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Probabilistische Untersuchung des Rissfortschrittsverhaltens von Reaktorkomponenten

R. Schaefer, G.I. Schueller, P. Kafka
1984, 180 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Best.-Nr. T 1800 (Kopie des Manuskripts)

Inhalt

Das Ziel des Untersuchungsvorhabens war es, einen Beitrag zur Methodik der Sicherheitsbeurteilung schwingbeanspruchter, rissbehafteter Komponenten im Kernkraftwerksbau zu leisten. Dazu wurde am Beispiel einer Rundnaht der Hauptkuehlmittelleitung eines Druckwasserreaktors eine Zuverlaessigkeitsanalyse durchgefuehrt mit dem Ziel, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Lecks oder Bruchs innerhalb der Auslegungslebensdauer abzuschaetzen. Den Untersuchungen wurde folgende Vorstellung fuer den Versagensmechanismus zugrundegelegt: Von einem rissaehnlichen Anfangsfehler in der Schweissverbindung ausgehend, entwickelt sich durch die Wirkung schwingender Beanspruchungen aus den Belastungen im Normalbetrieb, bei anomalen Betriebszustaenden und Stoerfaellen ein Ermuedungsriss, der im Laufe der Zeit fortschreitet und nach gewisser Zeit die Rohrwand durchdringen und zur Leckage oder - im schlimmsten Falle - zum Bruch der Leitung fuehren kann. Im Rahmen der Untersuchungen wurden folgende Einflussgroessen naeher betrachtet: Anfangsrissgroesse, Lastspektrum einschliesslich Belastungen aus dem Stoerfall "Erdbeben", Rissfortschrittsverhalten und in groeberer Abschaetzung das Bruchverhalten. Fuer die eigentliche Zuverlaessigkeitsanalyse wurde ein Rechenprogramm entwickelt, das in einer Simulationsrechnung nach der Monte-Carlo-Methode die einzelnen Eingangswerte entsprechend ihrer statistischen Parameter beruecksichtigt. (-z-)

Verfügbare Formate

Publikationslisten zum Thema:
Riss, Stahlbau, Schweißnaht, Wahrscheinlichkeitsrechnung, Statistik, Sicherheit, Lebensdauer, Erdbebenbelastung, Simulationsmodell, Schwingung, Kernkraftwerk, Zuverlässigkeit,

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Andreas Lipp
Kreishohlprofil-X-Knoten aus nichtrostenden Stählen unter Axialbeanspruchung
Berichte zum Stahl- und Leichtbau, Band 7
Dissertationsschrift
2016, 467 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

Die Bemessung geschweißter, unversteifter Knoten aus Kreishohlprofilen (KHP) aus nichtrostenden Stählen ist derzeit ungenügend geregelt, da alle verfügbaren Bemessungsregeln auf Ergebnissen von Untersuchungen an KHP-Knoten aus un- und niedriglegierten Baustählen mit ausgeprägter Streckgrenze basieren. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften ist eine Übertragung von Bemessungsregeln für KHP-Knoten aus un- und niedriglegierten Baustählen auf KHP-Knoten aus nichtrostenden Stählen allerdings nicht ohne Weiteres möglich. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Tragverhalten ebener KHP-X-Knoten aus nichtrostenden Stählen unter vorwiegend ruhender Axialbeanspruchung. Experimentelle und numerische Untersuchungen wurden hierzu an der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) durchgeführt. Ein Bemessungskonzept für axial beanspruchte KHP-X-Knoten aus nichtrostenden Stählen wurde entwickelt. Aufgrund des in der Regel eher nachgiebigen Last-Verformungs-Verhaltens der untersuchten Anschlüsse sind diese nicht nur für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT), sondern auch für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) zu bemessen. Die Ableitung der Tragfähigkeiten für den GZT basiert dabei auf einem Schädigungskriterium für duktile Rissinitiierung. Im GZG wird die Knotenverformung auf 1% des Gurtaußendurchmessers begrenzt. Im Rahmen einer umfangreichen numerischen Parameterstudie wurden alle Einflussgrößen, die sich signifikant auf das Last-Verformungs-Verhalten auswirken, variiert, wobei die Simulationsmodelle zuvor an den im Rahmen der Arbeit erhobenen Versuchsergebnissen kalibriert wurden. Die Ergebnisse der durchgeführten Simulationen stellen die Grundlage der abgeleiteten Bemessungsgleichungen dar. Die Eignung des entwickelten Bemessungskonzepts wurde zuletzt durch einen Vergleich der Tragfähigkeiten gemäß den abgeleiteten Bemessungsgleichungen mit Versuchsergebnissen belegt.

