DE2335483A1

DE2335483A1 - Behaelter, insbesondere druckbehaelter fuer kernreaktoren, und verfahren zum errichten derselben

Info

Publication number: DE2335483A1
Application number: DE19732335483
Authority: DE
Inventors: Poll Andres Van Der; Morris Schupack
Original assignee: POLL ANDRES VAN DER
Current assignee: POLL ANDRES VAN DER
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1974-01-31
Also published as: CA1007068A; FR2192594A5; JPS4952431A; IT991732B; JPS5238601B2; ES415991A1; SU495846A3; BR7304675D0

Description

Die Erfindung betrifft verhältnismässig grosse und aus Beton bestehende Bauwerke, welche als Gehäuse, Druckbehälter und dergleichen verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Vorspann-Anordnung für Gehäuse oder Behälter der vorstehend genannten Art als auch ein verbessertes Verfahren zum Errichten von Bauten dieser Art.

Auf bestimmten technologischen Gebieten besteht Bedarf an verhältnismässig grossen Gehäusen oder Druckbehältern hoher Festig-

309 8 8 5/0517

keit. Bei Umsetzung von Kernenergie in elektrische Energie haben die bei Fehlfunktion oder im Falle eines Unfalls etc. entstehenden Strahlungsgefahren den Aufbau besonderer Behälter oder Gehäuse erforderlich gemacht. Die baulichen Erfordernisse sind besonders streng* bei unter Druck arbeitenden Wasser-Kernreaktoren, bei welchen die unter verhältnismässig hohem Druck arbeitenden Bauteile Gefahrenquellen der Strahlungsenergie darstellen.

Für Druck-Wasser-Reaktoren vorgesehene und aus Beton gefertigte Behälter bekannter Form weisen einen vergleichsweise dickwandigen, zylindrischen und senkrecht stehenden Abschnitt auf, welcher durch einen material einheitlich angesetzten gewölbten Dachabschnitt abgeschlossen ist. Der zylindrische Abschnitt weist einen Innendurchmesser von etwa 39,6 m, eine Höhe von etwa 50,3 m und eine Wanddicke von etwa 1,2 m auf. Der gewölbte oder domförmige Dachabschnitt besitzt vergleichbare Dicke und einen Radius von etwa 19,8 m -33,5 m. Der Bau wird material einheitlich mit einer Fundamentplatte mit einem Durchmesser von etwa 45,7 m und einer Dicke im Bereich von 2,7 m - 3,0 m gegossen. Ein am Umfang vorgesehener Tunnel oder Kanal ermöglicht den Zugriff zu an der Basis befindlichen Spannglied-Verankerung en und wird material einheitlich mit dem Bau im Bereich des Fundaments gegossen. Um sicherzustellen, dass der Bau im wesentlichen undurchlässig gegenüber Gasen und Flüssigkeiten ist, wird die Innenwand des Baues bzw. des Gehäuses mit einer Stahlplatte einer Dicke von etwa 6,3 mm ausgekleidet.

Kernreaktorgehäuse dieser Form sind verschiedenen Belastungen ausgesetzt. Auf dem Gehäusekörper einwirkende Aussenlasten können

- 3 309885/0517

aus Totlasten und Wechsel- bzw. Arbeitslasten bestehen, sie können durch Wind, Tornados oder Wirbelstürme oder durch Erdbebenerschütterungen bedingt sein. Darüber hinaus ist ein Druckwasserreaktor unter Bedingungen des Versagens Innendrücken oder Innenbelastungen ausgesetzt, welche es erforderlich machen, dass das

2 Reaktorgehäuse einem Innendruck von etwa 4,2 kp/cm widersteht.

In der Praxis wurden zur Aufnahme dieser Lasten geeignete Betonbauten unter Verwendung von mittels Nachspannung durchgeführter Vorspannverfahren als auch unter Verwendung herkömmlicher Betonbewehrungen errichtet. Dabei wird der Bau in Gerüst- bzw. Skelettform errichtet, indem zunächst eine innere Metall auskleidung, der Form des Baues angepasst, hergestellt wird. Mehrere zur Aufnahme der Spannglieder dienende Rohrleitungen werden dann entlang derjenigen Positionen angeordnet, welche durch die zum Anlegen der Vorspannung dienenden Spannglieder eingenommen werden. Herkömmliche Verstärkungs- oder Bewehrungsmittel werden gleichfalls angeordnet. Nachfolgend wird Beton eingebracht, woraufhin die Spannglieder in die Rohre eingeführt, verspannt und verankert werden.

Verschiedene geometrische Anordnungen der Spannglieder wurden bisher zur Anwendung gebracht. Jede dieser geometrischen Anordnungen sieht eine getrennte bzw. im wesentlichen unabhängige Spanngliedanordnung für den senkrecht stehenden zylindrischen Abschnitt und eine unabhängige Anordnung für den gewölbten Dachabschnitt vor. Diese Anordnung sieht vor, dass Verankerungspositionen im Bereich eines Kanals an der Basis des Aufbaues vorgesehen sind, dass sich ein Ringbalken oder Ringträger in Form eines am Umfang verlaufenden erweiterten Wandabschnittes am oberen Ende des zylindrischen Abschnittes des Gehäuses befindet und dass sich mehrere Pfeiler

309885/0517

-A-

oder Streben in Längsrichtung zwischen dem Ringträger und der Fundamentplatte erstrecken. Mehrere geradlinig und vertikal sich erstreckende Spannglieder sind zwischen dem am Fundament vorgesehenen Kanal und dem Ringträger vorgesehen und schaffen eine vertikale Vorspannungskomponente für den zylindrisch geformten Abschnitt. Mehrere bügeiförmige Spannglieder sind in Horizontalebenen und unter vertikalem Abstand entlang des zylindrisch geformten Abschnittes an den Pfeilern verankert und erzeugen eine radiale Vorspannung für den zylindrisch geformten Abschnitt. In gleicher Weise erstrecken sich mehrere Spannglieder durch die Dicke des gewölbten Dachabschnittes, d.h. zwischen verschiedenen Positionen des Ringträgers und erzeugen sowohl horizontale als auch vertikale Vorspannungskräfte für den Dachabschnitt.

