EP2418653B1

EP2418653B1 - Mehrschichtiges Strahlenschutzbauteil

Info

Publication number: EP2418653B1
Application number: EP10172393.0A
Authority: EP
Inventors: Jan Forster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: ES2496193T3; PL2418653T3; EP2418653A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Strahlenschutzbauteil, bei dem zwischen wenigstens zwei Betonschichten wenigstens eine Strahlenschutzschicht aus einer verdichteten Schüttung losen Strahlenschutzmaterials angeordnet ist.
Derartige Strahlenschutzbauteile sind an sich bekannt. Dabei kann es sich um Wände, Decken und/oder Böden handeln. Zum Einsatz kommen solche Bauteile bspw. in Gebäuden von Atomkraftwerken.
Als Strahlenschutzmaterial kommen grundsätzlich Materialien mit einer hohen Abschirmzahl in Frage. Ein geeigneter Baustoff ist Gips (Kalziumsulfatdihydrat), da er relativ viel gebundenes Wasser aufweist und verhältnismäßig günstig ist. Auch Kalkschüttungen, Schüttungen aus Siliziumschlacke oder Elektroofenschlacke haben sich als geeignet erwiesen. Insbesondere die Hauptbestandteile der Elektroofenschlacke mit einem relativ hohen Eisengehalt von 25-30% weisen geeignete Kernladungszahlen auf. Da Elektroofenschlacke relativ kostengünstig ist, eignet sie sich gut für die beschriebene Verwendung. Üblich sind auch Schüttungen mit Neutrohenfängern, wie etwa Schüttungen mit Beimengungen aus Borax oder bohrhaltigen Strahlenschutzmaterialien. Soll der Strahlenschutz vor allem gegenüber Photonen wirksam sein, weist die Schüttung Photonenfänger wie etwa bleihaltiges Schüttungsmaterial auf.
Strahlenschutzbauteile mit innen liegender Schüttung haben sich in der Vergangenheit bereits als besonders kostengünstig und schnell herzustellen erwiesen. Zudem zeichnet sich diese Konstruktion dadurch aus, dass die Strahlenschutzbauteile auch relativ leicht demontierbar sind.
Nun ist der Bedarf entstanden, derart vorteilhafte Strahlenschutzbauteile auch in Anwendungsbereichen einzusetzen, in denen es zu kurzzeitdynamischen Belastungen kommt, Insbesondere auch die Anwendung zur terrorsicheren Gestaltung von Strahlenschutzbauwerken ist von Interesse. Unter einer Kurzzeit-Dynamik-Belastung soll hier eine Belastung verstanden werden, die nur kurze Zeit dynamisch auf das Bauwerk oder das Bauteil einwirkt. Dies kann eine Belastung bspw. durch Beschuss, Explosion, Erdbeben oder Anprall von Fahrzeugen wie Lastwagen, Flugzeugen, Schiffen oder Ähnliches sein.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem mehrschichtigen Strahlenschutzbauteil gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße mehrschichtige Strahlenschutzbauteil zeichnet sich also gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Strahlenschutz~ bauteilen dadurch aus, dass das Strahlenschutzbauteil wenigstens eine Kurzzeit-Dynamik-Armierung aufweist und so duktil ausgelegt ist, dass eine Volumenvergrößerung der Strahlenschutzschicht bei Kurzzeit-Dynamik-Belastung, insbesondere durch Beschuss, Explosion, und/oder Erdbeben, ohne Versagen des Strahlenschutzbauteils aufgenommen werden kann.
Unter Versagen soll hier ein Zustand verstanden werden, in dem das Strahlenschutzbauteil im Wesentlichen seiner Strahlenschutzfunktion und/oder einer gegebenenfalls vorhandenen tragenden Funktion nicht mehr nachkommen kann,
Das Strahlenschutzbauteil weist also mit anderen Worten eine spezielle Verstärkung auf. Diese hier als Kurzzeit-Dynamik-Armierung bezeichnete Bewehrung ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass sich das Bauteil unter einer für seine Bemessung maßgebenden Kurzzeit-Dynamik-Belastung plastisch verformt. Die plastische Verformung soll hierbei so groß sein, dass der, idealisiert einem amorphen Kugelhaufen entsprechenden, Schüttung im Inneren des Bauteils genügend Raum gegeben wird, damit sich die einzelnen Kugeln bzw. Körner der Schüttung umlagern können. Es wird also das Dilatationsverhalten der Füllung aufgefangen, wenn die Schüttung infolge der Kurzzeit-Dynamik-Belastung aus ihrer Urspringslage in eine neue Lagerung gebracht wird.
