WO2003085679A1 - Gebäude mit innenraumschutz - Google Patents

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Max Aicher
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/04—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against air-raid or other war-like actions
    • E04H9/10—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls

Definitions

  • the present invention relates to a building with interior protection.
  • a building is known according to the preamble of claim 1.
  • a protective blanket against projectile effects is known in which a 30 cm thick water layer is provided over a 50 cm thick adipic acid glycerol ester layer and a 10 cm thick sand layer.
  • the object of the invention is to improve the protection of the interior of buildings against the effects of events such as plane crashes.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a building with an improved
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a building with improved
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a building with improved
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a building with an improved
  • FIG. 1 A first embodiment of the building with interior protection is described with reference to FIG. 1.
  • the building has side walls 2, 3 extending in the longitudinal direction and a ceiling 4.
  • the end walls arranged in the longitudinal direction are not shown in FIG. 1.
  • Building 1 also has a floor 5.
  • the side walls 2, 3, the end walls (not shown), the ceiling 4 and the floor 5 surround an interior space 6.
  • the building 1 is used as an intermediate store for fuel elements of nuclear power plants, which are identified by the reference numeral 7 in FIG. 1 , Devices for handling and / or transporting the fuel elements, such as the crane arrangement 8, are provided in the interior of the building, for example.
  • Air inlets 9 are provided in the side wall 2, of which an air inlet 9 is shown in cross section in FIG. 1.
  • the air inlet 9 has an outer opening 9a on the outside (the side of the wall facing away from the interior) of the wall 2, an inner opening 9c on the inside (the side of the wall facing the interior) of the wall 2 and one of the outside opening 9a and the inside opening 9c connecting channel 9b.
  • the inner opening 9c is arranged lower than the outer opening 9a in the vertical direction.
  • the channel 9c has an extension 9d at its lower end in the vertical direction. This extension 9d is arranged lower than the inner opening 9c and serves to collect liquids that possibly enter the air inlet 9 through the opening 9a.
  • the side wall 3 has corresponding air inlets 9, of which an air inlet 9 is also shown in FIG. 1. The path of the air flowing in through the air inlets 9 is shown by arrows in FIG. 1.
  • the ceiling 4 is convex in the embodiment shown in FIG. 2.
  • the ceiling 4 has air outlets 10, two of which are shown in FIG. 1.
  • the air outlets 10 are preferably arranged approximately at the highest point of the ceiling curvature.
  • the air outlets 10 have an inner opening 10a, an outer opening 10c and a channel 10b connecting the inner opening 10a and the outer opening 10c.
  • a cover 11 for example in the form of a gable roof held by supports, is arranged above the outer opening 10c.
  • check valves can be arranged in the air outlets 10, which are opened by air flowing outward from the interior 6 and closed by air or other objects flowing in the opposite direction (check). This means that the air outlets are protected by a non-return device that essentially blocks the vertical entry and passage of liquids, such as burning kerosene, and / or gases through the air outlet into the building.
  • the building 1 is preferably made of reinforced concrete.
  • the building 1 is dimensioned such that the building construction is collapse-proof against a predetermined event, such as the crash of a certain aircraft. This means, for example, that the design is such that the crash of an Airbus A320 with a weight of X tons at a speed of Y km / h and at a certain angle does not cause the building to collapse.
  • the building can be dimensioned so that the crash does not lead to holes or the like in the building or that holes or cracks of a certain size are permitted.
  • the ceiling 4 has at least one water container 12 which is formed in the ceiling. In the embodiment shown in FIG. 1, the ceiling 4 has an underside 4a facing the interior 6 and an upper side 4b facing away from the interior.
  • the upper and lower sides 4a and 4b delimit the water container 12.
  • the lower side 4a of the ceiling 4 is the part of the ceiling which is dimensioned to be secure against collapse, while the upper side 4b is not dimensioned to be secure against collapse.
  • a plane crash or other object impact would at least partially destroy the top 4b, with the water in the water tank 12 acting as a cushioning element and protecting the bottom 4a.
  • the water would at least partially emerge from the water container 12 and run down on the outside of the building and this possibly, for example in the case of in the surroundings or on the building burning kerosene, cool.
