DE1684617A1

DE1684617A1 - Behaelter aus Spannbeton

Info

Publication number: DE1684617A1
Application number: DE19671684617
Authority: DE
Inventors: Didier Costes; Eric Tomachevsky
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-06-20
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1971-08-05
Also published as: ES342028A1; BE699597A; LU53914A1; GB1159464A; FR1500056A; CH474813A

Description

Ρ«--3Γί·ϊ---ν-ν·!:,

München 22, Steinjd'orfstr. 10 410-12.487P 19.6.1967

Commissariat a 1'Energie Atomique, Paris (Frankreich)

Behälter aus Spannbeton

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter aus Spannbeton, insbesondere für Kernreaktoren mit einem an beiden Enden durch je einen Deckel abgeschlossenen, mittels um seinen Umfang gelegter helfen und einer zwischen den Deckeln ausgespannten Längsbewehrung unter Vorspannung gehaltenen dickwandigen Hohlzylinder und einer mit dem Hohlzylinder mittels an ihrer Außenseite befestigter Verankerungselemente verbundenen, eine Dichtungshaut bildenden inneren Hülle.

Bekanntlich muß ein solcher Behälter bei seinem oben erwähnten besonderen Einsatz dem hohen Druck des Kühlgases des Kernreaktors standhalten, der während des Reaktorbetriebes auf die Innenwände des Behälters einwirkt. Einer der Wege, dem Behälter genau die erforderliche Festigkeit zu verleihen, besteht in der Verwendung der Spannbetontechnik. Jedoch muß von dieser Technik in der Weise Gebrauch gemacht werden, daß der Beton keinerlei Zugspannung unterliegt, d.h., daß an jeder Stelle des Behälters nur Druckvorspannungen herrschen dürfen, die im Grenzfalle in bestimmten Gebieten zu Null werden, können.

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Bekannt ist weiter, daß man für einen vorgegebenen Beton, dem in einem Koordinatensystem mit den Zugspannungen als Abszisse und den Schubspannungen als Ordinate eine Sicherheitskurve genannte und theoretisch/experimentell ermittelte Kennlinie entspricht, zweckmäßig die HauptZugspannungen, denen der Beton ausgesetzt wird, in solcher V/eise festlegt, daß die Mohr'schen Spannungskreise rechts von dieser Kennlinie zu liegen kommen, ohne da/i es eine Überschneidung gibt. Der die Sicherheitskennlinie berührende und durch den Koordinatenursprung verlaufende Kreis umhüllt alle Zugspannungswerte und legt auf der Abszissenachse eine maximale Druckspannung fest, oberhalb deren der jeweilige Beton nicht mehr eingesetzt werden darf.

Auch für einen höheren Wert für die Maximalspannung läßt sich ein Mohr'scher Spannungskreis zeichnen, der die Kennlinie berührt und diesen Spannungswert einhüllt. Jedoch verläuft dieser Kreis nicht mehr durch den Koordinatenursprung. Dies bedeutet, daß man, um den jeweiligen Beton bei höheren Spannungen als den durch die erste graphische Darstellung bezeichneten verwenden zu können, den Wert für die Minimalspannunf vergrößern muß.

Die Erfindung hat einen Behälter aus Spannbeton zum Gegenstand, der die Realisierung genau dieser Bedingung gestattet.

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Dazu kennzeichnet sich ein Behälter der eingangs erwähnten Art durch eine in den Beton eingebettete Radialbewehrung, die dem Hohlzylinder in der Nähe der inneren Hülle eine zusätzliche Vorspannung in radialer Richtung aufprägt.

Die obige Anordnung besteht mit anderen Worten in der Ausnutzung des Poisson-Effektes, der in einem in Längsrichtung unter ^m Druck gesetzten Zylinder eine Zunahme der Dicke hervorzurufen versucht, unter Verhinderung dieser Dickenzunahme durch die in der Nähe der inneren Hülle in die Betonwandung eingelegte Radialbewehrung. In dem betrachteten Falle widersetzt sich die Radialbewehrung einer radialen Dehnung und wird durch den Poisson-Effekt angespannt, sobald der Behälter mittels der ihn umgebenden Reifen und der Längsbewehrung unter Vorspannung gesetzt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger in der ™ Zeichnung veranschaulichter Ausführungsformen für erfindungsgemäße Behälter, die als die Erfindung erläuternde, nicht aber einschränlende Ausführungsbeispiele zu verstehen sind, ergänzend beschrieben.