Ausgehend von dieser grundsätzlichen Anordnung wurden verschiedene Weiterbildungen bereits vorgeschlagen. So hat man beispielsweise auf die bügeiförmigen Spannglieder verzichtet und durch Spannelemente ersetzt, welche zwischen dem Ringträger und dem am Fundament vorgesehenen Kanal verankert sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die einen Winkel mit der Horizontalen einschliesst. Mit Hilfe dieser Anordnung können sowohl vertikale als auch radiale Kraftkomponenten an zylindrisch geformten Gehäuseabschnitten angelegt werden. Bei einer weiteren geometrischen Anordnung von Spanngliedern bestehen die zur Vorspannung des Dachabschnittes dienenden Elemente aus länglichen Spanngliedern, welche auf einer Position am Kanal befestigt sind und sich über eine bzw. entlang einer Ringlinie über den gewölbten Dachabschnitt erstrecken und vertikal an eine andere Position des Kanals zurückgeführt sind. Die letztgenannte Anordnung ermöglicht die erwünschte

3 09885/0517

"" 5 —

Vorspannung am Dachabschnitt und die vertikale Vorspannung am zylindrischen Abschnitt. Indessen ermöglicht sie keine radiale Vorspannung am zylindrisch geformten Abschnitt des Bauwerkes.

Das Errichten eines Baues dieser Form ist verhältnismässig' komplex bzw. umständlich und kostenaufwendig, was die zum Errichten erforderliche Zeit betrifft, d.h. die Stundenzahl. Insbesondere bestehen Beeinträchtigungen oder Überschneidungen mit gleichzeitig errichteten, in der Nähe vorgesehenen Bauwerken. Zudem erfordern die bisher bekannten geometrischen Anordnungen von Spanngliedern eine verhältnismässig grosse Anzahl dieser einzelnen Spannelemente. Nicht nur die Kosten dieser Spannglieder liegen sehr hoch, ausgedrückt in Arbeitsstunden, auch die zum Einbau und zum Spannen dieser Spannelemente erforderlichen Kosten sind beträchtlich. Das Spannen eines Spanngliedes ist bei als bekannt anzusehenden Anordnungen als verhältnismässig mühsam zu bezeichnen und erfordert, dass das Bauwerk mit einer Arbeitsplattform versehen und ein leichter Zugriff an den Spannelementen ermöglicht ist. Die bekannten Anordnungen erfordern die Verwendung einer grossen Anzahl von Spanngliedern am gewölbten Abschnitt und am zylindrischen Abschnitt, wobei die Spannglieder sowohl am Ringträger bzw. Ringgürtel als auch entlang der vertikalen Streben zu verankern sind. Diese Arbeiten sind auf einer verhältnismässig grossen Höhe über dem Boden unter vergleichsweise engen Bedingungen durchzuführen. Die Befestigung des an den Punkten der Verankerung erforderlichen Bewehrungsstahls als auch das Einbringen von Beton sind bei diesen Konstruktionen nur unter Schwierigkeiten und unter hohen Kosten durchzuführen. Wie vorstehend erwähnt, sind die bügel förmigen Spannglieder an den vertikal sich

309885/0517

erstreckenden Pfeilern oder Streben befestigt. Um zum Zwecke der Nachspannung an diese Spannglieder zu gelangen, muss die Errichtung weiterer Baukörper oder Bauteile im Bereich des Behälters oder Gehäuses aufgeschoben werden. Anderenfalls müssen Öffnungen oder Löcher an den benachbarten Bauwerken vorgesehen sein, um das Nachspannen vornehmer^ zu können. Die erstgenannte Lösung kann zu einer kostenaufwendigen Verzögerung im Aufbau des Gesamtwerkes führen, während die zweitgenannte Lösung zu zusätzlichen Kosten führt, d.h. zu denjenigen Kosten, die beim Einbringen von Öffnungen oder Löchern an daneben befindlichen Bauwerken entstehen.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein mit Vorspannung zu versehenes, verhältnismässig grosses Bauwerk zu schaffen, welches aus zylindrischen und gewölbten Abschnitten zusammengesetzt ist und welches den vorgenannten Nachteilen nicht ausgesetzt ist.

Insbesondere soll ein verbesserter Behälter für einen Atomreaktor und ein Verfahren zu seiner Herstellung geschaffen werden.

Der Aufbau eines aus Beton zu fertigenden, zylindrische und gewölbte Abschnitte aufweisenden Bauwerkes, insbesondere eines Gehäuses für einen Kernreaktor, soll vergleichsweise weniger Arbeitsstunden als auch weniger zur Erzielung von Vorspannung dienende Spannglieder erfordern.

Ein erfindungsgemäss gefertigtes, zylindrische und gewölbte Abschnitte aufweisendes Bauwerk ist mit mehreren länglichen Spann-

— 7 —

3 09885/0517

gliedern versehen, welche auf gleicher Längsposition verankert sind. Das Bauwerk in Form eines Kernreaktorbehälters weist eine verbesserte Einrichtung auf, um zur Führung von Spanngliedern dienende Rohre innerhalb einer Wand des Behälters zu führen. Innerhalb des verbesserten Betonbauwerkes gemäss der Erfindung befindet sich eine Auskleidung und eine verbesserte Vorrichtung, mittels welcher zur Bewehrung oder Verstärkung des Betons dienende Mittel im Bereich einer Aussenfläche des Bauwerkes angeordnet sind. Das nach einem verbesserten Verfahren gemäss der Erfindung unter Nachspannung errichtete, Vorspannung aufweisende Bauwerk, so beispielsweise in Form eines verbesserten Druck'behälters, bedarf keiner Pfeiler oder Streben und keines Ringträgers zum Verankern der Spannelemente.

