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Die Erfindung betrifft ein Bauwerk, insbesondere ein Bauwerk eines Kernkraftwerkes, wobei das Bauwerk mit einer äußeren Hülle ausgestattet ist. Die Erfindung bezieht sich vor allem auf ein Kernreaktorbauwerk mit Kernreaktor und Reaktorkuppel über dem Kernreaktor, wobei die Reaktorkuppel die äußere Hülle des Bauwerkes ist.
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Es besteht heutzutage zunehmend die Notwendigkeit, Bauwerke, insbesondere Bauwerke von Kernkraftwerken gegen Bedrohungen aus der Luft bzw. vor aufprallenden Flugobjekten zu schützen. Bei den aufprallenden Flugobjekten kann es sich insbesondere um abstürzende Flugzeuge oder um auftreffende Bomben oder Raketen handeln. Die bisher bekannten Schutzmaßnahmen – insbesondere für Bauwerke von Kernkraftwerken – lassen bezüglich ihrer Sicherheit zu wünschen übrig.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Bauwerk der eingangs genannten Art anzugeben, das vor Bedrohungen aus der Luft und insbesondere vor aufprallenden Flugobjekten effektiv und funktionssicher geschützt werden kann. Das erfindungsgemäße Bauwerk soll vor allem nach dem Aufprallen von Flugobjekten möglichst keine Zerstörungen und Beschädigungen an der äußeren Hülle aufweisen.
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Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung ein Bauwerk, insbesondere ein Bauwerk eines Kernkraftwerkes, wobei das Bauwerk mit einer äußeren Hülle ausgestattet ist,
wobei zum Schutz des Bauwerkes vor aufprallenden Flugobjekten ein Schutzmantel mit einem Abstand a vor der äußeren Hülle vorgesehen ist,
wobei der Schutzmantel als Gittermantel ausgebildet ist und wobei die Gitterstäbe dieses Gittermantels zumindest zum Teil bzw. zumindest teilweise aus Stahl bestehen
und wobei der Abstand a zwischen Gittermantel und äußerer Hülle 150 cm bis 550 cm beträgt.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die äußere Hülle des Bauwerkes einen Betonmantel bzw. Stahlbetonmantel aufweist. Die äußere Hülle eines solchen Bauwerkes besteht insbesondere aus den Außenwänden und/oder aus der oberen Abdeckung des Bauwerkes. – Bei den aufprallenden Flugobjekten kann es sich vor allem um abstürzende Flugzeuge und dergleichen sowie um auftreffende Bomben, Raketen und dergleichen handeln. Aufprallende Flugobjekte bezieht sich im Rahmen der Erfindung aber auch auf den Beschuss mit Projektilen, beispielsweise aus Panzerfäusten und dergleichen.
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Nach Erstellung des erfindungsgemäßen Schutzmantels bildet dieser gleichsam den Außenmantel des Bauwerkes und umgibt die äußere Hülle des Bauwerkes. Es empfiehlt sich, dass der Schutzmantel zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90% und bevorzugt zumindest 95% der äußeren Hülle des Bauwerkes bedeckt bzw. umgibt. Zweckmäßigerweise hat der Schutzmantel bzw. Gittermantel die gleiche Form bzw. im Wesentlichen die gleiche Form wie die äußere Hülle des Bauwerkes. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Schutzmantel zumindest bezüglich des größten Teils der äußeren Hülle den gleichen Abstand a bzw. im Wesentlichen den gleichen Abstand a zu der äußeren Hülle hat. Vorzugsweise sind die Gitterstäbe des Gittermantels parallel zueinander bzw. im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass die äußere Hülle des Bauwerkes keine tragende Funktion für den Schutzmantel übernimmt. Zweckmäßigerweise ist der Schutzmantel nicht bzw. nicht über abstützende Bauelemente mit der äußeren Hülle des Bauwerkes verbunden. Empfohlenermaßen ist der Schutzmantel gleichsam als selbsttragendes Tragwerk ausgebildet. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass der Schutzmantel eine separate Gründung bzw. ein separates Fundament aufweist, das vorteilhafterweise von dem Fundament des Bauwerkes unabhängig ist. Die Gründung des Schutzmantels kann als Flachgründung oder Pfahlgründung ausgeführt sein.