Otto Jungbluth
Verbund- und Sandwichtragwerke
Tragverhalten, Feuerwiderstand, Bauphysik
2012, xvi, 562 S., 124 SW-Abb., 15 Farbabb. 245 mm, Softcover
Springer, Berlin

Das Anforderungsspektrum bautechnischer Eigenschaften fuer Baustoffe und Bauteile ist meist so komplex, dass eine monolithische Bauweise nicht zum Ziel fuehren kann. Nur mit einem Verbund von Werkstoffen laesst sich die optimale Buendelung mehrerer bautechnischer Eigenschaften erreichen. Hierbei sind die verschiedenen Werkstoffpartner des Verbundsystems so auszuwaehlen und konstruktiv zu verarbeiten, dass sie ihre Schwaechen gegenseitig ausgleichen und wechselseitig voneinander Nutzen ziehen koennen. Nach einleitenden Kapiteln ueber Begriffe, Einwirkungen und Entwurfsoptimierung bei Verbund- und Sandwichkonstruktionen werden Versuche zum Tragverhalten und zur Bauphysik von Stahlprofil/Beton-Verbundstaeben, Stahlblech/Beton-Verbundplatten, Stahlrohr/Beton-Sandwichbruecken, Stahlprofilblech/Polyurethan-Sandwichtragwerken und Stahlprofilblech/Mineral-Sandwichplatten ausfuehrlich beschrieben. (-y-)

Andreas Leffer
Zum Ermüdungsverhalten einbetonierter Kopfbolzendübel unter realitätsnaher Beanspruchung im Verbundbrückenbau
2006, o. Ang. v. S., Softcover
ibidem

Die Arbeit behandelt das Ermüdungsverhalten einbetonierter Kopfbolzendübel (KD) in Vollbetonplatten. Dabei wird das im Rahmen der Harmonisierung der Europäischen Normung bevorstehende Nachweiskonzept den Nachweis der Ermüdung anhand eines deduktiven Vorgehens überprüft. Es werden Zweifeldverbundträger unter einer realitätsnahen Belastungsfolge vorgestellt. Mit Hilfe einer neu entwickelten Messmethode können die sukzessiven Versagensvorgänge entlang der nichtruhend beanspruchten Verbundfuge exakt beschrieben werden. Aus den Trägerversuchen werden Wöhlerlinien (Ermüdungsfestigkeitskurven) abgeleitet, welche zum einen die Beurteilung der Lebensdauern unter Anwendung elementar statischer Methoden zur Berechnung der auftretenden Dübelbeanspruchungen (Nennspannungskonzept) ermöglichen. Zum anderen werden Wöhlerlinien vorgestellt, die auf der Grundlage einer nichtlinearen Berechnung unter Berücksichtigung der Dübelnachgiebigkeit verwendet werden können. In beiden Fällen kann die Miner-Regel als lineare Schadensakkumulationshypothese angewendet werden, allerdings muss zwischen der Beanspruchungsart (Wechsel- oder Schwellbeanspruchung) unterschieden werden. Anhand neuer, wegkontrollierter Push-Out Versuche wird eine analytische Beziehung zur Beschreibung des zyklischen Materialverhaltens abgleitet, die es ermöglicht, die nichtlinearen Dübelkräfte unter Berücksichtigung der Dübelnachgiebigkeit und des Schlupfzuwachses bei gegebenem oder gemessenem Schlupfverlauf direkt, sozusagen "von Hand", zu berechnen. Außerdem wird mit Hilfe dieser Versuche ein eigenständiges, neues Bemessungskonzept ("Örtliches Konzept") in ersten Ansätzen erarbeitet, welches auf der Bezugsgröße Schlupf basiert. Dazu werden die analytischen Ansätze des bekannten Örtlichen Konzeptes transformiert. In einem eigenen Kapitel wird das Schweißdetail "aufgeschweißter Kopfbolzendübel" unter Verwendung des "Bolzenschweißens mit Hubzündung" hinsichtlich seiner Eignung für die Anwendung in nicht ruhend beanspruchten Konstruktionen mit Makroschliffen untersucht.

Peter Oehme, Werner Vogt
Schäden an Tragwerken aus Stahl
Schadenfreies Bauen, Band 30
2003, 152 S., 148, teilweise farb. Abb., 7 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

Anhand von Fallbeispielen beschreibt das Buch typische Schäden an Hochbauten aus Stahl, die durch Berechnungs- und Konstruktionsfehler, Fehler bei der Fertigung und Montage oder durch falsche Nutzung der Tragwerke entstanden sind. Die Autoren erläutern die Schadensursachen und ziehen daraus verallgemeinernde Lehren für eine Vermeidung solcher und ähnlicher Schäden.