Das Nachspannen kann in vorteilhafter Weise in einer zentralen Position und im wesentlichen unabhängig von beeinträchtigenden Wetter bedingungen durchgeführt werden. Die Auskleidung für das Bauwerk wird zunächst in Form von Segmenten oder Abschnitten vorgeformt, welche nachfolgend errichtet und miteinander verbunden werden. Der verbesserte Druckbehälter eignet sich zum Aufbau mittels Beton-Schlupfverfahren. Der Behälter verbesserter Konstruktion ist mit vergleichsweise weniger vorgespannten Spanngliedern und weniger Verankerungspunkten zu errichten, als bisher bei bekannten Anordnungen erforderlich waren. Ein gemäss der Erfindung gefertigtes, im wesentlichen aus Beton hergestelltes Bauwerk ist in der Lage, vergleichsweise schweren seismischen Belastungen als auch starken Windbelastungen etc. zu widerstehen.

3 0 9 88 5 /05 1-7

Ein erfindungsgemässes Bauwerk weist einen senkrechten und durch eine Längsachse durchsetzten Gehäusekörper auf. Mehrere längliche und zum Anlegen einer Vorspannung dienende Spannglieder erstrecken sich kontinuierlich auf der gesamten Länge des Gehäusekörpers innerhalb der Wand desselben. Dabei verlaufen die Spannglieder zwischen ersten und zweiten Verankerungspunkten, welche bezüglich Längsrichtung auf im wesentlichen gleicher Position vorgesehen sind. Die Spannglieder sind vorgesehen, um sowohl Längsais auch Radialkräfte entlang der gesamten Baulänge des Gehäusekörpers auszuüben.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse in Form eines Reaktorbehälters einen senkrecht angeordneten zylindrischen Abschnitt und einen material einheitlich mit diesem verbundenen gewölbten und halbkugelförmigen Abschnitt auf. Der gewölbte Abschnitt erstreckt sich vom oberen Ende des zylindrischen Abschnittes und bildet einen Verschluss für den Behälter. Das Bauwerk steht auf einem horizontalen Fundament und weist einen am Umfang verlaufenden Kanal auf, der sich am zweiten Ende des zylindrisch geformten Abschnittes im Bereich des Fundaments erstreckt. Mehrere zum Anlegen von Vorspannung dienende, längliche Spannglieder erstrecken sich kontinuierlich und in der Folge von einer Verankerungsposition am Kanal in schraubenförmiger Bahn um den zylindrischen Abschnitt, in kreisförmiger Bahn um den halbkugelförmigen Abschnitt und wiederum in schraubenförmiger Bahn um den zylindrischen Abschnitt, wobei sie in einen zweiten Verankerungspunkt am Kanal bzw. am dem Fundament zugeordneten Tunnelkörper münden.

309885/0517

Erfindungsgemäss wird ein Behälter, insbesondere ein Druckbehälter, errichtet, indem mehrere längliche und zum Aufnehmen der Vorspannungs-Spannglieder dienende Rohrleitungen in einer Reihe bzw. Formation so angeordnet werden, dass sich jedes der Spannglieder innerhalb des zugeordneten Rohres von einer Verankerungsposition an einem ersten Ende des Bauwerkes über eine schraubenförmige Bahn an ein zweites Ende auf erhöhter Position des Bauwerkes erstreckt. Die Spannglieder bzw. -elemente erstrecken sich nachfolgend in einer durch einen Kreisbogen eines Verschlusskörpers gebildeten Bahn und von dort in Form einer schraubenförmigen Bahn an das erste Ende des Bauwerkes. An dieser Position ist jedes Ende der länglichen Spannglieder verankert. An diesem Ende werden die Spannglieder gespannt. Beton wird um die die Spannglieder aufnehmenden Rohrleitungen in Form einer Wanddicke gegossen und bildet einen zylindrischen Abschnitt, der am oberen bzw. zweiten Ende durch einen als Teil der Hohlkugel ausgebildeten Abschnitt verschlossen ist. Längliche Spannglieder sind in jede der Rohrleitungen eingeführt und werden am ersten Ende des Bauwerkes verankert. An jedem der Spannglieder wird eine zum Anlegen von Vorspannung dienende Kraft angelegt.

Gemäss weiteren Merkmalen des Verfahrens zur Herstellung eines Bauwerkes werden zunächst mehrere Abschnitte bzw. daubenförmige Körper hergestellt, welche nach ihrem Zusammensetzen im wesentlichen die Form des Druckbehälters einnehmen. Die einzelnen Daubenkörper weisen mehrere Zapfen oder Stifte auf, welche sich von einer Fläche der Dauben erstrecken. Mehrere Abschnitte länglicher, die Spannglieder aufnehmender Rohrkörper werden an den

- 10 -

309885/0517

Zapfen oder Stiftkörpern jedes Daubenkörpers befestigt. Die Daubenkörper oder Abschnitte werden nachfolgend in einer der Form des fertigen Bauwerkes angepassten Weise zusammengefügt. Die Abschnitte der einzelnen, die Spannglieder aufnehmenden Rohrabschnitte werden anschliessend miteinander verbunden und bilden in ihrer Gesamtheit längliche Leitungen, welche sich auf der Länge des darin befindlichen Spanngliedes erstrecken.