Die Kurzzeit-Dynamik-Armierung kann erfindungsgemäß wenigstens eine Betonarmierung und/oder eine Schüttungsarmierung aufweisen.
Vorzugsweise ist die Betonarmierung zusätzlich zur statisch erforderlichen Bewehrung in wenigstens einer Betonschicht angeordnet. Sie sollte aus Textil, Metall, Elastomer und/oder Kunststoff oder einem Verbund dieser Werkstoffe bestehen, die ihrerseits möglichst alkalibeständig sind. Als geeignete Werkstoffe für die Betonarmierung haben sich insbesondere Stahl, Glas, Keramik, Karbon, Aramid (Handelsname Kevlar) oder Ähnliches erwiesen. Diese Materialien können als einzelne Fasern oder in Lagen aus Geweben, Vliesen oder Bewehrungsmatten dem Beton zugegeben werden. Denkbar sind auch Mauerwerksarmierungen, engmaschige Stahl-Bewehrungsmatten, Drahtmatten oder Geotextilien, die in den Beton eingelegt werden.
Es ist von Vorteil, wenn sich die Kurzzeit-Dynamik-Armierung zumindest teilweise parallel zu einer der beiden Betonschichten erstreckt. Da die Betonschichten in der Regel so angeordnet sind, dass sie die Außenschichten des Strahlenschutzbautelfs bilden, erstreckt sich somit die Kurzzeit-Dynamik-Armierung zumindest teilweise parallel zu dessen Oberfläche. Dies ist gerade bei Anpralllasten oder Beschusslasten von großem Vorteil.
Weiterbildend sollte die Kurzzeit-Dynamik-Armierung wenigstens eine Schüttungsarmierung aufweisen, die in der Strahlensrhutzschicht angeordnet ist und die wenigstens eine Armierungsschicht aus einem Textil, Metall, Elastomer und/oder Kunststoff oder einem Verbund dieser Werkstoffe aufweist. Wichtig ist hierbei, dass die Schüttungsarmierung in der Lage ist, die Schüttung zu stabilisieren und möglichst auch in die Schüttung eindringenden Körper wie Projektile und Ähnliches aufzufangen. Insofern sind insbesondere feinmaschige Textilien, Netze, Vliese, Bewehrungsmatten denkbar, die aus Metall, Kunststoff bzw. Kunstfasern wie Polyamid, Kevlar, Karbon, etc. und/oder einfachen Geotextilien bestehen können.
Um einen möglichst dreidimensionalen Bewehrungseffekt innerhalb der Strahlenschutzschicht zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn die Schüttungsarmierung neben einer ersten Armierungsschicht wenigstens eine zweite Armierungsschicht aufweist, die sich zumindest teilweise rechtwinklig zur ersten Armierungsschicht in der Strahlenschutzschicht erstreckt.
Zweckmäßigerweise weist die Schüttungsarmierung wenigstens ein Stützmittel auf, das die Schüttungsarmierung während des Baus stabilisiert und das im Strahlenschutzbauteil dauerhaft verbleibt. Denkbar sind hier bspw. Einfache Bewehrungsstäbe aus Baustahl oder Mattenstützkörbe, die in den Raum eingehängt werden, in den die Schüttung der Strahlenschutzschicht später eingebracht werden soll. An diesen Stützmittein kann die Schüttungsarmierung aufgehängt bzw. abgestützt werden, so dass sie beim Einbau der Schüttung nicht die Arbeiten behindert.