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Forschungsberichte

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

Numerische und versuchstechnische Untersuchungen zur Anwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf Zuggliedern aus Stahl. Abschlussbericht

Sascha Hothan, Dustin Häßler
Numerische und versuchstechnische Untersuchungen zur Anwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf Zuggliedern aus Stahl. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3313
2015, 303 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Das Forschungsvorhaben verfolgt im Wesentlichen das Ziel, die Anwendbarkeit von reaktiven Brandschutzsystemen auf Zugstabsystemen auf Grundlage von allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sollen neben versuchstechnischen Beurteilungsverfahren auch rechnerische Nachweismöglichkeiten im Rahmen der sogenannten Heißbemessung entwickelt werden. Die Bearbeitung des Vorhabens erfolgt in drei Blöcken. In einem ersten Block erfolgen zunächst Literaturrecherchen bezüglich vorhandener Materialgesetze (Spannungs-Dehnungs-Beziehungen) für üblicherweise verwendete Stahlwerkstoffe. Diese bilden die Eingabewerte für sich daran anschließende numerische Modellierung auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode. Ausgehend davon erfolgt dann die Entwicklung geeigneter Berechnungsmodelle. Der zweite Block dient vornehmlich der experimentellen Untersuchung zur Erwärmung unterschiedlicher Stahlquerschnitte mit reaktiven Brandschutzsystemen. Dabei sollen vor allem die Aufheizgeschwindigkeit und die Ausbildung der Temperaturfelder analysiert werden. Ferner werden anhand der gewonnenen Daten Materialgesetze anhand von Zugversuchen an Stahlproben unter vorgegebenen Aufheizgeschwindigkeiten gewonnen. Der dritte und letzte Block umfasst die Durchführung von Zugversuchen an beschichteten Stahlbauteilen unter Brandbeanspruchung im Realmaßstab und die Absicherung der in den Blöcken 1 und 2 entwickelten Modelle. Außerdem werden Empfehlungen für die erforderlichen Nachweise bei der Erteilung von Zulassungen (Berechnungen, Versuche, Beurteilungskriterien) erarbeitet.

Untersuchungen zum Tragverhalten und zur Tragfähigkeit von Mikroverbundträgern mit Stegöffnungen. Abschlussbericht

Jürgen Schnell, Christian Kohlmeyer, Michael Wolbring
Untersuchungen zum Tragverhalten und zur Tragfähigkeit von Mikroverbundträgern mit Stegöffnungen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2907
2014, 143 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Mit Verbundträgern bestehend aus dünnen Stahlstegen und Gurten aus hochfestem Beton, die über Puzzleleisten schubfest verbunden sind, lassen sich leistungsfähige und kostengünstige hybride Decken- und Dachtragwerke konstruieren. Wird der Steg durch Öffnungen geschwächt, so wie es oft nötig ist, um die Installationen in die Tragebene zu integrieren, entstehen lokale Zusatzbeanspruchungen. Wie sich diese auf das Trag- und Verformungsverhalten solcher Träger auswirken, ist bisher nicht ausreichend untersucht. Das Forschungsvorhaben umfasst sowohl experimentelle als auch rechnerische Untersuchungen. Bei den experimentellen Untersuchungen wurde unterschieden in Kleinteilversuche zur Ermittlung der lokalen Tragwirkung und der Tragfähigkeit der verwendeten Puzzleleisten und großmaßstäbliche Trägerversuche. Ziel war es, aufbauend auf diesen Untersuchungen ein Ingenieurmodell abzuleiten, welches das Tragverhalten zuverlässig beschreibt und für den bemessenden Ingenieur ein einfaches Hilfsmittel darstellt. Das Vorhaben gliederte sich in mehrere Arbeitsschritte: Das Trag- und Verformungsverhalten der Verbundträger wurde in großmaßstäblichen Traglastversuchen ermittelt. Dabei wurden die einzelnen Parameter wie Länge und Höhe der Öffnung, Lage der Öffnung im Querschnitt, Öffnungsform (rechteckig, quadratisch, rund) und die Betongurtdicke variiert. Anschließend wurden alle Versuche mit der Finite-Elemente-Methode nachgerechnet, woraus weitere Erkenntnisse über den Lastabtrag und das Tragverhalten gewonnen werden konnten. In Kleinteilversuchen wurde die Tragfähigkeit des Verbundmittels Puzzleleiste sowohl für eine reine Schub- als auch Zugbeanspruchung untersucht. Außerdem wurde in neuartigen Versuchen eine kombinierte Zug-Schub-Beanspruchung aufgebracht. Ergebnis ist eine Interaktionsbeziehung, mit der eine Bemessung der Verbundmittel unter kombinierten Beanspruchungen durchgeführt werden kann. Zudem wurde eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt, die ergeben hat, dass insgesamt betrachtet das Verbundträgerdach eine k