Die vorstehend genannten Vorteile tragen einzeln oder in Kombination zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe bei.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines nachgespannten, Vorspannung aufweisenden Bauwerkes gemäss der Erfindung unter offenliegender Darstellung der Spanngliedanordnung;

Fig. 2 ist eine Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung unter Darstellung eines der zum Anlegen von Vorspannung dienenden Spannglieder;

Fig. 3 ist eine vergrösserte Teilansicht einer Anordnung der

in
Reihe von/Fig. 1 dargestellten Spannglieder;

Fig. 4 ist eine durch die Mitte des Bauwerkes gelegte Teil-Längsschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung;

- 11 -

309885/0517

Fig. 5 ist eine vergrösserte Schnittansicht von Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Teilansicht eines der Form des Bauwerkes angepassten Körpers unter Darstellung von Daubenkörpern und daran befestigten Leitungsabschnitten zur Aufnahme der Spannglieder;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer Rohrleitung und darin befindlicher, zum Anlegen von Vorspannung dienender Spannglieder aus mehreren Kabeln; und

Fig. 8 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung unter Darstellung einer Reihe von Spanngliedern gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 und 4 derselben ist ein aufrechtstehender, aus Beton gefertigter Gehäusekörper 20 dargestellt, welcher aus einem hohlzylindrisch geformten Abschnitt 22 und aus einem gewölbt geformten Abschnitt 24 besteht. Der domartig bzw. gewölbt geformte Abschnitt 24 ist am ersten bzw. oberen Ende des zylindrisch geformten Abschnittes material einheitlich mit diesem verbunden und bildet eine Hülle. Gemäss Darstellung besitzt der Abschnitt 24 die Form einer Teil-Hohlkugel, insbesondere die Form einer Halbkugel. Der aus Beton bestehende zylindrische Abschnitt 22 ist auf einer Betondecke bzw. einem Fundament 26 gegossen, das sich am zweiten oder unteren Ende des vertikal gerichteten Aufbaues befindet. Ein aus Beton gefertigter Tunnel bzw. Kanal 28 ist material einheitlich mit dem Fundament 26 gefertigt und erstreckt sich am zweiten bzw. unteren Ende des Fundaments um dieses.

- 12 -

309885/0517

Eiri Hauptteil der Wanddicke des zylindrischen Abschnittes 22 ist auf den Kanal aufgesetzt. Wie nachfolgend ausführlich erläutert, ermöglicht der Kanal Zugriff zu den Verankerungspunkten, um sowohl das Nachspannen als auch das Verankern der Spannglieder des Aufbaues vornehmen zu können.

Um den Aufbau im wesentlichen undurchlässig gegenüber Dämpfen, Gasen und Flüssigkeiten zu gestalten, welche zufällig aus dem herkömmlichen, innerhalb des Aufbaues befindlichen Druckwasser-Kernreaktor 30 entweichen könnten, ist eine aus Stahl bestehende Auskleidung 32 vorgesehen (Fig. 4 - 6). Die Auskleidung besteht beispielsweise aus einer Stahlplatte einer Dicke von etwa 6,3 mm, welche an die Innenfläche des Aufbaues angepasst ist. Der Einbau der Auskleidung wird erleichtert, wenn der zylindrische Teil der Auskleidung aus daubenförmigen Teilen bzw. vertikal sich erstreckenden Abschnitten gefertigt wird, so aus den Abschnitten 80, 82 und 84 und indem der gewölbte bzw. domförmige Teil aus kugelförmigen Abschnitten zusammengesetzt wird. Wahlweise kann der zylindrische Teil der Auskleidung aus ringförmigen Segmenten oder Abschnitten zusammengefügt werden. Die Abschnitte werden nach ihrem Zusammensetzen beispielsweise durch Schweissen miteinander verbunden. Das Errichten der Auskleidung wird erleichtert, wenn man die Auskleidungssegmente bzw. -abschnitte versteift. Die Versteifung der Auskleidung wird beispielsweise vorgenommen, indem man Abschnitte aus dem Material der Auskleidung und einer Lage von Beton zusammensetzt. Diese zusammengesetzten Abschnitte oder Segmente besitzen eine Dicke im Bereich von etwa 15,2 - 45,7 cm. Die Betonschicht 36, welche das Errichten der verhältnismässig dünnwandigen Auskleidung erleichtert, ist mittels mehrerer radial sich

- 13 -

309885/0517

erstreckender und verstärkender Zapfen 38 an der Auskleidung befestigt. Die Zapfen 38 sind an der aus Platten bestehenden Auskleidung bzw. am zugeordneten Auskleidungsabschnitt mittels Schweissverbindung oder dergleichen befestigt und erstrecken sich von der Auskleidung 32 durch die Dicke der äusseren Betonschicht 36 und durch die Dicke der Betonwand 40 nach aussen an eine Position in der Nähe der Aussenfläche dieser Betonwand.

Mehrere längliche,Vorspannung erteilende, nachgespannte Spannglieder 42 erstrecken sich kontinuierlich über die Baulänge des Gehäusekörpers zwischen Verankerungspunkten, die sich am zweiten oder unteren Ende des zylindrischen Abschnittes 22 befinden. Jedes der Spannglieder erstreckt sich in einer im wesentlichen schraubenförmigen Bahn zwischen einer ersten Verankerungsposition am Kanal 28 entlang einer Ringlinie 44 und einer zweiten Verankerungsposition. Die Ringlinie umfasst eine Ebene, die sich durch die Zwi— schenfläche zwischen dem zylindrischen Abschnitt 22 und dem gewölbten Abschnitt 24 erstreckt. Die länglichen Spannglieder erstrecken sich kontinuierlich von einer Position an der Kreis- bzw. Ringlinie 44 in bogenförmiger Bahn um den gewölbten Abschnitt 24 bis zu einer zweiten Position an der Ringlinie. Von dort erstrecken sich die Spannglieder kontinuierlich in einer im wesentlichen schraubenförmigen Bahn bis zu einer zweiten Verankerungsposition am Kanal 28. In Fig. 2 ist ein längliches Spannglied 42 dargestellt, dessen erster Abschnitt 46 mit einem Ende an einer ersten Position 48 am Kanal 38 verankert ist. Der Abschnitt 46 erstreckt sich zwischen dieser Position 48 und der Kreis- bzw. Ringlinie 44. Der Abschnitt 46 verläuft in einer im wesentlichen schraubenförmigen Bahn um eine Längsachse 50 des Aufbaues. Obwohl der durch die schrau-

