DE2240343A1 - Verbundbauweise fuer hochbeanspruchte waende im kernkraftwerksbau - Google Patents

Description

Anmelderι Berlin, den Io·1.1972

Porkerl;, Alois _{Λ Λ} . _ΛΛ , _Α

Jieiche, Günter 2240343

Ehomasch, Horst
Gißke, Ehriiardt
Jankowski, Peter
Lützkendtorf* Gerhard
Miölsch, Walter
Popien, Norbert

Zustellungsbevollmächtigter i

Deutsche Bauakademie .

Institut fnr Industriebau
- Informationsstelle 1o4· Berlin ■ ·

Hannoversche Str 3o

Yerbundbauweise für Lochbeanspruchte Wände im Kernkraft-

warksbau _____

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Die Erfindung betrifft eine Stahlblöchzellen-Beton-Verbund-

für hochbeanspruchte Wände im Kernkraftwerksbau. ist bekannt, daß hochbeanspruchte Wände) von Druckräumen im_ Kernkraf"twerksbau in Stahlbeton oder Spannbeton mit einseitiger StahlBlechverkleidung hergestellt werden. Bei dieser Ausfülirung dient der Stahl- oder' Spannbeton mis tragendes Element und zum biologischen Schutz, die im Druckraum angeordnete StahlblecMverkleidung als gasdichte !Schale und zur Oberflächenvergütung. Bewehrungsmatte^ Bewehrungskörbe oder Einzelstabbewehrung werden in verlorene oder normale Schalung unterschiedlichster Ausführung verlegt. Die Stalilblechverfcleidung wird mit der Bewehrung fest verbunden- und dient für den Betoniervorgang als einseitige Schalung. Ferner sind für hochbeanspruchte Wände von Druckräuiaen in Kernkraftwerksbau Spannbeton-D^uckbehälter sowie Stahlbehälter mit Betonauskleidungen oder äußeren Betonumhüllungon als biologischer Schutz bekannt.

Die im allgemeinen Industriebau z#B· Brücken- tind Tunnelbau bekannten Verbundkonstruktionen sind wegen der bei hochbeanspruchten Wänden von Druckräumen im. Kernkraftwerksbau auftretenden hohen statischen und funktionellen Anforderungen

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nicht geeignet.

Die Ausführung hochbeonspruchter Wände von Druckräuinen im Kernkraftwerksbau aus Stahlbeton mit einseitiger Blechverkleidung als gasdichte Schale, bringt wegen des relativ hohen manuellen Arbeitsaufwandes eine Reihe von Nachteilen mit sich, die im besonderen zu einer unvertretbaren langen Bauzeit und einer großen Arboitskräftekonzentrütion auf der Baustelle führen und eine Vielzahl von Arbeitsgängen auf der Baussteile bzw· am Hinbauort erfordern. Im einzelnen handelt es sich dabei uu

- die Herstellung der Bewehrungskörbe- und -matten, deren automatisierte Fertigung auf Hehrpunktschweißanlagen wegen der großen Durchmesser der Bewehrungsstäbe z. Z. nicht möglich ist. Die dafür ¹^i-for da rl ich Gn Schweißautomaten erfordern einen großen Irivestitionsaufwand und fiine unvertretbar hohe elektrische Arschlußleistung·»

- die Montage der Bewehrungskörbe einsohl, der Vermessung,

- das Herstellen der Verbindungsstöße zwischen dem Körbenv Eine Rationalisierung unter Beibehaltung der vorhandenen konstruktiven Lösung bringt nur geringe Vorbesserungen.

.- da3 Befeirbigen der Stahlverkleidung und das Verschweißen der einzelnen kleineren Blechtafeln untereinander·,

- das Vermessen und den .Einbau der Versatzteile ( Rohrdur ch< führungen usw.),

- das Einschalen,

- das Sandstrahlen und das Aufbringen des Korrosionsschutzes,

- das Ausschalen,

- die umfangreichen Nacharbeiten an den Versatatellsn«

Diesa Arbeiten müssen alle, bedingt durch die gegenseitige' Abhängigkeit, nacheinander erfolgen. Nur das Bowehrungsskelett kann in Form eines Bewehrungskorbes auf- der Baustelle vorgefertigt v/erden. Das vorherige Erstellen der

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BAO

Bauwerksteile (Wände, Stützen, Da.ch, Kranbahn) bringt durch dia schwierige Einorcuung der Stützen in die Wände einen erheblichen ökonomischen Mehraufwand und wirft zahlreiche arbeitsaufwendige und,schwierig au lösende technische Probleme auf. Dadurch ergibt sich sin Arbeiten im. Freien mit starker Witterun&sabhängigkeit (z.B» Kranstrill stand infolge Wind); die bauwerksgebundeiien Krane können nicht eingesetzt werden*