Vorteilhafter Weise weist die Schüttungsarmierung eine Armierungsbahn auf, die schlingenförmig in der Strahlenschutzschicht angeordnet ist. Die schlingenförmige Führung hat den Vorteil, dass insbesondere bei Verwendung einer durchgehenden Bahn mehrere Schichten der Armierung innerhalb der Schüttungsschicht angeordnet werden können und auch der Einbau der Strahlenschutzschicht, also der Schüttung, auf besonders rationelle Weise erfolgen kann. Dies erleichtert die Verdichtung und die ordnungsgemäße Einbringung der Schüttungsarmierung.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Armierungsbahn schiefwinklig zu den Betonschichten verläuft. Schiefwinklig bezeichnet hierbei eine Ausrichtung der Armierungsbahn, bei der diese nicht im rechten Winkel zur Betonschicht oder parallel verläuft, sondern bspw. unter 20°, 30°, 45° oder 100° geneigt ist. Der Vorteil eines derartig schiefwinklig angeordneten Bewehrungsteils in der Schüttung liegt darin, dass eindringende Projektile von ihrer eigentlichen Bahn abgelenkt und in einen Bereich gebracht werden können, wo mehr Schüttungsvolumen vor dem Projektil liegt.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die Schüttungsarmierung zumindest teilweise korbförmig ausgestaltet ist und insbesondere aus wenigstens einem vorgefüllten Armierungskorb, vorzugsweise aus mehreren vorgefüllten Armierungskörben, besteht. Korbförmige Schüttungsarmierungen können besonders gut auf der Baustelle gehandhabt und für den Einbau vorbereitet werden. Der Armierungskorb kann als herkömmlicher Bewehrungskorb aus einer Betonstahlbewehrungsmatte hergestellt sein. Wichtig ist hierbei eine so enge Maschenweite, dass er zumindest die Schüttung stabilisieren kann. Er kann aber auch durch ein Traggestell (etwa aus Bewehrungsstäben oder Drahtmatten für Gabionen) gebildet werden, das von Textil (etwa Geotextil oder ein Vlies) umwickelt wird. Dann wird die Armierung im Zweifel auch das Eindringen von Projektilen etc. behindern und bestenfalls verhindern. Die Armierungskörbe können vorgefertigt oder auf der Baustelle oder während des Einbaus hergestellt werden, Insbesondere die Verwendung vorgefüllter korbförmiger Schüttungsarmierungen kann die Herstellung der Strahlenschutzschicht rationalisieren.
Denkbar ist es auch, dass die Schüttungsarmierung aus einem mit Strahlenschutzmaterial vorgefüllten Rohr besteht. Die Rohre sind steifer als Bewehrungskörbe und weisen keine Maschen auf, durch die ein Projektil schlüpfen könnte. Zudem können sie genauso per Kran in die Zwischenräume zwischen den Betonschichten gehoben, dort montiert und mit der restlichen Schüttung verbaut werden. Auch dies ermöglicht einen besonders rationalen Aufbau des Strahlenschutzbauteils.
Ergänzend ist in der Strahlenschutzschicht wenigstens eine Einlage aus porösem Material angeordnet. Eine poröse Einlage kann als zusätzlicher Projektilfänger wirken. Ihre Anordnung macht insbesondere dann Sinn, wenn die zu erwartende Kurzzeit-Dynamik-Belastung eine besonders gro-βe Bautellstärke zum Auffangen von Projektilen bzw. eindringenden Gegenständen benötigt, diese Bauteilstärke aber zum Beispiel aus Platzgründen nicht realisiert werden kann. Als poröses Material können Bimsstein, Lava, Porenbeton, Schaumstoffe, Lochziegel, Metalischaum, Schaumglas und Ähnliches dienen.
Zweckmäßiger Weise weist das erfindungsgemäße Strahlensrhutzbauteil eine Entkopplungsschicht auf, die zwischen der Strahlenschutzschicht und einer der angrenzenden Betonschichten angeordnet ist. Diese Entkopplungsschicht dient der gezielten Steuerung der Reibung zwischen der Strahlenschutzschicht, also der Schüttung, und der angrenzenden Betonschicht. Mit Hilfe der Entkopplungsschicht kann die Reibung erfindungsgemäß so gesteuert werden, dass unter kurzzeit-dynamischer Belastung auch die Ränder der Schüttung in die Lage versetzt werden, sich umlagern zu können. Gerade bei Strahlenschutzmaterial-Schüttungen mit scharfkantigen Körnern (z.B. Elektroofenschlacke) kann dies erhebliche Vorteile bringen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass es bei der Verdichtung der Strahlenschutzschicht zu Verkrallungen zwischen den Körnern der Schüttung und der angrenzenden Betonschicht kommt. Mit Hilfe der erfindungsgemäß angeordneten Entkopplungsschicht kann dies verhindert werden. So wird sichergestellt, dass sich die gesamte Strahienschutzschicht unter der Kurzzeit-Dynamik-Belastung umlagern kann.
Weiterbildend kann das duktile Bauteilverhalten zumindest teilweise mit der Entkopplungsschicht erzielt werden. Hierzu wird die Entkopplungsschicht so verformbar ausgestaltet, dass sie das durch die Kornumlagerung unter der Kurzzeit-Dynamik-Belastung vergrößerte Volumen der Strahlenschutzschicht zumindest teilweise aufnehmen kann.