- 14 -

309885/0517

2335A83

benförmige Bahn des Abschnittes 46 bezüglich einer den Gehäusekörper (Fig. 3) durchsetzenden Horizontal ebene 52 eingeschlossene Winkel verschieden gross sein kann, hat sich herausgestellt, dass ein Winkel von etwa 45 vorzugsweise zur Anwendung gebracht wird, um vertikale und radiale Kraftkomponenten von im wesentlichen gleicher Grosse zu erhalten und um Spannungsverluste während des Spannens zu reduzieren. Das Spannglied 42 (Fig. 2) weist einen Abschnitt 54 auf, welcher sich durch eine kreisförmige Bahn zwischen ersten und zweiten Positionen an der Ring- bzw. Kreislinie 44 erstreckt. Das Spannglied ist fernerhin mit einem materialeinheitlich bestehenden Abschnitt 56 ausgestattet, der sich zwischen dem Ringzug bzw. der Ringlinie 44 und einer zweiten Verankerungsposition 58 am Kanal 48 erstreckt. Der Abschnitt 56 erstreckt sich in vergleichbarer Weise in schraubenförmiger Bahn zwischen dem Ringzug bzw. der Ringlinie und der Verankerungsposition 58 und ist

ο vorzugsweise unter einem Schraubenwinkel von 45 gelegt. Mehrere derartige Spannglieder sind innerhalb der Wanddicke des Aufbaues angeordnet, wie Fig. 1 erkennen lässt.

Die durch die länglichen Spannglieder auf den Gehäusekörper ausgeübten Kräfte bestehen aus auf die Achse 50 gerichteten Radialkräften und aus vertikal gerichceten Kräften, welche denjenigen Zugkräften entgegenwirken, die an der Wand des zylindrisch geformten Abschnittes 22 über die am gewölbten Abschnitt ausgeübten Kräfte entstehen und die Neigung besitzen, den gewölbten bzw. domförmigen Abschnitt vorn zylindrischen Abschnitt abzuheben. Die vorstehend genannten Gegenkräfte werden am zylindrischen Abschnitt durch die schraubenförmig gelegten Abschnitte 46 und 56 jedes Spanngliedes

- 15 -

3098 8 5/0517

ausgeübt. Darüber hinaus übt der bogenförmige Abschnitt 54 jedes Spanngliedes eine radiale und eine vertikale Kraftkomponente am gewölbten Abschnitt des Aufbaues aus.

Jedes der sich durch den Aufbau erstreckenden Spannglieder besteht beispielsweise aus Bündeln von Stahllitzen, welche in Form eines einzelnen Stahlkabels gelegt oder geflochten sind. Ein Spannglied dieser Bauform ist in Fig. 7 dargestellt. Das Kabel 60 besteht aus gelegten bzw. gewickelten Bündeln 61 aus Litzen innerhalb eines halbstarren Metallrohres 62. Die Rohre erstrecken sich entlang der Spannglieder durch die Wanddicke des Aufbaues. Beim Aufbau des Gehäusekörpers nehmen die Rohre 62 diejenigen Positionen ein, welche den zugeordneten Spanngliedern zugewiesen sind. Gemäss Fig. 5 sind die Metallrohre in zwei oder mehr radial getrennten Lagen angeordnet, die sich im wesentlichen vertikal erstrecken. Da diese Lagen die Ringlinie 44 kreuzen, ist eine Gesamtheit von vier Lagen dem gewölbten Abschnitt des Aufbaues zugeordnet. Jedes der die Spannglieder aufnehmenden Rohre besteht aus Abschnitten, welche an den Zapfen 38 vor Errichten der Auskleidung sabschnitte befestigt werden. Die Metallrohre 42 werden an den Zapfen 38 befestigt, beispielsweise mittels Umschnürung mit Drähten. Die Rohrabschnitte sind an jedem der Auskleidungsabschnitte angeordnet. Bei Zusammenbau der Auskleidungsabschnitte bilden sie eine Vielzahl länglicher Rohre zur Aufnahme der Spannglieder und nehmen vorbestimmte Positionen entlang des Aufbaues ein. Die Abschnitte eines einzelnen länglichen Rohres werden nach Zusammenfügen desselben mittels herkömmlicher Verbindungselemente 86 (Fig. 6) miteinander verbunden. Wahlweise können die Rohre oder Leitungen nach Errichten des Auskleidungskörpers an

- 16 -

309885/0617

diesem zusammengesetzt werden. Jedes der Rohre erstreckt sich zwischen einer ersten Verankerungsposition am Kanal 28 und einer zweiten Verankerungsposition am Kanal entlang des jeweiligen Spanngliedes. Der Kanal 28 bildet einen Tunnel 63, welcher einen "Zugriff an den Rohren bzw. Leitungen ermöglicht, um das Spanngliedkabel in das Rohr einzuführen und um nachfolgend die Spannglieder nachzuspannen und zu verankern.

Zusätzlich zu der das Nachspannen ermöglichenden geometrischen Anordnung der Spannglieder ist nahe der Aussenfläche der Betonwand 40 eine Betonverstärkung bzw. -bewehrung vorgesehen. Diese Anordnung besteht aus mehreren Stahlringen 70 (Fig. 4 und 5), welche in Horizontal ebenen angeordnet sind und sich innerhalb der Dicke der Betonwand 40 erstrecken. Darüber hinaus sind mehrere vertikal sich erstreckende und bewehrende Stangen 72 im Bereich der Stahlringe 70 vorgesehen. Die Stangen 72 werden vor dem Eingiessen der Betonwand 40 durch geeignete Mittel, so durch Spanndrähte oder dergleichen, an den radial sich erstreckenden Zapfen 38 befestigt. Die Zapfen 38 übernehmen infolgedessen mehrere Funktionen einschliesslich der Verankerung der Auskleidung an der Betonwand 40, der Befestigung der Betonschicht 36, der Versteifung der Betonwand 40 und der Führung und Halterung der die Spannglieder aufnehmenden Rohre. Darüber hinaus bilden sie eine Abstützung und Halterung für die versteifenden Stahlringe 70 und die Stangen 72.