Ulrike Kuhlmann, Matthias Konrad
Tragfähigkeit von Kopfbolzen bei Einsatz von Profilblechen. Schlussbericht
Bauforschung, Band T 3212
2009, 106 S., zahlr. Abb., 17 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

In DIN EN 1994-1-1 bzw. DIN 18800-5 wird der Einfluss von Profilblechen auf die Tragfähigkeit von Kopfbolzendübeln bei Verbundträgern durch Anwendung eines Abminderungsfaktors auf die Dübeltragfähigkeit bei Vollbetonplatten erfasst. Es hat sich gezeigt, dass dieser Ansatz die gänzlich anderen Versagensmechanismen bei Platten mit Profilblechen im Vergleich zur Vollbetonplatte nur unzureichend berücksichtigt. Des Weiteren ist die Lage des Dübels innerhalb der Sicke für die Tragfähigkeit des Dübels entscheidend. Diese Einflüsse werden bei der Berechnung nach DIN EN 1994-1-1 bzw. DIN 18800-5 nur ungenügend erfasst. Da davon auszugehen ist, dass vor allem Profile senkrecht zum Träger zur Anwendung kommen, wurde nur dieser Fall untersucht. Da im Vergleich zur Gesamtanzahl von vorliegenden Versuchen in der Literatur nur eine relativ geringe Anzahl von Versuchen mit außermittiger Kopfbolzenanordnung vorliegt, war die Position des Kopfbolzens in der Sicke neben der Einbindetiefe des Kopfbolzens in den Aufbeton die hauptsächlich variierte Einflussgröße. Für die 17 durchgeführten Push-Out Tests wurden 3 unterschiedlich hohe Profilbleche gewählt und so der gesamte Anwendungsbereich (h tief p kleiner gleich 85 mm) von DIN EN 1994-1-1 bzw. DIN 18800-5 abgedeckt. Ausgehend von den Ergebnissen der Push-Out Tests konnte gezeigt werden, dass gerade für Kopfbolzen in "unfavourable position" die normative Regelung die Tragfähigkeit deutlich unterschätzt, während gleichzeitig die Kopfbolzen in "favourable position" nur im Bereich der erwarteten Tragfähigkeit lagen. Somit ist die normative Forderung nach alternierender Anordnung im Fall, dass keine mittige Kopfbolzenanordnung möglich ist, zu hinterfragen. Des Weiteren musste festgestellt werden, dass viele der Versuchskörper, die nach Norm als duktil eingestuft wurden, kein duktiles Verhalten zeigten, aber andere Versuchskörper, die gewisse Anforderungen nach Norm verletzten, duktiles Verhalten zeigten. Der Vergleich der Tragfähigkeit im Versuch mit den Ergebnissen bei den bestehende

Thomas Misiek
Tragverhalten dünnwandiger Bauteile aus perforierten Blechen
Bauforschung, Band T 3197
2009, 247 S., 196 Abb., 56 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

In dieser Arbeit wird das Tragverhalten dünnwandiger Bauteile aus perforierten Blechen untersucht und daraus ein Bemessungsverfahren für voll- oder teilperforierte Trapez- und Wellprofile entwickelt. Ausgehend von grundsätzlichen Betrachtung zum Tragverhalten werden die erforderlichen, den Einfluss der Perforation erfassenden drei Parameter definiert und für unterschiedliche Lochraster ermittelt. Durch Einbau dieser Parameter in die Berechnungsverfahren für die Ermittlung der Tragfähigkeit dünnwandiger stabilitätsgefährdeter Bauteile unter Druck- und Schubbeanspruchung werden diese für die Anwendung auf vollperforierte Bauteile erweitert. Numerische Untersuchungen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode erlauben eine Verifikation dieses theoretisch abgeleiteten Berechnungsverfahrens. Für teilperforierte Bleche wird mittels Methode der Übertragungsmatrizen ein Ansatz zur Berechnung der Beulwerte dünnwandiger stabilitätsgefährdeter Bauteile unter Druckbeanspruchung abgeleitet. Ausgehend von diesen Beulwerten kann über ein einfaches Verfahren, das den Anteil der Perforation an der Querschnittsfläche erfasst, die Tragfähigkeit dieser Felder ermittelt werden. Auch dieses Berechnungsverfahren wird mittels numerischer Untersuchungen verifiziert. In umfangreichen numerischen und experimentellen Untersuchungen zum Stegkrüppeln wird sowohl für voll- als auch für teilperforierte Trapezprofile gezeigt, dass der Einfluss der Perforation durch Abminderung der nach DIN 18807-1 oder DIN 18807-6 ermittelten Tragfähigkeit mit einem Faktor C tief p für vollperforierte Stege oder C tief tp für teilperforierte Stege ermittelt werden kann. Für diese wird in der vorliegenden Arbeit ein Berechnungsverfahren vorgestellt. Die nach dem Übergang von der Betrachtung von Einzelflächen zu ganzen Bauteilen mögliche Nachrechung der Ergebnisse von Versuchen an Trapez- und Wellprofilen die seit etwa 1980 an der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine durchgeführt wurden zeigt die gute Korrelation zwischen den Berechnungsverfahren und den Versuch