Die Entkopplungsschicht kann ihrerseits wenigstens eine Schicht aus einem Textil, Metall, Elastomer und/oder einem Verbund dieser Werkstoffe aufweisen. So ist z.B. der Einsatz von Verbundplatten, bspw. aus Teflon beschichtetem Stahlblech mit einer profilierten Elastomerschicht an der Rückseite denkbar. Das Teflon beschichtete Stahlblech sorgt dafür, dass eine sehr geringe Reibung zwischen der Strahlenschutzschicht und den angrenzenden Betonschichten entsteht, während die profilierte Elastomehrschicht dafür sorgt, dass sich diese Entkopplungsschicht unter der maximalen Kurzzeit-Dynamik-Bemessungslast so weit verformen kann, dass gezielte Volumenvergrößerungen im Bereich der Strahlenschutzschicht, also der Schüttung, erzielt werden.
Weiterbilden ist die Entkopplungsschicht als Hüllschicht ausgeführt, die die Strahlenschutzschicht zumindest teilweise außen umfasst. So ist sichergestellt, dass die Wirkungen der Entkoppelungsschicht nicht nur in einem Bereich des Strahlenschutzbauteils zum Tragen kommen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Strahlenschutzbauteils weist wenigstens eine Betonschicht eine Doppelwandplatte auf. Die Konstruktion der Betonschichten mit Hilfe von Doppelwandplatten ist besonders vorteilhaft, da diese extrem schnell auf der Baustelle montiert werden können und aufgrund ihrer Konstruktionsweise besonders hochwertige Betonschichten ergeben. Hinzu kommt der den Doppelwandplatten eigene Vorteil, dass diese Gitterträger aufweisen, die punktverschweißt sind. Das bedeutet, dass Doppelwaiidplatten besonders hochwertige Bewehrungen aufweisen, bei denen aufgrund der industriellen Fertigung sichergestellt ist, dass genau die Bewehrung im Bauteil vorhanden ist, die gefordert ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

Fig. 1: einen Querschnitt eines Teils eines erfindungsgemäßen StrahJenschutzbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform ;
Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils;
Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils;
Fig. 4: ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils;
Fig. 5: ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils; und
Fig. 6: ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils.

Das in Fig. 1 ausschnittsweise gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauteils 1 ist eine Strahlenschutzwand, wie sie bspw. in Atomkraftwerken zur Anwendung kommt. Die Strahlenschutzwand 1 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, auf einer dicken Fundamentplatte 2 aus Stahlbeton stehen. Je nach Anforderungen an den Strahlenschutz kann diese aber auch wie die Strahlenschutzwand 1 aufgebaut sein. Dann ist die Fundamentplatte ebenfalls mehrschichtig aufgebaut und weist wenigstens zwei Betonschichten und eine dazwischen liegenden Strahlenschutzschicht auf.
Bei der hier gezeigten Strahlenschutzwand 1 bestehen die Betonschichten 3 und 4 aus Doppelwandelementen, Die Betonschichten 3, 4 weisen also ihrerseits zwei mittels hier nicht dargestellter Gitterträger verbundene Betonfertigteilplatten 5 auf. Der während der Anlieferung und Montage hohle Innenraum wird nach Aufstellung der Doppelwandelemente auf der Baustelle mit einer Ortbetonfüllung 6 ausgegossen. Insofern besteht jede Betonschicht 3 bzw. 4 ihrerseits aus drei Betonschichten.
Zwischen den beiden Betonschichten 3 und 4 ist die Strahlenschutzschicht 7 angeordnet, die aus einer stark verdichteten Schüttung losen Strahlenschutzmaterials, bspw. Elektroofenschlacke, besteht und die an Ihrer Oberseite von einer Zwischendecke 8 abgedeckt wird. Vorliegend ist die Zwischendecke 8 in Ortbatonweise hergestellt, wobei auch eine Herstellung aus Fertigteilen denkbar ist. Die Strahlenschutzschicht 7 ist allseitig durch Betonschichten eingefasst, in Längsrichtung durch hier nicht sichtbare Querwände und/oder Schottwände. Auf der Zwischendecke 8 erstreckt sich wiederum eine hier allerdings nicht näher dargestellte Strahienschutzschicht 7.
Um dieses extrem strahlungsabsorbierende Bauteil nun auch auf Kurzzeit-Dynamik-Belastung auszulegen, weist es erfindungsgemäß eine Kurzzeit-Dynamik-Armierung auf, die im vorliegenden Fall eine Betonarmierung, eine Schüttungsarmierung und eine Entkoppelungsschicht umfasst.
