht und Fig. 7: die Verwendung von vorgefertigten Bauelementen zur Verwirklichung der Erfindung in einem Teilschnitt.

Das in Fig. 1 gezeichnete Reaktoi gebäude 1 eines Druckwasserreaktors umschließt als sogenannte Sekundärabschirmung einen stählernen Sicherheitsbehälter 2 in der Form einer Kugel mit z. B. 50 m Durchmesser. D!e Kugel wird an ihrem oberen Bereich von einer halbkugelförmigen Dachpartie 3 des Reaktorgebäudes 1 eingeschlossen. Unterhalb des Kugeläquators ist das leaktorgsbäude als vertikaler Zylinder 4 zur Grundplatte 5 des Reaktorgebäudes gefuhr ι, die in den Erdboden 6 eingelassen ist. Die Dicke D der Reaktorgebäudewand beträgt bei einer Ausführung als stark armierter Stahlbeton z. B. 2v. Damit ist sichergestellt, daß auf das Reaktorgebäude 1 aufprallende Flugzeuge keine gravierende Zerstörung verursachen können, die etwa zu einem Öffnen des die radioaktiven Taile einschließenden Sicherheitsbehälters 2 führen könnte. An die Außenwand des Reaktorgebäudes 1 ist eine sogenannte Armaturenkammer 10 angeschlossen, die Armat'jren zur Absperrung der aus dem Sicherheitsbehälter 2 führenden Frischdampfleitungen umfaßt. Da diese Armaturen vor Zerstörung geschützt werden müssen, sind die Wände 11 der Armaturenkammer 10, die z. B. eine Quaderform hat, mindestens ebenso dick wie die des Reaktorgebäudes 1. Bei einem tpyischen rechteckigen Gebäude, z.B. dem Notspeisegebäude einer Reaktoranlage, stellen analog zu der Armaturenkammer die Kanten und Ecken die exponierten Aufpralibereiche dar.

Die obere, äußere Ecke 12 der Armaturerikammer 10 ist gemäß der Erfindung im Wandbereich 14zweilagig ausgebildet. Dabei verläuft parallel zu einer inneren Schale 15, die etwa der Form der ursprünglichen Wand 11 mit der halben Wanddicke entspricht, eine äußere Schale 16 in einem Abstand von der Dicke der Schale 15, sodaß ein Hohlraum 17 gebildet wird. Die äußere Schale 16 besteht aus einem mit Stahlfasern verstärkten Beton. Sie ist damit quasi homogen nachgiebig. Ihre Außenseite 18 ragt, wie die Fig. 1 klar erkennen läßt, um etwa die Hälfte der ursprünglichen Wanddicke, also etwa 1 m, über die Wandebene 19 hervor. Der Hohlraum 17 ist dreiteilig ausgebildet, weil er duioh zwei Stützen 20 und 21 unterteilt wird. In dem Hohlraum 17 ist als Füllmaterial mit Dämofungswirkung Hartschaumstoff untergebracht. Damit ist in dem exponierten Wandbereich der Ecke 12 erreicht, daß bei einer Einwirkung von von außen aufgebrachten Belastungen Kräfte nur abgeschwächt in die Armaturenkammer 10 und von dieser in das Reaktorgebäude 1 übertragen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Ecke 12 wiederum mit einem zweitägigen Wandbereich 14 versehen. Die äußere Schale 16 ist hier aber nur durch eine einzige Stütze 23 abgestützt, so daß ein Hohlraum 17 mit zwei Kammern entsteht. Er enthält Metalldrahtkörper als dämpfendes Füllmateria). Die Hohlräume 17 können aber auch mittels vorgefertigter dünnwandiger Formkörper ohne Füllung mit dampfendem Material

hergestellt werden.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß an der Ecke 12 der Armaturenkammer 10die innere Schale 15 des zweitägigen Wandbereiches 14 mit

praktisch der gleichen Wanddicke wie die Wand 11 ausgeführt ist, allerdings mit einer äußeren Abrundung 24. Darüber erhebtsich die äußere Schale 16, die diesmal ohne innere Abstützung ausgeführt ist, so daß ein einkammeriger Hohlraum 17 gebildet

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist das Reaktorgebäude 1 im Bereich 25 eines Daches 26 zweilagig ausgebildet, das

eine Ecke 27 bildet. Die innere Schale 28 des zweitägigen Bereiches 25 ist hier auf die Hälfte der ursprünglichen Dicke dermassiven Wände 29 verringert. Die äußere Schale 30 verläuft mit einer parallelen Rundung in der Flucht der Außenseite der