Spannbetondruckbehälter werden vorzugsweise für rötationssymmetrisehe Behalten? angewendet· Ais IT achteil macht sich hauptsächlich der hohe Vorspannavtfwand auf der Baustelle ■bemarkbjir, speziell bei dicken Wänden der hohe Spannstahl« bedarf· ' '

Bei Sfeahlbehältern ergeben sich sehr große Blechdickan, deren Verschweißung auf der Baustelle auf erhebliche Schwierigkeiten stößt,

£weck der Srfindung ist es, neben der Verminderung der vor-' besohriebemen Mängel eine erhebliche Verkürzung der Bauzeiten und damit eine frühere Energieabgabe an das Netz zu erreichen, durch Steigerung der Arbeitsproduktivität "bei den Bauprozessen Baukapazitäten für andere Vorhaben freiicusetgen und du:?ch Vünrinderung des Kosten- und Materialaufwandes zusätzliche Produktionsressourcen zu erschließen·

Dar»Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundbau-■flreise ;Cür hochbeansjoruchte Wände im Kernkraftwerksbau au finden, die d\irch Veränderung der konstruktiven Bewehrung uricl Einsparung aufwendiger Arbeiten auf der Baustelle besonders auch der Solialungsarbeiten die technischen, technologischen und ökonomischen Forderungen im Kernkraftwerks-"bau optimal erfüllt»

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem hochbeanspruchte VJwndo im Kernkraftwerksbau aus vorgefertigten, vorzugsweise wandholien Stahlblechzellen aus sich im.

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Abstand gegenüberliegenden konstruktiv tragenden äußeren „Stahlblechen bestehea, die an statisch erforderlichen Punkten Verbundmittel, Aussteifungselemente und vollwandige und/oder fachworkartige Verbindun&sebenen haben und deren Zwischenraum mit Beton verfällt ist·

Die St"iilblGGiizellen werden wit einem Bezugssystem, vorzugsweise Markierungspunkten, verseilen, mit Versatzteilen komplettiert, auf der Baueteile zu Wänden und/oder zu kompletten fiauneiniieiten zusammengesetzt und in bekannter Weise miteinander verschweißt, wofcei die Stahlblechselle für den Betoni-srvorgang außerdem als Schalung cJLent. Durch, die vorgeschlagenen Stahlblechseilen sowie durch das Einbringen einer Vorspannung in den Verbundquerschnitt werden die erhöhten Anforderungen an die Rißsirherheit des Betons im Kernkraftwerksbau erfüllt. Durch die Ausbildung als Stahlblechzelle kann mit einfachen Mitteln die Wand kraftschlüssig an vor-'handene Stützen angeschlossen werden, oder die Stützen von der Wand kraftjjchlüssig umschlossen v/erden· Weitere Merkmale der Erfindung sind, daß der Fußpunkt der Ötahlblechzellijn mit einem Vermessungsfestpunkt vorzugsweise einem zur Zwangszentrierung ausgebildeten Stahlelement verbunden ist, und daß unter Ausnutzung der Kriechfreudigkeit des jungeji Betons auf den Verbundquerschnitt eine ' Belastung vorzugsweise durch eine ungleichförmige zeit&Lch begrenzte Tempsraturbolastung vorzugsweise durch in die Stahlblechzellen verlegte Dampfrohrleitungen,, die die später im Betriebszustand auftretenden hohen Temperaturspannungen positiv beeinflußt, aufgebracht ist und daß in den Dampfrohrleitungen nach Abschluß des Dampfprozesses Spannglieder geführt sind.

Die besonderen Vorteile dar eriindorisehen Stahlzellen-Beton- Verbundweise für hochbeanspruchte Wände ergeben sich daraus, daß die Bauzeitngegenüber einer rundstahlbewehrten monolithischen Ausführung um ein wesentliches gesenkt werden kann, daß dine Entflechtung der Baustellenprozesse

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eintritt und ©ine arh.8 bliche Steigerung der Arbeitsproduktivität erreicht wird. Durch die Ausbildung der Stahlblechzelle als tragendes Element in Verbindung mit Beton kann ■ die bisherige aufwendige Rundetaiiibewehrung einschließlich ' der .aufwendigen BaustellenVorfertigung, der dafür erforderlichen Montage- und Vermessungsarbeiten, der- Verbindungen der Bewehrungskörbe untereinander und der arbeitsintensive Einbau tfon Versatzteilen sowiö da» Inbringen der Stahlblechverkieidung auf der Baustella entfallsn. Schalarbeiten entfallen vollständig·