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Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauwerk ein Kernreaktorbauwerk mit Kernreaktor und Reaktorkuppel über dem Kernreaktor ist, wobei die Reaktorkuppel die äußere Hülle des Bauwerkes ist und wobei der Schutzmantel bzw. Gittermantel mit dem Abstand a vor der Reaktorkuppel angeordnet ist. Diese Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch ganz besondere Vorteile aus. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Reaktorkuppel des Kernreaktorbauwerkes halbkugelförmig bzw. im Wesentlich halbkugelförmig ausgebildet ist oder dass die Reaktorkuppel einen zylindrischen unteren Bereich sowie einen halbkugelförmigen bzw. kalottenförmigen oberen Bereich aufweist. Es empfiehlt sich, dass die Form des Schutzmantels bzw. Gittermantels an die Form der Reaktorkuppel angepasst ist und somit halbkugelförmig ausgebildet ist oder einen zylindrischen unteren Bereich sowie einen halbkugelförmigen bzw. kalottenförmigen oberen Bereich aufweist. Vorzugsweise hat der Schutzmantel in allen Bereichen bzw. in nahezu allen Bereichen den gleichen Abstand a bzw. im Wesentlichen den gleichen Abstand a zu der Reaktorkuppel. Zweckmäßigerweise umgibt der Schutzmantel zumindest 90%, bevorzugt zumindest 95% der Reaktorkuppel.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die äußere Hülle des Bauwerkes bzw. die Reaktorkuppel nachträglich mit dem Schutzmantel bzw. Gittermantel ertüchtigt ist bzw. wurde. Dann wird also der Schutzmantel bzw. Gittermantel nachträglich um ein bereits vorhandenes Bauwerk bzw. Tragwerk erstellt.
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Empfohlenermaßen beträgt der Abstand a 150 cm bis 550 cm, vorzugsweise 150 cm bis 350 cm und bevorzugt 150 cm bis 250 cm. Der Schutzmantel bzw. Gittermantel kann beispielsweise in einem Abstand von 200 cm vor der äußeren Hülle des Bauwerkes angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest der Großteil der Gitterstäbe des Gittermantels in Form von Stahlprofilen ausgeführt, vorzugsweise in Form von I-Stahlprofilen bzw. I-förmigen Stahlprofilen ausgeführt. Vorzugsweise sind dabei alle Gitterstäbe als Stahlprofile bzw. I-Stahlprofile ausgebildet. Zweckmäßigerweise beträgt bei den bevorzugt eingesetzten I-Stahlprofilen die Dicke des Steges und/oder die Dicke der Flansche 30 bis 90 mm, bevorzugt 40 bis 80 mm. Empfohlenermaßen beträgt die Höhe der I-Stahlprofile (parallel zum Steg gemessen) 100 bis 200 cm, bevorzugt 120 bis 180 cm. Vorteilhafterweise beträgt die Länge der Flansche der I-Stahlprofile 50 bis 130 cm, bevorzugt 60 bis 120 cm und besonders bevorzugt 70 bis 110 cm.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel bzw. Gittermantel eine Vielzahl von Gittersegmenten mit sich kreuzenden Gitterstäben aufweist und dass benachbarte Gittersegmente über die Enden bzw. Stirnenden ihrer Gitterstäbe miteinander verbunden sind, vorzugsweise miteinander verschraubt sind. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der gesamte Gittermantel bzw. im Wesentlichen der gesamte Gittermantel aus den genannten Gittersegmenten besteht. Zweckmäßigerweise beträgt die Länge eines Gittersegmentes 500 bis 1.000 cm, bevorzugt 600 bis 900 cm und besonders bevorzugt 650 bis 850 cm. Empfohlenermaßen beträgt die Breite eines Gittersegmentes 100 bis 500 cm, bevorzugt 200 bis 400 cm und besonders bevorzugt 250 bis 350 cm. Vorzugsweise weist ein Gittersegment in Längsrichtung zwei bis vier Gitterstäbe sowie in Querrichtung bzw. Breitenrichtung drei bis sieben Gitterstäbe auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Gitterstäbe parallel zueinander bzw. im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Es empfiehlt sich, dass die Gitterstäbe der Gittersegmente an ihren Stirnenden jeweils eine Stirnplatte aufweisen und dass benachbarte Gittersegmente über die Stirnplatten der Gitterstäbe mit einander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt sind. Die Verbindung der Gitterstäbe benachbarter Gittersegmente an ihren Stirnenden erfolgt also bevorzugt über Stirnplattenstoß.