Die Betonarmierung besteht neben der in den Fertigteilplatten 5 angeordneten üblichen statischen Bewehrung und verstärkten Gitterträgern zunächst aus dem Beton der Fertigteilplatten 5 beigemischten Fasern aus besonders zugfestem Material. Somit hat der Beton der Fertigteilplatten 5 eine deutlich größere Zugfestigkeit als herkömmlicher Beton. Ferner sind in den Fertigteilplatten 5 Betoriarmierungen 9 aus alkallbeständigen Textilschichten angeordnet. In den der Strahlenschutzschicht 7 zugewandeten Fertigteilplatten 5 sind diese Textilbahnen 9 länger als die Fertigtet platten 5 selbst ausgeführt und ragen stirnseitig über diese hinaus. Dies dient der Einbindung in die in Ortbetonbatiweise hergestellte Zwischendecke 8. Im Bereich der außenseitigen Fertigteilplatten 5 sind zusätzliche Textilarmierungsstreifen 10 im Ortbeton 6 der Doppelwand angeordnet, die den Spalt zwischen den angrenzenden Fertigteilplatten 5 überbrücken. Ebenso ist die Ortbetonfüllung 6 aus faserverstärktem Beton ausgeführt, Zudem sind die Gitterträger in einem engeren Abstand innerhalb der Doppelwandelemente angeordnet, als sonst üblich. All dies sorgt für ein ausgeprägt duktiles Bauwerksverhalten insbesondere der Betonschichten. Zusätzlich weist die Kurzzeit-Dynamik-Armierung in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schüttungsarmierung auf, die in der Strahlenschutzschicht 7 angeordnet ist. Sie weist mehrere vertikal verlaufende Armierungsschichten 11 und mehrere rechtwinklig dazu verlaufende horizontale Armierungsschichten 12 auf. Insgesamt ergibt sich so eine gitterförmige Schüttungsarmierung. Konkret wird die Schüttungsarmierung aus einer in Schlingen geführten Armierungsbahn 15 und neun einzelnen horizontalen Armierungsstreifen 16 gebildet. Denkbar sind natürlich je nach Belastungssituation auch mehr oder weniger Armierungsschichten 11 bzw.12.
Um den Einbau der Strahlenschutzschicht 7 und der Schüttungsarmierung zu vereinfachen, sind im Bereich der Strahlenschutzschicht 7 handelsübliche Bewehrungskörbe als Stützmittel 13 angeordnet, die nach dem Einbau in der Strahlenschutzschicht 7 verbleiben. An diesen Stützmitteln 13 können die Bahnen der Schüttungsarmierung für den Einbau angehängt bzw. befestigt werden.
Um die Reibung zwischen den Betonschichten 3 und 4 und der Strahlen_~ schutzschicht 7 gezielt einstellen zu können, weist das hier dargestellte Ausführungsbeispiel eine die Strahlenschutzschicht 7 umfassende Entkoppelungsschicht 14 auf. Diese ist vorliegend als Metallplatte ausgebildet. Im Bereich der seitlichen Betonschichten 3 und 4 weist die Entkopplungsschicht 14 zusätzlich eine strukturierte Elastomerschicht auf, die den Betonschichten 3, 4 zugewandt ist, Aus Gründen der besseren Übersiclitlichkeit ist in Fig. 1 auf eine gesonderte Darstellung der Elastomerschicht als Teil der Entkopplungsschicht 14 verzichtet worden. Im Bereich der Bodenplatte 2 und der Zwischendecke 7 ist diese Elastomerschicht aus Strahlenschutzgründen nicht angeordnet. Die Elastomerschicht dient der Abpufferung des Dilatationsverhaltens der Strahlenschutzschicht 7 infolge einer Kurzzeit-Dynamik-Beanspruchung.
Nach der Herstellung der Betonschichten 3 und 4 erfolgt der Einbau der Strahlenschutzschicht 7 schichtweise. Zunächst wird die Entkopplungsschicht 14 an den Betonwänden 3 und 4 und am Boden 2 angebracht. Danach wird eine erste Armierungsbahn 15 in vertikal ausgerichteten Schlingen zwischen den Betonschichten 3 und 4 eingebracht und an den Mattenstützkörben 13 befestigt. Im Anschluss wird eine erste Schüttungsschicht in diese Schlingen eingebracht und beispielsweise mit einem Stampfer verdichtet. Anschließend werden horizontal auf die verdichtete erste Schüttungslage und in die Schlingen der Armierungsbahn 15 Armierungsschichtstreifen 16 aufgelegt. Sodann wird eine neue Lage losen Strahlenschutzmaterials eingebracht, verdichtet und weitere Armierungsschichtstreifen 16 aufgelegt. Dies wird solange wiederholt, bis die Höhe der Zwischendecke erreicht worden ist. Dann wird eine Metallplatte als Entkopplungsschicht 14 aufgelegt und darauf die Zwischendecke 8 hergestellt.