A. Rohling, T. Mittmann
Auswirkungen der Prüfnorm ENV 13381-4 auf das Sicherheitsniveau des deutschen bauaufsichtlichen Verfahrens
Bauforschung, Band T 3096
2006, 47 S., m. 22 Abb. 30 cm,
Fraunhofer IRB Verlag

Die Aussagen zur Verwendbarkeit eines Schutzsystems für Stahlbauteile werden im deutschen bauaufsichtlichen Verfahren über Prüfungen nach DIN 4102-2 (Bekleidete Stahlbauteile) bzw. die "Zulassungsgrundsätze für reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlbauteilen" und die "Zulassungsgrundsätze für Brandschutzputzbekleidungen" definiert. Im Zuge der europäischen Harmonisierung ist durch die Erarbeitung der ENV 13381-4 ein Dokument geschaffen worden, das sowohl für die Beschichtungen und Putze als auch für Bekleidungen die Anforderungen an die Prüfung wie auch die Auswertungsverfahren zusammenstellt. lm Zuge des Forschungsvorhabens soll anhand von vorliegenden Ergebnissen aus Brandprüfungen, die nach oder in Anlehnung an die ENV 13381-4 durchgeführt wurden, beispielhafte Auswertungen nach dem grafischen und numerischen Verfahren nach ENV 13381-4 durchgeführt werden. Dabei soll ermittelt werden, in wie weit sich die Ergebnisse an denen der bisherigen DIN 4102-2 orientieren bzw. ob die Ergebnisse vergleichbare Rückschlüsse auf das thermische Verhalten des Brandschutzmaterials liefern. Die in der ENV 13381-4 angegebenen Auswertungsverfahren sind hinsichtlich des Auswertungsumfanges unterschiedlich aufwendig gestaltet. Sie unterscheiden sich weiterhin in der Möglichkeit des erweiterten Anwendungsbereiches. Die angegebenen Verfahren wirken zunächst ähnlich den in den Eurocodes angegebenen Verfahren des vereinfachten und allgemeinen Rechenverfahrens, wobei im Gegensatz zum EC in dieser Norm im voraus nicht angegeben werden kann, ob mit dem gewählten Auswerteverfahren ein entsprechendes Ergebnis erzielt werden kann. So gibt die Norm nur pauschal an, dass zunächst die numerischen Auswerteverfahren angewandt werden sollten, wobei sie keine Aussage zur Anwendbarkeit eines einzelnen Auswerteverfahrens macht. lnnerhalb dieses Forschungsvorhabens sollen daher die Verfahren zur Auswertung mittels Differentialgleichung mit variablem und konstantem Ansatz der Wärmeleitfähigkeit sowie die numerische Regressionsanalyse durchgeführt werde

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Zeitschriftenartikel

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Mensinger, Martin
Konstruktiver Brandschutz bei Bestandsbauten in Stahl- und Verbundbauweise
Konstruktiver Ingenieurbau KI, 2019

Schaumann, Peter; Meyer, Patrick; Mensinger, Martin; Koh, Suet Kwan
Analyse des Tragverhaltens eines Deckensystems infolge eines Naturbrandszenarios für den Deckenhohlraum
Bautechnik, 2019

Geißler, Karsten
Sicherheit, Robustheit, Duktilität, Ermüdungssicherheit und Dauerhaftigkeit der Tragwerke - eine Grundsatzdiskussion
Stahlbau, 2019

Häßler, Dustin; Hothan, Sascha
Überblick zur Anwendung reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern
Stahlbau, 2018

Häßler, Dustin; Hothan, Sascha
Vom Brandversuch zum Feuerwiderstand: Neues Prüf- und Bewertungsverfahren für filigrane Stahlzugglieder mit reaktivem Brandschutzsystem
Stahlbau, 2018

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