In der Zeichnung ist die

Fig. 1 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Behälter und die

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit aus der Fig. 1, die sich insbesondere auf die in der Zylinderwand vorgesehene Radialbewehrung bezieht; die 109832/0376

Pig. 3 und 4 veranschaulichen zwei andere Ausführungsformen für diese Bewehrung.

,»■ie man in den Figuren sieht, "besteht der in Rede stehende Behälter aus einem Hohlzylinder 1 , der an beiden Enden durch Deckel 2 und 3 abgeschlossen wird, die einen Raum 4 im Innern des Hohlzylinders 1 begrenzen, in dem der Kern eines in der Zeichnung nicht dargestellten Kernreaktors untergebracht sein kann. Dieser Behälter wird in Richtung seiner Achse und quer dazu vorgespannt, wobei die Längsvorspannung mittels einer Bewehrung 5 erzeugt wird, die den Zylinder 1 parallel zu seiner Achse durchsetzt und an den beiden Deckeln 2 und 3 mit Hilfe von Mitteln 6 und 7 befestigt ist, die eine Einstellung der Spannung der Bewehrung auf einen vorgegebenen V/ert ermöglichen, während die Vorspannung senkrecht zur Zylinderachse mit Hilfe von zylindrischen Reifen 8 erzeugt wird, die den Zylinder 1 in zu seiner Achse senkrechten

über
Ebenen umgeben und regelmäßig/seine Höhe verteilt sind.

Der von dem Zylinder 1 und den Deckeln 2 und 3 umschlossene Raum 4 wird gegen die innere Oberfläche des Zylinders 1 mit Hilfe einer zu dem Betonzylinder 1 koaxialen und daran anliegenden zylindrischen Hülle 9 isoliert, die mit dem Hohlzylinder 1 mit Hilfe von Verankerungsklammern 10 oder eines ähnlichen Systems eng verklammert ist, das nur eine geringe Eindringtiefe aufweist und dessen Aufgabe vor allem darin liegt, eine wirksame Verbindung zwischen dem Zylinder

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und der inneren Hülle 9 zu gewährleisten, damit diese etwaigen Verschiebungen des Zylinders 1 genau folgt. Die Hülle 9 spielt auf diese Weise die Rolle einer Dichtungshaut, indem sie den Beton des Zylinders 1 gegenüber dem den Reaktorkern durchquerenden Kühlgas und dem in dem Raum 4 enthaltenen radioaktiven Stoffen isoliert.

Erfindungsgemäß ist die Wand des Zylinders 1 in der Nähe der Hülle 9 mit einer Radialbewehrung, wie beispielsweise 11, versehen, die in der Zylinderwand eine zusätzliche Vorspannung inaadialer Richtung bestehen läßt. Zu diesem Zecke besteht, wie dies im einzelnen in der Pig. 2 angedeutet ist, die Bewehrung 11 aus Eisen oder anderen Verankerungselementen dieser Art, deren Länge größer ist als die der die Verbindung zwischen der Hülle 9 und dem Zylinder 1 herstellenden Klammern 10, wobei diese Eisen mit Mitteln versehen sind, die ihr Gleiten in der Zylinderwand verhindern, sobald diese über die Längsbewehrung 5 unter Druck gesetzt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Bewehrungseisen 11 an ihren beiden Enden 12 und 13 schwalbenschwanzartig aufgespalten und vüllig in den Beton eingebettet. Bei der Ausführungsvariante nach der JPig. 3 dagegen besteht die Bewehrung 11 aua Verankerungseisen, deren eines Ende unmittelbar mit der dem Beton zugewandten Außenseite der Hülle 9 verschweißt ist und deren anderes Ende H in analoger Weise wie zuvor aufgespalten ist. Bei dem Ausführungs-

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"beispiel gemä3 der Fig. 4 schließlich ist eine andere Variante vorgesehen, "bei der die Bewehrung 11 in Sacklöcher 15 der Hülle 9 eingeschraubt wird, bevor der den Zylinder 1 bildende Beton vergossen wird.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform ist die Radialbewehrung 11 rund um die Hülle 9 nach einem regelmäßigen Netz verteilt, dessen Kenngrößen von der zusätzlichen radialen Vorspannung abhängen, die man zu erzielen wünscht.

Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Bruchfestigkeit eines beliebigen Betons gegen reinen Druck R und die Bruchfestigkeit des gleichen Betons gegen reinen Zug R¹ sei , dann liegt bekanntlich das Verhältnis R/R^f für handelsüblichen Beton bei etwa 13· Die den obigen Werten R und R¹ entsprechende Kennlinie dieses Betons zeigt, daß die Minimalspannung Null ist, während die Maxialspannung 140 kg/cm nicht überschreiten darf.

Jedoch zeigt die Rechnung, daß für einen Behälter, dessen Zylinder einen Innenradius von 500 cm aufweist und in dem ein Innendruck von 90 kg/cm herrscht, die maximale Tangentialspannung sich auf 197 kg/cm beläuft, welcher Wert die zulässigen Sicherheitsgrenzen überschreitet. Für eine erfindungsgemäß vorgesehene radiale Vorspannung von 8,5 kg/cm zeigt die

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Rechnung, daß der maximale Spannungswert dann wieder in die zulässigen Grenzen fällt. Eine solche radiale Vorspannung entlang der mit der Dichtungshaut in Berührung stehenden Innenseite der Zylinderwand läßt sich mit Hilfe einer Bewehrung erzeuge: die aus Stahlstäben von 3>2 cm Durchmesser und 27 cm Länge besteht. Diese Armierung ist entsprechend einem Hetz mit quadratischen Maschen und einer Maschenweite von etwa 18 cm angeordnet. Im Vergleich dazu haben die Klammern 10 zur Verankerung der Hülle 9 mit äem Beton der Zylinderwandung 1 nur eine Tiefe von 5 cm.

Selbstverständlich ist die Erfindung in keiner Weise auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich der Erläuterung halber angegeben sind. Insbesondere ist zu beachten, da3 zu der durch die in den Beton der Zylinderwandung 1 eingelagerte Bewehrung erzielten radialen Vorspannung noch der Druck der die Abdichtungshaut bildenden inneren Hülle hinzukommt, die nach außen auf den Beton drückt. Man kann infolgedessen diesen zusätzlichen Druck in Rechnung stellen beim Verhindern eines Knickens der inneren Hülle infolge eines hinreichend engmaschigen Verteilungsnetzes für die Radialbewehrung und einer den jeweils herrschenden Beanspruchungen angepaßten Auswahl der Querschnitte dieser Bewehrung.

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Claims

Patentansprüche

M ^ Behälter aus Spannbeton, insbesondere für Kernreaktoren mit einem an beiden Enden durch je einen !Deckel abgeschlossenen, mittels um seinen Umfang gelegter Reifen und einer zwischen den Deckeln ausgespannten Längsbewehrung unter Vorspannung gehaltenen, dickwandigen Hohlzylinder und einer mit dem Hohlzylinder mittels an ihrer Außenseite befestigter Verankerungselemente verbundenen, eine Dichtungshaut bildenden inneren Hülle, gekennzeichnet durch eine in den Beton eingebettete Radialbewehrung, die dem Hohlzylinder in der Nähe der Hülle eine zusätzliche Vorspannung in radialer Richtung aufprägt.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die R dialbewehrung aus in den Beton eingebeulter» Eisen besteht, die zwecks Gleitverhinderung an mindestens einem Ende aufgespalten sind.
3· Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewehrung an einem Ende mit der Außenseite der inneren Hülle verschweißt ist.
4. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewehrung an einem Ende mit der Außenseite der

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inneren Hülle verschraubt ist.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewehrung in dem Hohlzylinder gemäß einem regelmäßigen Netz mit vorgegebener Maschenweite verteilt ist.

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