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Maschenweite (Achsmaß) des Gittermantels 50 bis 350 cm, vorzugsweise 80 bis 250 cm und bevorzugt 100 bis 200 cm beträgt. Die Maschenweite des Gittermantels kann beispielsweise 150 cm betragen. Zweckmäßigerweise sind die Maschen des Gittermantels als quadratische Maschen bzw. als rechteckförmige Maschen ausgebildet. Wenn die Maschen als nicht-quadratische rechteckförmige Maschen ausgebildet sind, bezieht sich die oben angegebene Maschenweite auf den größeren Abstand zwischen den Gitterstäben einer Masche.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest der Großteil der Gitterstäbe als Verbundprofile aus Stahl und Beton ausgebildet. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Steifigkeit des Gittermantels erzielt. Nach einer Aus führungsvariante sind die Verbundprofile als I-Stahlprofile bzw. als I-förmige Stahlprofile mit jeweils auf den beiden Flanschen des I-Profils aufbetonierten Druckgurten aus Beton bzw. Stahlbeton ausgeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante sind die Verbundprofile als innen ausbetonierte Hohlprofile aus Stahl ausgebildet. Die Hohlprofile aus Stahl können beispielsweise einen quadratischen bzw. rechteckigen Querschnitt aufweisen und mit Beton bzw. Stahlbeton ausbetoniert sein.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gittermantel von Spundwandprofilen gebildet wird. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass die Spundwandprofile eine Mehrzahl von U-förmigen Profilabschnitten aufweisen. Zweckmäßigerweise werden mehrere Spundwandprofile sandwichartig zu einem Spundwandpaket übereinander gelegt und zur Realisierung des Gittermantels eingesetzt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Maschen des Gittermantels durch am Gittermantel fixierte flächige Schutzelemente jeweils zumindest teilweise verschlossen ist. Empfohlenermaßen werden zumindest 50%, bevorzugt zumindest 70% und sehr bevorzugt zumindest 80% der Gesamtfläche des Gittermantels verschlossen. Vorzugsweise sind alle Maschen bzw. nahezu alle Maschen des Gittermantels durch diese flächigen Schutzelemente zumindest teilweise, bevorzugt vollständig verschlossen. Auf diese Weise wird gleichsam ein durchgehender Schutzmantel für das Bauwerk bzw. für das Kernreaktorbauwerk realisiert. Dadurch wird das Bauwerk bzw. Kernreaktorbauwerk effektiv vor allem auch gegen Beschuss mit Projektilen, beispielsweise aus einer Panzerfaust, geschützt. – Bei den flächigen Schutzelementen kann es sich insbesondere um Abdeckplatten aus Metall bzw. Stahl und/oder Stahlbeton- bzw. Stahlverbundplatten handeln. Nach einer Ausführungsvariante können Stahlplatten bzw. Stahlbleche auf den Gittermantel aufgeschweißt sein. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante handelt es sich bei den flächigen Schutzelementen um aufbetonierte Stahlbeton- oder Stahlverbundplatten. Der Beton kann dabei zusätzlich mit Metallfasern bzw. Stahlfasern und/oder Kunststofffasern bewehrt sein.
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Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform sind die flächigen Schutzelemente als Betonplatten aus mikrobewehrtem Beton ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist ein flächiges Schutzelement bzw. eine Abdeckplatte zumindest aus Zement und Betonzuschlag gebildet und als Bewehrung ist zumindest eine Bewehrungsmatte mit einer Mehrzahl von einander beabstandeten Bewehrungsgittern vorgesehen, wobei zumindest der Großteil der Gitterstränge der Bewehrungsgitter einen Durchmesser bzw. eine Dicke von 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 3 mm und bevorzugt von 1 bis 2,5 mm aufweist. Dieser mikrobewehrte Beton zeichnet sich durch eine sehr vorteilhaft hohe Duktilität aus. Die Maschenweite der Bewehrungsgitter in dem mikrobewehrten Beton beträgt 5 mm bis 50 mm, vorzugweise 5 mm bis 35 mm und bevorzugt 5 mm bis 25 mm.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschen des Gittermantels durch zwischen den Gitterstäben, vorzugsweise durch zwischen den I-Stahlprofilen eingelegte Verfüllelemente, bevorzugt sandwichartig übereinander eingelegte Verfüllelemente verschlossen sind. Bei diesen Verfüllelementen kann es sich insbesondere um Stahlprofile bzw. Stahlblechprofile handeln.