Der vorstehend beschriebene Aufbau wird errichtet, indem zunächst das aus Beton bestehende Fundament 26 und der Kanal 28 materialcinheitlich gegossen werden. Nachfolgend werden die zylindrischen

- 17 -

309885/0517

und aus Stahl bestehenden Daubenkörper oder Abschnitte je mit einer Betonschicht 36 (Fig. 5) ausgebildet, um die relativ dünnwandige Auskleidung 32 während des Aufbaues abzusteifen. Die Rohrabschnitte werden anschliessend an den Zapfen 38 befestigt, wonach die Daubenkörper bzw. Abschnitte der Auskleidung in einer dem fertigen Gefüge entsprechenden Form zusammengesetzt werden. Die zylindrischen Abschnitte werden entlang ihrer Stosskanten oder Verbindungen miteinander verschweisst. Dies geschieht, indem man einen Spalt innerhalb der Betonschicht freilässt, um den für die Schweissausrüstung erforderlichen freien Raum zur Verfugung zu haben. Die zum Schweissen erforderlichen Zwischenräume der Betonschicht werden nach dem Schweissen gefüllt, wenn der Beton für die Betonwand 40 eingebracht wird. Die für die Spannglieder vorgesehenen Leitungen oder Rohre sind in der dargestellten Lage angeordnet, um die erwünschte Spannglieder-Geometrie zu erzielen. Die die Spannglieder aufnehmenden Rohre wurden in zuvor beschriebener Weise durch geeignete Mittel entlang ihrer Baulänge an den Zapfen 38 fixiert. Nach dem Zusammenbau der Auskleidungsabschnitte werden die Rohrleitungsabschnitte miteinander verbunden, wonach die bewehrenden bzw. verstärkenden Bügel 70 und Stangen 72 in ihre Position eingebracht und durch geeignete Mittel an den Zapfen 38 verspannt werden. Die zur Bildung der Aussenfläche der Betonwand 40 dienenden Formen oder Verschalungen werden anschliessend angeleg't, wonach der Beton eingegossen wird. Verschiedene Verfahren zum Einbringen des Betons können zur Anwendung gebracht werden. Das beschriebene skelettförmige Spannglied- und Bewehrungssystem ermöglicht und erleichtert die Formverfahren mit Betonschlupf. Die Spannglieder werden zunächst geschmiert, um die Reibung zwischen den Spanngliedern und den Rohrleitungen zu reduzieren. Anschliessend werden

- 18 309885/OS17

sie in jedes der Rohre an verschiedenen Positionen des Kanals eingeschoben. Dabei wird so vorgegangen, dass zunächst ein verhältnismässig leichtes Kabel bzw. ein Tau mittels Druckluft durch das Rohr gedruckt wird. Dieses erste Kabel wird befestigt und verwendet, um ein verhältnismässig schweres Kabel durch das zugeordnete Rohr hindurchzuziehen. Diese Schritte werden in der Folge mit jeweils , schwereren Kabeln wiederholt, bis ein Kabel ausreichender Festigkeit erreicht ist, um das Spannglied durch das Rohr hindurchzuziehen. Das Spannglied wird am Kabel befestigt, geschmiert und anschliessend durch die Rohrleitung gezogen, bis es sich auf der gesamten Länge des Rohrs erstreckt. Jedes der Spannglieder wird nachfolgend unter Verwendung hydraulischer Stempel nachgespannt und in seiner Position verankert, um die erwünschte Vorspannung zu erreichen. Eine Verguss-Verbindung wird nachfolgend in die Leitung eingedrückt und dichtet das Spannglied ab, um Oxydierung und Rostbildung zu verhindern.

Obwohl verschiedene Spanngliedanordnungen erfindungsgemäss zur Anwendung gebracht werden können, hat es sich herausgestellt, dass

. vier Arten von Spanngliedern insbesondere geeignet sind, einen verhältnismässig starken Druck am Punkt der Berührung oder Zwischenfläche zwischen den material einheitlich geformten gewölbten Abschnitten und den zylindrisch geformten Abschnitten anzulegen. Jede

, Art dieser Spannglieder besteht aus mehreren einzelnen Spanngliedern, welche symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen Vertikalebene gelegt sind. Dieser verhältnismässig grosse Druck ist in vorteilhafter Weise verwendbar und wirksam, um Verformungen der vorgenannten Abschnitte in den Bereichen dieser Ebene aufzunehmen bzw. entgegenzuwirken. In Fig. 8 ist eine Draufsicht einer Spann-

- 19 -

309885/0517

glied anordnung dieser Form dargestellt. Jedes der Spannglieder 74, 76, 78 und 80, zum Zwecke vereinfachter Darstellung der Spanngliedreihe wiedergegeben, stellt eine Familie von Spanngliedern dar. Zum Zwecke der Erläuterung ist der Aufbau durch imaginäre Vertikalebenen 90 und 92 aufgeteilt. Der Aufbau ist fernerhin in Quadranten I, II, III und IV unterteilt. Die'genannten Quadranten besitzen einen Winkel von 45 bezüglich dieser Ebenen. Eine Familie von Spanngliedern ist symmetrisch bezüglich der Vertikal ebenen 90 oder 92. So tritt beispielsweise die Familie 74 von Spanngliedern im Bereich der Linie 44 in den Quadranten I ein und tritt an einem entgegengesetzten Punkt im Quadranten III aus dem gewölbten Abschnitt wieder aus. In vergleichbarer Weise tritt die Familie der durch das Spannglied 76 dargestellten Spannglieder entlang der Bogenlinie aus dem Quadranten II in den gewölbten Abschnitt ein und tritt am entgegengesetzten Quadranten IV wieder aus. Die Spannglieder 78 und 79 treten entlang der Bogenlinie aus dem Quadranten III und dem Quadranten IV in den gewölbten Abschnitt ein und treten entlang der Bogenlinie an der. entgegengesetzt befindlichen Quadranten I und II wieder aus. Diese Symmetrie der Anordnung hat zur Folge, dass die Spannglieder von der Achse 50 in Richtung-der Linie 44 nach aussen gerichtet gebündelt oder verdichtet werden.