  • the first embodiment it is not the bottom 4a but the top 4b that is dimensioned to prevent it from collapsing. In this case, at least no significant damage to the water tank 12 would occur, so that the water would remain in the water tank 12 at least for the most part.
  • valves are provided on the water tank 12 for the controlled dispensing of the water into the interior 6. This can be done, for example, by valve-controlled nozzles spray the water into the interior. Such a device is not shown in FIG. 1.
  • kerosene that enters the channel 9b of the air inlet 9 through the outer opening 9a is collected in the extension 9d so that it cannot penetrate into the interior 6.
  • the curvature of the ceiling 4 causes a flammable liquid, such as kerosene, which may reach the outer surface of the ceiling 4, to flow off to the side. Since the air outlets 10 are formed at or near the highest point of the ceiling, even if the cover 11 and / or a check valve should be damaged, no large amount of the combustible liquid enters the interior 6.
  • the water tanks are divided into separate compartments in the longitudinal direction and / or in the transverse direction of the building. This makes it possible that either only a compartment of the water tank 12 is damaged and / or that at certain points in the building the water is drained from the corresponding compartment of the water tank without the water flowing into other compartments of the water tank.
  • the side edges of the water container 12, which are in the vicinity of the side walls 2, 3 and the end walls, are reinforced so that an impact on this point does not lead to a complete emptying of the water tank. This is particularly advantageous if the water is provided for controlled delivery into the interior 6.
  • the embodiment differs from the first embodiment essentially in that the ceiling 4 is not curved, but is formed with two sloping halves in the manner of a gable roof.
  • the inclined design of the outside of the ceiling 4 also leads to the fact that any flammable liquids, such as kerosene, applied to the outside run off.
  • the Air outlets 10 are also formed at or near the highest point (ridge) of the roof.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the building with interior protection.
  • the embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the air outlets 10 of the first embodiment are replaced by air outlets 13, which are formed not only near the highest point but at several points along the curvature.
  • the air outlets are preferably provided with check valves.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the building with interior protection, which also differs from the second embodiment shown in FIG. 2 only in that the air outlets 13 of the third embodiment are provided instead of the air outlets 10.
  • the building 1 When used as an intermediate store for fuel elements of a nuclear power plant, the building 1 has, for example, a height h (see FIGS. 2, 4) of 10 to 30 m, preferably 18 m, a width b of 20 to 50 m, preferably 38 m, and a length in the longitudinal direction (perpendicular to the paper plane) of 80 to 150 m, preferably 92 m.
  • the height of the water tank 12 in the vertical direction is in the range from 1 to 4 m, preferably 1.50 to 2.50 m.
  • buildings 1 can have additional construction elements such as supports 14 or the like.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebäude mit Wänden und einer Decke, die einen Innenraum umgeben, das einsturzsicher gegenüber dem Aufprall eines Gegenstandes auf die Aussenseite bemessen ist, wobei in der Decke ein Wasserbehälter ausgebildet ist.

Description

Gebäude mit Innenraumschutz
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebäude mit Innenraumschutz.
Es ist bekannt, daß im Innenraum von Gebäuden Gefahrgüter oder sensible Güter wie Chemikalien . oder Brennelemente von Kernkraftwerken gelagert und/oder verarbeitet werden. Zum Beispiel werden Zwischenlager für Brennelemente von Kernkraftwerken bisher in Gebäuden eingerichtet, die nicht mit einem besonderen Schutz gegen Flugzeugabstürze von größeren Passagierflugzeugen (wie einer Boeing 747, 767, 777 oder einem Airbus A300, A320, A330, A340) oder ähnlichen Ereignissen ausgestattet sind.
Aus der DE 28 35 877 C2 ist ein Gebäude nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Aus der DE 697 880 C ist eine Schutzdecke gegen Geschoßwirkungen bekannt, bei der eine 30 cm dicke Wasserschicht über einer 50 cm dicken Adipinsäureglycerinesterschicht und einer 10 cm dicken Sandschicht vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Schutz des Innenraums von Gebäuden gegen die Auswirkungen von Ereignissen wie Flugzeugabstürzen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gebäude nach Anspruch 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform eines Gebäudes mit verbessertem
Innenraumschutz ; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Gebäudes mit verbessertem
Innenraumschutz; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Gebäudes mit verbessertem
Innenraumschutz; und Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines Gebäudes mit verbessertem
Innenraumschutz .