Das in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä-βen Strahlenschutzbauteils 1 zeichnet sich insbesondere durch eine geänderte Schüttungsarmierung aus. Hier wird die Schüttungsarmierung durch eine sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung schlingenförmig erstreckende Armierungsbahn 15 geprägt. Diese kann als Rollenware an einen Kran angehängt werden, in den Zwischenraum zwischen den Wänden 3 und 4 herabgelassen und von den Bauarbeitern nach Bedarf abgerollt werden.
Die Herstellung der Schüttungsarmierung bzw. der Strahlenschutzschicht 7 beginnt im vorliegend gezeigten Beispiel im Bereich der linken Betonschicht 3. Die als Rolle am Kran hängende Armierungsbahn 15 wird zunächst von links nach rechts zur äußeren Betonschicht 4 in horizontaler Richtung abgerollt, Im Bereich der Ecke zwischen der Betonplatte 2 und der aufsteigenden Außenbetonwand 4 wird die Armierungsbahn 15 an einem Stützmittel (vorliegend ein Bewehrungseisen) 13 abgestützt, sodann nach oben geführt und ein erster Wulst aus Schüttungsmaterial in die rechte Ecke eingebracht. Danach wird die Armierungsbahn 15 wieder horizontal nach innen geführt und dann schräg am Schüttungswulst nach unten auf den bereits auf der Bodenplatte 2 befindlichen Abschnitt der Armierungsbahn 15 aufgelegt. Sodann wird wieder bis zur linken Ecke abgerollt und die Armierungsbahn 15 von dort ein Stück nach oben geführt. Nun wird die restliche Schüttung bis zur Höhe der Wulst eingebracht, verdichtet und ein zuvor zugeschnittener horizontaler Armierungsstreifen 16 eingelegt. Dann wird wieder eine Schüttungswulst, dieses Mal auf der linken Seite am Bereich der linken Betonschicht 3 eingebracht, auf dieser wird dann die Armierungsbahn 15 schräg nach innen abgerollt und bis zur rechten Betonwand 4 und daran aufsteigend geführt. Dann wird wieder Strahlenschutzmaterial bis zur Höhe der Wulst geschüttet, verdichtet und darauf ein horizontaler Armierungsstreifen 16 eingebracht. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Schüttung 7 die Höhe der Zwischendecke 8 erreicht hat.
Das in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel weist eine weitere Alternative der Schüttungsarmierung auf. Hier wird die Armierung aus Armierungskörben 17 gebildet. Die Armierungskörbe 17 können vorgefertigt sein oder vor Ort hergestellt werden. Wenn sie vor Ort hergestellt werden, könnte ein Herstellungsprozess so aussehen, dass an einem Stützmittel 13, zum Beispiel einem Drahtgestell, wie man es für die Herstellung von Gabionen verarbeitet, die Armierungsbahn 15 zum Beispiel aus Geotextil angebracht wird. Dies kann so erfolgen, dass die sich auf einer Rolle befindliche Armierungsbahn 15 (zum Beispiel mit einer Breite von 5 m bis 6 m) an einer Welle in den Bereich zwischen den Betonwänden 3 und 4 gehängt wird. Die Rolle wird dann dicht an eine der beiden Wände, vorliegend die Wand 3, gebracht. Dann wird soviel Material nach unten von der Rolle abgerollt, dass die Bahn 15 mindestens einmal den Boden, also die Breite zwischen den Betonwänden 3 und 4, abdeckt und um ein wenigstens der geplanten Schüttungsschichtdicke entsprechendes Stück im Bereich der Wand 4 nach oben ragen kann. Der Anfang der Bahn 15 wird an ein Stützmittel 13, z,B. ein durchgehendes Profil, angeheftet und an bzw. im Bereich der Wand 4 aufgehängt. Dann wird die erste Lage der Schüttung einbracht und verdichtet. Nach der Verdichtung wird von der Rolle soviel Armierungsmaterial abgerollt, dass nach Umschlagen der Bahnenden sich eine horizontale Armierungsschicht 12 ergibt. Dieser Prozess wird dann Lage für Lage wiederholt, bis die Strahlenschutzschicht 7 die Höhe der Zwischendecke 8 erreicht hat.
Wenn wie in Fig. 3 gezeigt zehn Armierungskörbe 17 verwendet werden, entstehen bei dieser Lösung zwei vertikale Armierungsschichten 11 und zwanzig horizontale Armierungsschichten 12 von denen jedoch achtzehn unmittelbar aufeinanderliegen, wenn die Armierungskörbe 17 direkt aufeinander gestapelt werden.