Der vorstehend beschriebene Aufbau bietet mehrere Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen. Infolge des beschriebenen Aufbaues ist die Anzahl der einzeln benötigten Spannglieder reduzierbar. Infolgedessen ist auch die Anzahl der erforderlichen Verankerungen vermindert. Dies stellt einen Kostenvorteil hinsichtlich der Aus- ■ rüstung und hinsichtlich der benötigten Arbeit dar. Bei Errichtung des vorstehend beschriebenen Aufbaues sind keine Gewölberinge und

- 20 -

309885/0517

Streben erforderlich. Es wird der beim Einbringen des Betons und beim Spannen der Spannglieder erforderliche Arbeitsaufwand herabgesetzt. Das Errichten des Gehäusekörpers geschieht infolgedessen innerhalb einer vergleichsweise kürzeren Zeit. Die Arbeitskosten werden darüber hinaus beträchtlich reduziert, da die Arbeit nicht auf freiliegenden Flächen durchzuführen ist, wenn die Spannglieder eingebaut und vorgespannt werden. Dies bringt mit sich, dass keine besonderen Maßnahmen hinsichtlich des Wetters zu treffen sind, dass keine Gerüste oder Bühnen zu errichten sind, dass keine Beeinträchtigung der Arbeit durch angrenzende Bauten vorliegt und dass kein Hebering am Gehäusekörper angelegt werden muss. Der beschriebene Aufbau besitzt grössere Endfestigkeit bzw. erhöhten Bruchwiderstand. Darüber hinaus wurde erfindungsgemäss eine vereinfachte Anordnung der Spannglieder- und Bewehrungselemente geschaffen und wurde das zum Betongiessen verwendete Gerüst hinsichtlich seines Aufbaues vereinfacht.

309885/0517

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1 .) Behälter, dessen Wände aus Beton gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere längliche vorspannende Spannglieder (42) innerhalb der Behälterwand kontinuierlich auf der Baulänge des Behälters zwischen ersten und zweiten, auf gleicher Längsposition befindlichen Verankerungspunkten erstrecken, um auf im wesentlichen der gesamten Länge des Behälterkörpers eine Radialkraft anzulegen.
2. Druckbehälter aus Beton, welcher aus einem hohl zylindrisch geformten Abschnitt und aus einem auf ein Ende des zylindrischen Abschnitts aufgesetzten und als Behälterverschluss dienenden tcilkugclförmigen Abschnitt besteht, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere vorspannende längliche Spannglieder (42) zwischen ersten und zweiten Verankerungspunkten am zweiten Ende des zylindrisch geformten Abschnitts kontinuierlich auf der Länge des Behälters durch dessen Wand erstrecken und am zylindrisch geformten Abschnitt eine senkrecht zur Längsachse desselben stehende Kraft anlegen.
3. Druckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder so angeordnet sind, dass sie senkrecht zur Längsachse stehende und parallel zu dieser verlaufende Kräfte am zylindrischen Abschnitt anlegen.

- 22 -

309885/0517
4. Druckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannglieder in schraubenförmiger Bahn durch den zylindrisch geformten Behälterabschnitt erstrecken.
5. Druckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die länglichen Spannglieder sowohl durch den zylindrisch geformten Abschnitt als auch durch den kugelförmigen Abschnitt erstrecken.
6. Druckbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kugelförmige Abschnitt Teilkugelform besitzt und dass sich die Spannglieder in einer einen Kreisbogen beschreibenden Bahn durch den teilkugelförmigen Abschnitt erstrecken.
7. Druckbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes der Spannglieder von einem ersten Verankerungspunkt in einer schraubenförmigen Bahn an das erste Ende des zylindrischen Abschnittes erstreckt, von wo das Spannglied in Form eines Kreisbogens durch den kugelförmigen Abschnitt verläuft, und dass das Spannglied nachfolgend in einer schraubenförmigen Bahn zwischen dem kugelförmigen Abschnitt und dem zweiten Verankerungspunkt verläuft.
8. Druckbehälter für Kernreaktoren, dessen Wände aus Beton bestehen und welcher aus einem senkrechten, zylindrisch geformten Abschnitt und aus einem am oberen Ende des zylindrischen Abschnittes aufgesetzten und einen Behälterverschluss bildenden teilkugelförmigen Abschnitt zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der auf einem waagerechten Fundament (26) aufgesetzte

- 23 -

309885/0517

Behälter (20) einen am unteren Ende des zylindrisch geformten Abschnittes im Bereich des Fundaments am Umfang sich erstreckenden Kanalkörper (28) aufweist, und dass sich mehrere längliche vorspannende Spannglieder (42) von einem Verankerungspunkt innerhalb des Kanalkörpers in schraubenförmiger Bahn um den zylindrischen Behälterabschnitt erstrecken, in Form eines Kreisbogens um den teilkugelförmigen Abschnitt verlaufen und sich nachfolgend in schraubenförmiger Bahn um den zylindrischen Abschnitt bis zu einem zweiten Verankerungspunkt innerhalb des Tunnelkörpers erstrecken.
9. Druckbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Spannglied innerhalb einer Rohrleitung (62) erstreckt.
10. Druckbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in seinem Inneren mit einer gegenüber Gas oder Flüssigkeit undurchlässigen Auskleidung (32) versehen ist.
11. Druckbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (32) der Innenfläche des Behälters angepasst ist und mehrere an ihr verankerte Zapfen (38) trägt, und dass sich die Zapfen senkrecht zur Fläche der Auskleidung (32) erstrecken und an den die Spannglieder führenden Rohrleitungen befestigt sind.
12. Druckbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betonlage an der Innenfläche und an der Aussenfläche der Auskleidung aufgebracht und an dieser mit Hilfe der Zapfen (38) befestigt ist.