Eine erste Ausführungsform des Gebäudes mit Innenraumschutz wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Das im Grundriß rechteckige Gebäude 1 ist in Fig. 1 im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsrichtung gezeigt. Das Gebäude weist sich in der Längsrichtung er- streckende Seitenwände 2, 3 und eine Decke 4 auf. Die in Längsrichtung angeordneten stirnseitigen Wände sind in Fig. 1 nicht gezeigt. Das Gebäude 1 weist weiterhin einen Boden 5 auf. Die Seitenwände 2, 3, die nicht gezeigten Stirnwände, die Decke 4 und der Boden 5 umgeben einen Innenraum 6. Das Gebäude 1 wird bei der gezeigten Ausführungsform als Zwischenlager für Brennelemente von Kernkraftwerken verwendet, die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet sind. In dem Innenraum des Gebäudes sind zum Beispiel Vorrichtungen zum Handhaben und/oder Transportieren der Brennelemente, wie die Krananordnung 8, vorgesehen. In der Seitenwand 2 sind Lufteintritte 9 vorgesehen, von denen in Fig. 1 ein Lufteintritt 9 im Querschnitt gezeigt ist. Der Lufteintritt 9 weist eine Außenöffnung 9a an der Außenseite (die dem Innenraum abgewandte Seite der Wand) der Wand 2, eine Innenöffnung 9c an der Innenseite (die dem Innenraum zugewandte Seite der Wand) der Wand 2 und einen die Außenöffnung 9a und die Innenöffnung 9c verbindenden Kanal 9b auf. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Innenöffnung 9c in der senkrechten Richtung tiefer als die Außenöffnung 9a angeordnet. Der Kanal 9c weist einen Fortsatz 9d an seinem in senkrechter Richtung unteren Ende auf. Dieser Fortsatz 9d ist tiefer als die Innenöffnung 9c angeordnet und dient zum Sammeln von Flüssigkeiten, die eventuell durch die Öffnung 9a in den Lufteintritt 9 eintreten. Die Seitenwand 3 weist entsprechende Lufteintritte 9 auf, von denen in Fig. 1 ebenfalls ein Lufteintritt 9 gezeigt ist. Der Weg der durch die Lufteintritte 9 einströmenden Luft ist in Fig. 1 durch Pfeile gezeigt.
Die Decke 4 ist bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform konvex gewölbt. Die Decke 4 weist Luftaustritte 10, von denen in Fig. 1 zwei gezeigt sind, auf. Die Luftaustritte 10 sind bevorzugterweise ungefähr am höchsten Punkt der Deckenwölbung angeordnet. Die Luftaustritte 10 weisen eine Innenöffnung 10a, eine Außenöffnung 10c und einen die Innenöffnung 10a und die Außenöffnung 10c verbindenden Kanal 10b auf. Über der Außenöffnung 10c ist eine Abdeckung 11 zum Beispiel in Form eines durch Stützen gehaltenen Giebeldaches angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können Rückschlagventile in den Luftaustritten 10 angeordnet sein, die durch aus dem Innenraum 6 nach außen strömende Luft geöffnet und durch in Gegenrichtung strömende Luft oder andere Gegenstände geschlossen werden (Rückschlag). Das heißt, die Luftaustritte sind durch eine Rückschlag- Vorrichtung, die den senkrechten Eintritt und Durchgang von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel brennendem Kerosin, und/oder Gasen durch den Luftaustritt in das Gebäude im wesentlichen blockiert, geschützt.