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Eine empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel bzw. Gittermantel möglichst wenig bzw. keinen Kontakt zu der äußeren Hülle des Bauwerkes hat. Zweckmäßigerweise ist der Schutzmantel bzw. Gittermantel nicht an der äußeren Hülle des Bauwerkes fixiert. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Schutzmantel bzw. Gittermantel ein bodenseitiges Fundament aufweist und zweckmäßigerweise keine Verbindung zu der äußeren Hülle des Bauwerkes besteht. – Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass der Schutzmantel so dimensioniert wird, dass aufprallende Flugobjekte abgehalten werden und die gesamte Anprallenergie dabei durch den Schutzmantel, insbesondere durch plastische Deformation des Schutzmantels, aufgenommen wird. Die ursprüngliche äußere Hülle wird entweder nicht beeinflusst oder nur durch kleinere Trümmerteile beaufschlagt, deren Anprall jedoch ohne nachteilhafte Folgen für das Bauwerk ist. An der ursprünglichen äußeren Hülle sollten allenfalls örtliche Schäden auftreten, die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der äußeren Hülle bzw. des Bauwerkes nicht beeinträchtigen und ein Penetrieren des Flugobjektes nicht zulassen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen Bauwerke und vor allem Bauwerke von Kernkraftwerken gegen Bedrohungen aus der Luft bzw. vor aufprallenden Flugobjekten effektiv und funktionssicher geschützt werden können. Durch den erfindungsgemäßen Schutzmantel wird erreicht, dass bei einem Aufprall von Flugobjekten keine nachteilhaften Erschütterungen in die äußere Hülle des Bauwerkes eingeleitet werden. Von besonderem Vorteil ist, dass der erfindungsgemäße Schutzmantel relativ einfach und zügig montiert werden kann ohne dass Bauarbeiten an der ursprünglichen äußeren Hülle des Bauwerkes erforderlich sind. Damit ist allenfalls eine geringe Ausfallzeit für den Betrieb des jeweiligen Bauwerks und insbesondere eine geringe Abschaltzeit eines Kernreaktors verbunden. Für den erfindungsgemäßen Schutzmantel bzw. Gittermantel können einzelne Komponenten weitgehend vorgefertigt werden und auch insoweit kann eine geringe Montagezeit realisiert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schutzmantels bzw. Gittermantels über einer Reaktorkuppel eines Kernreaktorbauwerkes,
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2 einen Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach 1,
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3 einen Schnitt B-B durch den Gegenstand nach 2,
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4 einen Schnitt durch den Schutzmantel bzw. Gittermantel in einer anderen Ausführungsform,
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5 den Gegenstand nach 4 in einer weiteren Ausführungsform,
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6 den Gegenstand gemäß 5 in einer abgewandelten Ausführungsform und
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7 einen Schnitt C-C durch den Gegenstand der 6.