Dia Vorfertigung der fertigungstechnisch ähnlichen Stahlblechzellen in einer Fertigungslinie in der stationären-Industrie gestattet den Einsatz von hochproduktiven Mechanismen und Verfahren und ermöglicht gleichzeitig die Komplettierung der Stahlblechzellen mit technologischen und bautecJxnisehen Einbauteilen und eine automatisierte bzw» hochmechanisierte Teil- bzw. Vollkonservierung bereits in der Vorfertigung. Ss entfallen auf der Baustelle umfangreiche Arbeiten wie Einbau-, Vermessungs- und Konservierungsarbeiten und die Nacharbeiten werden auf ein Minimum reduziert« Die vorgefertigten Stahl ti lechzeilen werden auf der Baustelle» nur montiert, vermessen, verschweißt und ausbetoniert. Dadurch wird auch eins Kontinuität im Betoniervorgang erreicht. Dia. Anwendung dieser Bauweise gestattet das vorherige Erstellen der Bauwerkshülle, wodurch die Herstellung der Wände witterungsunabhängig ausgeführt werden kann. Somit tritt eine Verringerung der witterungsabhängigen Verlustzeiten ein. Hierbei erweist sich auch als vorteilhaft, daß die beuwerksgiäbundenen Krane für Baumontagezwecke ausgenutzt werden können·

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Reduzierung der Arbeitskräfte auf der Baustelle, wodurch sich gleichzeitig die erforderlichen Aufwendungen für Baustelleneinrichtungen, soziale Betreuung, Gesundheitsschutz usw. vermindern.

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Die Erfindung noil nachstehend an einem Au.sführungsbeiapiel erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Pig· 1 Aufteilimp einer hochbeanspruchten Wand in i3tahlblechzeilen

Fig. 2 ein a Grundform einer Stahlblechzelle mit eingebauten Vorsatsteilen

Fig. 3 einen Schnitt A - A durch Fig. 1 mit Darstellung des Stoßes und Anschluß an die Stütze

Fig.- 4- eine isometrische Darstellung dar Blechaussteifung mit Verbundmitteln

Fig. 5 die Ausbildung des Faßpunktes.

Die hochbeanspruchte Wand 1 wird entsprechend Fig. 1 in möglichst größengleicke Abschnitte aufgeteilt, wobei von produktionsbödingten Blechbreiten ausgegangen wird, so daß eine hochmechanisierte bzw. teilautomatisierte Vorfertigung möglich ist. Neben dem H&uptSortiment Fig. 2 können durch Wandsprünge, Stützen, Eckanschlüssa u.a. fertigungstechnisch ähnliche Sondereiemento erforderlich werden.

Der Querschnitt der Stahl-Blechzellen 2 entsprechend Fig. 3 besteht aus zwei Stahlblechen 4 mit aufgeschweißton Ausßteifungswinkeln 6 und Verbundinittel 8, die durch horizontale ■und vertikale Fachwerk- oder Vollwandträger 5 zu formtreuen Zellen 2 verbunden werden.

Dabei haben die Stahlbleche 4 die Normalspannungen aus der Belastung aufzunahmen, die Verbundmittel 8 dienen zur Übertragung der Schubkräfte zwischen Beton und Stahlblech. Dam 3etcn werden die auftretenden Druck- un^. Querkräfte zugewiesen. Als Aussteifung der Bleche dienen Winkelprofile 6, die mit Ve.rbundmitteln 8 versehen sind Fig. 4. Die Aussteif ungswinkel 6 v/erden gleichzeitig als Stoßlasche 7 verwendet. Die Formtreue der Stahlblech- Seilen 2 wird hier durch Fachwerkträger oder tfOllwanci.träger erreicht, die auch zur Querkraftübertragung herausgezogen werden können. Durch die Vorfiertigung der Stahlblechzellen 2 in einem

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stationären Betrieb können hochproduktive Mechanismen und Verfahren, wie Bolzenschvveißgörät, tei!automatisierter Bischzuschnitt, Schweißstreue u.a= eingesetzt werden. Weiterhin werden die Stahiblechsellen 2. hier mit Versatzteilen 9u3Eomplettiert ¥ig. 2, die nach vorgegebenen Markierungspunkten 14 sxif. der Staiilblechzelle 2 eingesetzt wurde3i, so ilaS auf der Baustelle durch .ßinmessen dieser Markierungen 14 ebenfalls die genaue ?üage aller Versatzteile 9 garantiert ist-*