Wände 29. Der Hohlraum 31 ist wiederum mit einem Dämpfungsmaterial gefüllt. Trotz der ,Schwächung" der Wand im Bereich 25 ergibt sich eine ausreichende Festigkeit gegen Penetration von außen. Zusätzlich ist erreicht, daß äußere Kräfte, die

an der exponierten Ecke 27 angreifen können, abgemindert sind und somit nur geringere Beschleunigungskräfte im Inneren des

Reaktorgebäudes 1 auslösen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das Reaktorgebäude 1 im Bereich 35 in der Höhe einer inneren Decke 36 dargestellt,

auf der Komponenten 37 abgestützt sind. Die Decke 36 schließt z. B. einen Raum 38 mit elektrischen Anlagen ein, die durch

Kabeltrassen 39 angedeutet sind. Die äußere Schale 40 des zwoilagigen Bereiches 35 ist gerundet geformt, so daß sie sich als Wölbung über die Oberfläche des Reaktorgebäudes 1 erhebt. Der Zwischenraum 41 enthält wiederum ein Füllmaterial. Die Fig. 6zeigt, daß das Reak.orgebäude 1 in einem Bereich 50 in der Nähe der Decke 36 auch über eine größere Höhe zweilagig

ausgebildet sein kann. Hierdurch wird nicht nur die Decke 36, sondern auch die darunterliegende Decke 51 geschützt. Die äußere

Schale 52 aus Faserbeton bildet mit der inneren Schale 53 aus Stahlbeton zwei aneinandergrenzende Hohlräume 54 und 55, die

ein Dämmaterial enthalten. Die dazwischenliegende Abstützung 56 ist so dimensioniert, daß bei unmittelbarer Einwirkung vonaußen keine beachtlichen Kräfte übertragen werden, da beim Lastangriff die innere Schale 53 die größere Nachgiebigkeitaufweist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.7 ist das Reaktorgebäude 1 im Bereich einer Ecke 60 und einer darunterliegenden

tragenden Decke 61 durch vorgefertigte Bauelemente geschützt. Das der Ecke 60 zugeordnete Bauelement 63 hat eine der Eckeangepaßte, im Querschnitt rechtwinklige Struktur. Die beiden Lagen 64 und 65 bestehen gleichermaßen aus Stahlfaserbeton mitgroßer Zähigkeit. Der Hohlraum 66 enthält ein Füllmaterial. Das Bauelement 63 sitzt allein durch sein Gewicht ausreichend fest?

auf dem Reaktorgebäude 1. Es bildet dort eine dämmende Schutzschicht, die bei Einwirkungen von außen an der exponierten

Stelle das Einleiten von Stoßbelastungen in das Reaktorgebäude 1 verringert. Das der Decke 61 zugeordnete Bauelement überdeckt den Ansatz der Decke 61 an der vertikalen Betonwand 71. Dort ist es mit

einem schwalbenschwanzähnlichen Fortsatz 72 in eine entsprechende Ausnehmung 73 eingelassen. Der nach dem Einsetzenvorhandene Spalt 75 kann zur Erhöhung <Jcr Festigkeit ausgefüllt werden, um einen formschlüssigen Halt des Bauelementes 70zu erreichen. Daneben sind aber auch andere Befestigungen der Bauelemente 63; 70 an dem Reaktorgebäude 1 denkbar.

Claims

1. Cebmjcto ν ιSetonwänden, insbesondere für eine kerntechnische Anlage, das Anlagur>*umponenten als Schutz gegen Einwirkung von außen einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Betorwände des Gebäudes im Bereich von exponierten Stellen zweilagig ausgebildet sind und einen gegebenenfalls mit einem Dämpfungsmaterial gefüllten Hohlraum bildet..

2. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der zweitägigen Wandbereiche über benachbaite Wandbereiche hinausragt.

3. Gebäude nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweitägigen Wandbereiche an Kanten und Ecken des Gebäudes vorgesehen sind und dort eine Abrundung bilden.

4. Gebäude nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zweilagige Wandbereiche im Bereich von im Gebäudeinneren gelegenen tragenden Decken vorgesehen sind.

5. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale der zweitägigen Wandbereiche aus Beton mit einem fasrigen Füllmaterial besteht.

6. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Hohlraumes eiwa gleich der Dicke einer Schale der zweilagigen Wandbereiche ist.

7. Gebäude nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweilagiger Wandbereich als vorgefertigtes Bauelement ausgebildet und an der Außenseite einer Betonwand befestigt ist.

8. Gebäude nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschalen des vorgefertigten Bauelementes so gestaltet und dimensioniert sind, daß bei lokalen Impulsbelastungen ein großes plastisches Deformationsvermögen mit Energieverzehr vorliegt.