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In der 1 ist ein als Kernreaktorbauwerk 1 ausgebildetes Bauwerk dargestellt, wobei das Kernreaktorbauwerk 1 einen nicht dargestellten Kernreaktor und über dem Kernreaktor eine Reaktorkuppel 2 als äußere Hülle aufweist. Die Reaktorkuppel 2 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Stahlbetonmantel. Zum Schutz des Kernreaktorbauwerkes 1 vor aufprallenden Flugobjekten ist ein als Gittermantel 3 ausgebildeter Schutzmantel mit einem Abstand a vor der Reaktorkuppel 2 vorgesehen. Der Abstand a zwischen dem Gittermantel 3 und der Reaktorkuppel 2 mag im Ausführungsbeispiel 200 cm betragen. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand a in allen Bereichen des Gittermantels 3 bzw. in allen Bereichen der Reaktorkuppel 2 gleich groß. Zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel weist der Gittermantel 3 ein nicht näher dargestelltes bodenseitiges Fundament auf und der Gittermantel 3 hat im übrigen vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel keinen Kontakt zur Reaktorkuppel 2. Empfohlenermaßen ist die Form des Gittermantels 3 an die Form der Reaktorkuppel 2 angepasst. Dementsprechend weist der Gittermantel 3 einen zylinderförmigen unteren Bereich 4 auf sowie einen kugelschalenabschnittsförmigen oberen Bereich 5 auf. Im Ausführungsbeispiel nach 1 bestehen die Gitterstäbe 6 des Gittermantels 3 aus Stahl und zumindest der größte Teil der Gitterstäbe 6 ist parallel bzw. im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. – Es ist noch darauf hinzuweisen, dass vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel die Reaktorkuppel 2 nachträglich mit dem Gittermantel 3 ertüchtigt wurde.
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Insbesondere der 2 entnimmt man, dass empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel der Gittermantel 3 von einer Vielzahl von Gittersegmenten 7 mit sich kreuzenden Gitterstäben 6 gebildet ist. In 2 weist ein solches Gittersegment 7 in Längsrichtung zwei Gitterstäbe 6 auf sowie in Querrichtung fünf Gitterstäbe 6. Solche Gittersegmente 7 werden zweckmäßigerweise vorgefertigt und dann am Montageort montiert. Aus einer vergleichenden Betrachtung der 2 und 3 ergibt sich, dass im Gittermantel 3 benachbarte Gittersegmente 7 über die Stirnenden ihrer Gitterstäbe 6 miteinander verschraubt sind. Dazu weisen bevorzugt und im Ausführungsbeispiel die Gitterstäbe 6 an ihren Stirnenden jeweils eine Stirnplatte 8 auf und die Gitterstäbe 6 sind über diese Stirnplatten 8 mittels Schrauben 9 miteinander verschraubt. Die Verbindung der Gitterstäbe 6 benachbarter Gittersegmente 7 erfolgt also zweckmäßigerweise über Stirnplattenstoß. In der 3 ist im Übrigen erkennbar, dass nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Gitterstäbe 6 als I-Stahlprofile bzw. I-förmige Stahlprofile mit zwei Flanschen 10 und die beiden Flansche 10 miteinander verbindendem Steg 11 ausgebildet sind.
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Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Maschen 12 des Gittermantels 3 durch am Gittermantel 3 fixierte flächige Schutzelemente verschlossen. Eine entsprechende Ausführungsform zeigt die 4. Bei dieser Ausführungsform ist eine Stahlbetonplatte 13 als flächiges Schutzelement auf die Gitterstäbe 6 bzw. auf die I-Stahlprofile aufbetoniert. Zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel sind an die I-Stahlprofile Verbindungselemente angeschlossen, die im Ausführungsbeispiel als Kopfbolzendübel 14 ausgebildet sind und die in die Stahlbetonplatte 13 hineinragen.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit flächigen Schutzelementen zum Verschließen der Maschen des Gittermantels 3. Die flächigen Schutzelemente werden hier von Verfüllelementen in Form von Stahlblechprofilen 15 gebildet, die sandwichartig zwischen den Gitterstäben 6 bzw. zwischen den I-Stahlprofilen eingelegt sind. Auf der linken Seite der 5 ist im Übrigen dargestellt, dass ein Gitterstab 6 nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Verbundprofil aus Stahl und Beton ausgebildet sein kann. Dazu ist hier das Verbundprofil als I-Stahlprofil mit jeweils auf den beiden Flanschen 10 aufbetonierten Druckgurten 16 aus Stahlbeton ausgeführt.
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In den 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Hier sind Spundwandprofile 17 als flächige Schutzelemente anstelle der die Gitterkonstruktion bildenden I-Profile angeordnet. Es ergibt sich dadurch eine komplett geschlossene Hülle. Die Spundwandprofile 17 weisen U-förmige Profilabschnitte 18 auf. Die Spundwandprofile 17 sind ebenfalls sandwichartig angeordnet und zwar alternierend längs und quer (siehe vergleichende Betrachtung der 6 und 7).