(Transport zwischen Horsteilerbetrieb und Baustelle erfolgt vorzugsweise auf dem Schienenweg, wobei kleine Stahlblechzellen in Paletten zusammengefaßt werden können, Die Montage der Stahlblechzellen wird mittels Autokran durch geführt· Bauwerksg'äbundene Krane 3 können durch das vorherige Erstellen der Bauwerkshülle ebenfalls dafür eingesetzt wardenl Nach dem Absetzen auf ein ausgerichtetes Profilraster 15 entspr. Fig. 5, erfolgt das Vermessen nach den gleichen Markierungen 14, die schon in der Vorfertigung benutzt wurden« Die Stoßlaschen 7 werden verschweißt und danach erfolgt unter Berücksichtigung des Schalungsdruckes des Betons das Betonieren. Nach Srh'ärten des Betons wird der Verbundquerschnitt voll wirksam·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   it^Verbundbauweiee für hochbeanspruchte Wände (1) im Kernkraftwerks bau dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgefertigte» vorzugsweise wandhaohe Stahlblechzelle (2) aue sich im Abstand gegenüberliegenden, konstruktiv tragenden, äußeren Stahl blechen (4) besteht, die an statisch, ßf erforderlichen Rinicten Verbundmittel (S), Aussteifungsal^iueniie (6) und vollwandige und/oder fachwerk art ig β Verbindung!*ebenen (5) hat und deren Zwischenraum mit Beton verfüllt ist,

   2· Verbundbauweise für hochbeansprucht© Wände (1) im Kera-I'xaftwerksbau nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zvx Aussteifung der konstruktiv tragenden, äußeren Stahlbleche (4) Ausstaifungselemente(6), vorzugsweise Winkel,-Flachstahl mit aufgeschweißten Verbundmitteln(8), vor- \ augsweise Bolzen und/oder Hundstahlschlangen und an den Innenseiten der !Stahlbleche (4) vor schweißbare Stoßlaschen angeordnet sind·

   3· Verbundbauweice für hochbeanspruchte Wände (1) im Karnkraftwerksbau nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Stahlblechzelle (2) eine Vorspan/-nung vorzugsweise mit Vorspanngliedern und/oder mit - ähnlichem eingetragen ist«

   4. Verbtodbauweise für hochbeanspruchte Wände (1) im Xernkraftwerksbau nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß durch eine entsprechende Dimensionierung des Stahlbleches (4) und der Elemente der Verbindungsebena (5) in diese eine größere elastische Verformung durch den Schalungedruck des frischen Betons und/oder andere Maßnahmen als die im Beton durch Schwinden bzw. Schrumpfen eintretende Verformung eingetragen ist.

   5· Verbundbauweise für hochbeanspruchte Wände (1) im Kernkraftwerksbau nach Anspruch. 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblechzollen (2) in der Vorfertigung mit Versatzteilen (3) wie Rohrdurchführungen, Wiren, Konsolen u»ä, komplettiert sind.

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   6» Verbund bauweis a für hochbeanspruchte Wände (1) im liernkrafbworksbau nach Anspruch. 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die» für die Bauwerkshülle vorhandenen Stahl'beton-(1o) und/oder Stahlstützen (11) von den Stahlblechzellen (2) eingeschlossen und/oder angeschlossen sind.

   7* Verbundbauweiise für hochbeanspruchte Wände (1) im Kernkraftwerks bau nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß für das Einbauen der Versatzteiihe (9)» der Ausstsifungselemante (6) und der Verbindungsebenen (5) in die Stahlblechzellen (2) und für die Montage derselben sov/ie für die Überwachung des Bauwerkes auf dem Stahlblech (4) ein Meßbezugssystem vorzugsweise bestehend aua Markierungspunkten (14) angeordnet ist·

   8. Verbundbauweise für hochbeanspruchte Wände (1) im Kernkraftwerksbau nach Anspruch Ί bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Fußpunkt der Stahlblechzellen (2) mit einem Vermessungsfestpunkt vorzugsweise einem zur Zwangszentrierung ausgebildeten Stahlelement (15) verbunden ist.

   9- Verbundbauweise für hor.hbeansprucn.te Wände im Kernkraftwerksbau nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmittel (8) an den Endpunkten oder an anderen statisch erforderlichen Punkten z.B. als starre Dübel konzentriert sind.

   1o. Verbundtiauweise für hochbeanspruchte Wände (1) im Kernkraftwerksbau nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausnutzung der Kriechfreudigkeit des jungen Betons auf den Verbundquerschnitt eine Belastung vorzugsweise duraih eine ungleichförmige, zeitlich begrenzte Temperaturbelastung vorzugsweise durch in die Stahltleclizellen (2) verlegte Dampfrohrleitungen (13), die die später im Betriebszustand auftretenden hohen Temperaturspannungen positiv beeinflußt, eingetragen ist.

   11· Verbundbauweise für hochbeanspruchte Wände (1) im Kern-

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   -!Kraftwerksbau nach Ansxjruch 1o dadurch gekennzeichnet, d*B in den Dampfrohrleitungen (13$) nach Abschluß dos Dampfprozessos ßpannglieder geführt sind·

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