Anstatt einer solchen Vorortlösung können aber auch vorgefertigte aber noch nicht mit Schüttungsmaterial bzw. Strahlenschutzmaterial gefüllte Armierungskörbe 17 in den Zwischenraum eingebracht werden. Dann müssen diese Körbe 17 nur mit Schüttung befüllt und verdichtet werden. Nach der Verdichtung kann die horizontale Schicht 12 durch Umklappen überstehender Schenkel der Körbe 17 oder durch Auflegen eigens zugeschnittener Armierungsstreifen 16 erfolgen.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Ausführungsvariante, bei der im Bereich der Strahlenschutzschicht 7 zusätzliche, poröse Einlagen 18 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall sind die Einlagen 18 übereinander so angeordnet, dass sich zwei parallele und sich in vertikaler Richtung erstreckende Einlageschichten ergeben, die ein möglicherweise durch die Betonschicht 3 bzw. 4 dringendes Projektil auffangen. Natürlich ist es auch denkbar, dass man noch zusätzliche Einlageschichten je nach Belastungssituation in die Strahlenschutzschicht 7 einbringt, wie dies im 5. Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellt ist.
Die in Fig. 4 gezeigten porösen Einlagen 18 können mit der Schüttungsarmierung zur Vereinfachung des Einbaus zusammen wie folgt verarbeitet werden. Die sich auf einer Rolle befindliche Armierungsbahn 15 hängt zum Beispiel im Bereich der Wand 3 herunter. Dann wird soviel Material nach unten von der Rolle abgerollt, dass die Bahn 15 mindestens das 1,5-fache des Bereichs zwischen den Wänden 3 und 4 abdeckt und um ein wenigstens dem 2-fachen der Höhe der porösen Einlage entsprechendes Stück im Bereich der Wand 4 nach oben ragen kann. Der Anfang der Bahn 15 wird an ein Stützmittel 13, z.B. ein durchgehendes Profil, angeheftet und an bzw. im Bereich der Wand 4 aufgehängt. Dann werden die zum Beispiel aus Schaumglasblöcken und Stützmittein 20 bestehenden porösen Einlagen 18 seitlich beanstandet zu den Wänden 3 und 4 auf die Bahn 15 gestellt, Sodann wird zwischen den Wänden 3 bzw. 4 und den porösen Einlagen 18 Schüttungsmaterial eingefüllt. Danach wird das erste Bahnende und das von der Rolle in ähnlicher Länge abgeschnittene zweite Ende der Bahn 15 auf die Schüttungsbereiche, die porösen Einlagen 18 und den Bereich zwischen den porösen Einlagen 18 gelegt. Der letztgenannte Bereich wird nun mit Schüttungsmaterial ausgefüllt. Dann wird die gesamte Schüttungslage verdichtet. Dieser Prozess wird Lage für Lage wiederholt, bis die Strahlenschutzschicht 7 die Höhe der Zwischendecke 8 erreicht hat.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsvariante ergeben sich vier vertikale Armierungsschichten 11 und zwanzig horizontale Armierungsschichten 12.
Bei den in Fig. 5 gezeigten porösen Einlagen 18 handelt es sich um Einlagen, die zum Beispiel aus Schaumglasblöcken bestehen und an deren Ecken Bewehrungsstäbe als Stützmittel 19 für die poröse Einlage 18 angeordnet werden. Dann wird die Einlage 18 mit einer Armierungsbahn 15, etwa aus einem Geotextil, umwickelt. Diese mit der Armierungsbahn 15 umwickelten Einlagen 18 werden dann einfach in einen Armierungskorb 17 hineingehoben, Dieser wird mit Schüttungsmaterial aufgefüllt, welches dann verdichtet wird. Sodann wird der Korb 17 geschlossen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsvariante ergeben sich mindestens acht vertikale Armierungsschichten 11 und mindestens zwanzig horizontale Armierungsschichten 12.
Gemäß der 6. Ausführungsvariante kann die Schüttungsarmierung auch aus vorgefertigten und bereits mit Schüttungsmaterial ausgefüllten Armierungskörben 17 bestehen. Diese können dann einfach im Zwischenraum zwischen den Betonschichten 3 und 4 gestapelt werden. Dann müssen nur noch die Lücken zwischen den Armierungskörben 17 mit weiterem Strahlenschutzmaterial verfüllt werden.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsvariante ergeben sich sechs vertikale Armierungsschichten 11 und zwanzig horizontale Armierungsschichtens 1 2.