Das Gebäude 1 ist bevorzugterweise aus Stahlbeton ausgebildet. Das Gebäude 1 ist so bemessen, daß die Gebäudekonstruktion einsturzsicher gegenüber einem vorbestimmten Ereignis, wie zum Beispiel dem Absturz eines bestimmen Flugzeuges ist. Das bedeutet, daß zum Beispiel die Konstruktion so bemessen ist, daß der Absturz eines Flugzeugs vom Typ Airbus A320 mit einem Gewicht von X Tonnen bei einer Geschwindigkeit von Y km/h und unter einem bestimmten Winkel nicht dazu führt, daß das Gebäude einstürzt. Das Gebäude kann dabei so bemessen sein, daß der Absturz zu keinen Löchern oder ähnlichem in dem Gebäude führt oder daß Löcher oder Risse einer bestimmten Größe zulässig sind. Die Decke 4 weist wenigstens einen Wasserbehälter 12, der in der Decke ausgebildet ist, auf. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist die Decke 4 eine dem Innenraum 6 zugewandte Unterseite 4a und eine dem Innenraum nach oben abgewandte Oberseite 4b auf. Die Ober- und Unterseite 4a und 4b begrenzen den Wasserbehälter 12. Die Unterseite 4a der Decke 4 ist dabei der einsturzsicher bemessene Teil der Decke, während die Oberseite 4b nicht dazu bemessen ist, einsturzsicher zu sein. In diesem Fall würde ein Flugzeugabsturz oder ein anderer Aufprall eines Objektes (Hubschrauber, Rakete, Meteorit, etc.) die Oberseite 4b wenigstens teilweise zerstören, wobei das Wasser in dem Wasserbehälter 12 als ein Puffer nach Art eines Dämpfungselementes wirkt und die Unterseite 4a schützt. Nach dem zumindestens teilweise Zerstören der Oberseite 4b durch den Flugzeugabsturz (oder ein anderes Ereignis) würde das Wasser zumindestens teilweise aus dem Wasserbehälter 12 austreten und an der Außenseite des Gebäudes herunterlaufen und dieses gegebenenfalls, zum Beispiel im Falle von in der Umgebung oder auf dem Gebäude brennendem Kerosin, kühlen.
In einer Modifikation der ersten Ausführungsform ist nicht die Unterseite 4a, sondern die Oberseite 4b einsturzsicher bemessen. In diesem Fall würde zumindestens keine wesentliche Beschädigung des Wasserbehälters 12 auftreten, so daß das Wasser mindestens zum größten Teil in dem Wasserbehälter 12 verbleiben würde. Dieses würde dann, zum Beispiel bei auf der äußeren Oberfläche der Decke 4 brennendem Kerosin, eine Art Kühlmantel für die Unterseite 4a darstellen.
Selbst wenn die Unterseite 4a durch den Aufschlag so beschädigt würde, daß Wasser austritt, so würde dieses in den Innenraum 6 austreten und dort befindliches Gefahrgut wie die Brennelemente kühlen.
In einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform sind, unabhängig von der gewählten Auslegung der Unterseite 4a und der Oberseite 4b, Ventile an dem Wasserbehälter 12 zum kontrollierten Ausgeben des Wassers in den Innenraum 6 vorgesehen. Dieses kann zum Beispiel durch ventilgesteuerte Düsen geschehen, die das Wasser in den Innenraum sprühen. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 1 nicht dargestellt.
Zum Beispiel bei einem Flugzeugabsturz austretendes Kerosin, das durch die Außen- Öffnung 9a in den Kanal 9b des Lufteintritts 9 eintritt, wird in dem Fortsatz 9d gesammelt, so daß es nicht in den Innenraum 6 vordringen kann. Die Wölbung der Decke 4 führt dazu, daß eine brennbare Flüssigkeit, wie Kerosin, die gegebenenfalls auf die äußere Oberfläche der Decke 4 gelangt, seitlich abfließt. Da die Luftaustritte 10 an dem oder nahe des höchsten Punktes der Decke ausgebildet sind, tritt, selbst falls die Abdeckung 11 und/oder ein Rückschlagventil beschädigt sein sollten, keine große Menge der brennbaren Flüssigkeit in den Innenraum 6 ein.
In einer weiteren Modifikation sind die Wasserbehälter in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Gebäudes in getrennte Abteile unterteilt. Dadurch ist es möglich, daß entweder nur ein Abteil des Wasserbehälters 12 beschädigt wird und/oder daß an bestimmten Stellen des Gebäudes das Wasser aus dem entsprechenden Abteil des Wasserbehälters abgelassen wird, ohne daß das Wasser in anderen Abteilen des Wasserbehälters abfließt.