-24-

3 0988 5/0517
13. Druckbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere senkrecht sich erstreckende und den Beton armierende Stäbe (72) innerhalb der Behälterwand nahe der Aussenfläche derselben befinden, und dass die Stäbe zum Zwecke ihrer Fixierung vor dem Eingiessen von Beton an den sich von der Auskleidung erstreckenden Zapfen befestigt sind.
14. Druckbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder und die sie aufnehmenden Rohrleitungen innerhalb der Wand des zylindrischen Abschnittes in Form mehrerer radialer Lagen angeordnet sind, die sich senkrecht durch einen Teil des Behälteraufbaues erstrecken.
15. Druckbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmig verlaufenden Spanngliederabschnitte einen Winkel von etwa 45 bezüglich einer den B ehälter auf bau durchsetzenden Horizontal ebene bilden.
16. Verfahren zum Errichten eines Druckbehälters, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere längliche und zum Aufnehmen vorspannender Spannglieder dienende Rohrleitungen so angeordnet werden, dass sich jede der Rohrleitungen von einem Verankerungspunkt an einem ersten Ende des Behälterbauwerkes in schraubenförmiger Bahn an ein zweites oberes Ende des Bauwerkes erstreckt, von wo die Rohrleitung in Form eines Kreisbogens eines Verschlusskörpers des Behälters und nachfolgend in Schraubenform zum ersten Ende des Bauwerkes verläuft, an welchem das Verankern und Vorspannen der in den Rohrleitungen aufzunehmenden Spannglieder vorgenommen wird,

- 25 309885/0517

dass die Reihe der Rohrleitungen durch Beton vorbestimmter Wanddicke umgössen wird, welche einen zylindrisch geformten Abschnitt und einen den zylindrischen Abschnitt am zweiten Ende schliessenden teilkugelförmigen Abschnitt bildet, dass in jede der Rohrleitungen ein längliches Spannglied eingeführt wird, dass die Spannglieder am ersten Ende des Bauwerkes verankert werden und dass nachfolgend an jedem der Spannglieder eine Vorspannungskraft angelegt wird.
17. Druckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder in Form mehrerer, je eine Vielzahl von Spanngliedern umfassender Familien angeordnet sind, und dass jede der Spanngliederfamilien symmetrisch bezüglich einer eine Achse des Behälters durchsetzenden Vertikalebene liegt.
18. Druckbehälter nach Anspruch 17, bei welchem der gewölbte, teilkugelförmige Abschnitt in vier Quadranten unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannglied jeder der Familien an einem ersten Quadranten in den gewölbten Abschnitt eintritt und am entgegengesetzt befindlichen Quadranten aus diesem Abschnitt wieder austritt.

-26 -

309885/0517
19. Verfahren zum Errichten eines vorgespannten Betonbauwerkes, bei welchem mehrere Wandkörper in Form eines Körpers zusammengesetzt werden, welcher wenigstens einemTeü des zu errichtenden Betonbauwerkes entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandkörper mehrere sich von diesen erstreckende Zapfen tragen, an welchen Spannglieder aufnehmende Rohrleitungen befestigt werden, und dass die Zapfen und die Rohrleitungen mittels Beton umgössen werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandkörper vor Zusammenbau versteift werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Zwecke der Versteifung ainen Gehäusekörper bildenden Wandkörper als einen Bestandteil je eine Metallplatte aufweisen, an welchen die Zapfen befestigt sind, und dass eine Betonlage nahe der Metallplatte befindlich an dieser befestigt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonschicht an der Metallplatte mit Hilfe der Zapfen abgebunden wird.
23. Verfahren zum Errichten eines vorgespannten Betonbauwerkes, bei welchem mehere Wandkörper in Form eines Körpers zusammengesetzt werden, welcher wenigstens einem Teil des zu errichtenden Betonbauwerkes entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass an den Wandkörpern mehrere Zapfen befestigt werden, dass Abschnitte von die Spannglieder aufnehmenden Rohrleitungen an den Zapfen be-

- 27 309885/0517

festigt und so ausgerichtet werden, dass sie nach Zusammenbau des Gehäusekörpers und gegenseitiger Verbindung längliche Rohrleitungen bilden, und dass die Zapfen und die von den Zapfen getragenen Rohrleitungen mittels Beton umgössen werden.
24. Behälter aus Beton, gekennzeichnet durch längliche, zum Anlegen von Vorspannung dienende und innerhalb der Behälterwandung verlaufende Spannglieder, welche auf gleicher Längsposition bezüglich des Behälters verankert sind.
25. Verfahren zum Errichten eines Betonbauwerkes; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auskleidungskörper zusammengesetzt werden, so dass sie ihrer Formgebung nach wenigstens einen Teil des zu errichtenden Betonbauwerkes bilden, wobei die Auskleidungskörper mehrere von einer Fläche derselben sich erstreckende Zapfen tragen, dass längliche Armierungskörper an den vorstehenden Zapfen befestigt werden, und dass die Zapfen und die Armierungskörper mittels Beton umgössen werden.

3098 8 5/05 17

Leerseite