Bezugszeichenliste

1: Strahlenschutzbauteil
2: Fundamentplatte
3: Betonschicht, innen
4: Betonschicht, außen
5: Fertigteilplatte
6: Ortbetonfüllung
7: Strahlenschutzschicht
8: Zwischendecke
9: Textilschicht als Teil der Betonarmierung
10: Zusatzstreifen als Teil der Betonarmierung
11: vertikale Armierungsschicht(en)
12: horizontale Armierungsschicht(en)
13: Stützmittel der Schüttungsarmierung
14: Entkopplungsschicht
15: Armierungsbahn
16: Armierungsstreifen
17: Armierungskorb
18: Poröse Einlage
19: Stützmittel für poröse Einlage

Claims

Mehrschichtiges Strahlenschutzbauteil (1) bei dem zwischen wenigstens zwei Betonschichten (3, 4) wenigstens eine Strahlenschutzschicht (7) aus einer verdichteten Schüttung losen Strahlenschutzmaterials angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Strahlenschutzbauteil (1) wenigstens eine Kurzzeit-Dynamik-Armierung aufweist und so duktil ausgelegt ist, dass eine Volumenvergrößerung der Strahlenschutzschicht (7) bei Kurzzeit-Dynamik-Belastung, insbesondere durch Beschuss, Explosion und/oder Erdbeben, ohne Versagen des Strahlenschutzbauteils (1) aufgenommen werden kann.
Strahlenschutzbauteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Kurzzeit-Dynamik-Armierung zumindest teilweise parallel zu einer der beiden Betonschichten (3, 4) erstreckt.
Strahlenschutzbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurzzeit-Dynamik-Armierung wenigstens eine Betonarmierung (9, 10) aus Textil, Metall, Elastomer und/oder Kunststoff oder einem Verbund dieser Werkstoffe aufweist, die in wenigstens einer Betonschicht (3, 4), vorzugsweise zusätzlich zur statischerforderlichen Bewehrung, angeordnet ist.
Strahlenschutzbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurzzeit-Dynamik-Armierung wenigstens eine Schüttungsarmierung aufweist, die in der Strahlenschutzschicht (7) angeordnet ist und die wenigstens eine Armierungsschicht (11, 12) aus einem Textil, Metall, Elastomer und/oder Kunststoff oder einem Verbund dieser Werkstoffe aufweist.
Strahlenschutzbauteil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schüttungsarmierung neben einer ersten Armierungsschicht (11) wenigstens eine zweite Armierungsschicht (12) aufweist, die sich zumindest teilweise rechtwinklig zur ersten Armierungsschicht (11) in der Strahlenschutzschicht (7) erstreckt.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schüttungsarmierung wenigstens ein Stützmittel (13) aufweist, das die Schüttungsarmierung während des Baus stabilisiert und das im Strahlenschutzbauteil (1) dauerhaft verbleibt.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schüttungsarmierung eine Armierungsbahn (15) aufweist, die schlingenförmig in der Strahlenschutzschicht (7) angeordnet ist.
Strahlenschutzbauteil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teil der Armierungsbahn (15) schiefwinklig zu den Betonschichten (3, 4) verläuft.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schüttungsarmierung zumindest teilweise korbförmig ausgestaltet ist und insbesondere aus wenigstens einem vorgefüllten Armierungskorb (17), vorzugsweise aus mehreren vorgefüllten Armierungskörben, besteht.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schüttungsarmierung aus einem mit Strahlenschutzmaterial vorgefüllten Rohr besteht.
Strahlenschutzbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Strahlenschutzschicht (7) wenigstens eine Einlage (18) aus porösem Material angeordnet ist.
Strahlenschutzbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Strahlenschutzschicht (7) und einer der angrenzenden Betonschichten (3, 4) wenigstens eine Entkopplungsschicht (14) angeordnet ist.
Strahlenschutzbauteil nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entkopplungsschicht(14) so verformbar ausgestaltet ist, dass sie das durch die Kornumlagerung unter der Kurzzeit-Dynamik-Belastung vergrößerte Volumen der Strahlenschutzschicht (7) zumindest teilweise aufnehmen kann.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 12 oder 13 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entkopplungsschicht (14) wenigstens eine Schicht aus einem Textil, Metall, Elastomer und/oder Kunststoff oder einem Verbund dieser Werkstoffe aufweist.
Strahlenschutzbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entkopplungsschicht (14) als Hüllschicht ausgeführt ist, die die Strahlenschutzschicht (7) zumindest teilweise außen umfasst.
Strahlenschutzbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Betonschicht (3, 4) eine Doppelwandplatte aufweist.