Nach einer weiteren Modifikation sind insbesondere die Seitenränder des Wasserbehälters 12, die in der Nähe der Seitenwände 2, 3 und der Stirnwände liegen, verstärkt, damit ein Aufprall auf diesen Punkt nicht zu einer vollständigen Entleerung des Wassertanks führt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Wasser zur kontrollierten Abgabe in den Innenraum 6 vorgesehen ist.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des Gebäudes mit Innenraumschutz gezeigt. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die Decke 4 nicht gewölbt, sondern mit zwei schrägen Hälften nach Art eines Giebeldaches ausgebildet ist. Die schräge Ausbildung der Außenseite der Decke 4 führt ebenfalls dazu, daß gegebenenfalls auf der Außenseite aufgebrachte brennbare Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Kerosin, ablaufen. Die Luftaustritte 10 sind ebenfalls an dem oder nahe des höchsten Punktes (First) des Daches ausgebildet.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform des Gebäudes mit Innenraumschutz gezeigt. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß die Luftaustritte 10 der ersten Ausführungsform durch Luftaustritte 13, die nicht nur nahe des höchsten Punktes, sondern an mehreren Punkten entlang der Wölbung ausgebildet sind, ersetzt sind. Die Luftaustritte sind vorzugsweise mit Rückschlagventilen versehen.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausfuhrungsform des Gebäudes mit Innenraumschutz gezeigt, die sich von der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ebenfalls nur dadurch unterscheidet, daß anstelle der Luftaustritte 10 die Luftaustritte 13 der dritten Ausführungsform vorgesehen sind.
Das Gebäude 1 weist, wenn es als ein Zwischenlager für Brennelemente eines Kernkraftwerkes benutzt wird, beispielsweise eine Höhe h (siehe Fig. 2, 4) von 10 bis 30 m, vorzugsweise 18 m, eine Breite b von 20 bis 50 m, vorzugsweise 38 m, und eine Länge in Längsrichtung (senkrechte zur Papierebene) von 80 bis 150 m, vorzugsweise 92 m auf. Die Höhe des Wasserbehälters 12 in senkrechter Richtung ist im Bereich von 1 bis 4 m, vorzugsweise 1,50 bis 2,50 m.
Selbstverständlich können die Gebäude 1 zusätzliche Konstruktionselemente wie Stützen 14 oder ähnliches aufweisen.
Die beschriebenen Modifikationen und Abwandlungen können natürlich bei allen Ausführungen angewandt werden. In den Fig. 2 und 4 ist jeweils schematisch ein großes Passagierflugzeug 15 mit einer Masse von mehr als 100 t als ein Gegenstand, dessen potentieller Aufprall zur Bemessung der Konstruktion verwendet wird, gezeigt.

Claims

Ansprüche:
1. Gebäude mit Wänden (2, 3) und einer Decke (4), die einen Innenraum (6) umgeben, das einsturzsicher gegenüber dem Aufprall eines Gegenstandes (15) auf die Außenseite bemessen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (4) ein Wasserbehälter (12) ausgebildet ist.
2. Gebäude nach Anspruch 1 , bei dem die Decke eine Unterseite (4a) und eine Oberseite (4b), die den Wasserbehälter (12) begrenzen, aufweist.
3. Gebäude nach Anspruch 2, bei dem die Unterseite (4a) der Decke einsturzsicher gegen den Aufprall eines Gegenstandes (15) von außen ausgebildet ist.
4. Gebäude nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Oberseite (4b) der Decke einsturzsicher gegen den Aufprall eines Gegenstandes (15) von außen ausgebildet ist.
5. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Wasserbehälter (12) in voneinander getrennte Abteile unterteilt ist.
6. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Wände wenigstens ein Lufteintritt (9) vorgesehen ist.
7. Gebäude nach Anspruch 6, bei dem der Lufteintritt eine an der Außenseite der Wand (2, 3) angeordnete Außenöffnung (9a), eine an der Innenseite der Wand (2, 3) angeordnete Innenöffnung (9c) und einen die Außenöffnung (9a) und die Innenöffnung (9c) verbindenden Kanal (9b) aufweist, wobei die Innenöffnung (9c) in senkrechter Richtung unterhalb der Außenöffnung (9a) angeordnet ist.
8. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in der Decke wenigstens ein Luftaustritt (10) vorgesehen ist.
9. Gebäude nach Anspruch 8, bei dem der Luftaustritt an dem oder nahe des höchsten Punktes der Decke (4) ausgebildet ist.
10. Gebäude nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Luftaustritt eine Rückschlag- Vorrichtung aufweist.
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