DE2816678B2 - Kabelträgersystem - Google Patents

Kabelträgersystem

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DE2816678B2
DE2816678B2 DE2816678A DE2816678A DE2816678B2 DE 2816678 B2 DE2816678 B2 DE 2816678B2 DE 2816678 A DE2816678 A DE 2816678A DE 2816678 A DE2816678 A DE 2816678A DE 2816678 B2 DE2816678 B2 DE 2816678B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Kabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung für Kernkraftwerke und dergleichen, bestehend aus insbesondere I-förmig profilierten, in Kabelverlaufrichtung mit Abstand hintereinander vertikal anzuordnenden Trägern und mehreren an diesen gehalterten, sdtlich horizontal auskragenden Tragarmen, wobei die Träger einseitig oder beidseitig an ihren Enden Halteplatten aufweisen, die am Bauwerk festlegbar sind, und ferner benachbarte vertikale Träger miteinander verstrebt sind.
Derartige Kabelträgersysteme sind aus dem Prospekt »Traversen-System« der Firma PohL Seiten 7 und 8, bekannt
Bei den bisher bekannten Systemen dieser Art wird der Träger beidseitig am Bauwerk befestigt indem Dübel erheblicher Länge, beispielsweise 200 mm, mit entsprechenden Dübelrandabständen in Dübelgruppen in die Betondecke bzw. -boden eingesetzt werden und aie Halteplatten mittels durchgesteckter Gewindebolzen dort befestigt werden.
Es ist auch üblich, die Träger hängend anzuordnen oder kurze Ständer zu verwenden. Desweiteren kann die Befestigung der Träger auch an anderen Tragkonstruktionen, zum Beispiel Stahlträgern, vorgenommen werden.
Für erdbebensichere Auslegung im Kernkraftwerkbau sind diese Konstruktionen aber ungeeignet Die von Erdbeben erzeugten Kräfte verlangen nach besonders starken und langen Sicherheitsdübeln, da die dann angreifenden hohen Kräfte, insbesondere Zugkräfte,
ti anders nicht abgefangen werden können. Der Abstand der Döbel einer Tragplatte voneinander soll nach bestehenden Vorschriften bei Verwendung von M 12 ca. 190 mm betragen, wobei der Abstand benachbarter
Tragplatten mit vier Dübeln bei 900 mm liegt gemäß Gutachten der TH. Darmstadt
Desweiteren sind die Tragplatten extrem groß und stark auszulegen.
Auch werden höchste Anforderungen an die Materialgute gestellt
All diese Forderungen sind berechtigt weil, sofern das Tragsystem durch Erdbebenochwingungen beansprucht wird, extrem hohe Auszugskräfte auf die Dübel einwirken. Dies hat dazu geführt, daß schon Vorschläge gemacht wurden, große Stahlplatten in die Betondecken mit einzugießen und die Tragplatten an diesen zu befestigen.
Der dann erforderliche Pianungsaufwanc i* ungeheuer groß, weil schon bei der RchbairaisfC—Mng der genaue Ort der Träger des Systems rest^ier-i ist und darüber hinaus äußerst exakte Aiiord^-'v*; der Stahlplatten erforderlich ist, damit die " '»er später genau an den vorbezeichneten St<?!L.i befestigt werden können. Die Variabilität des ä, ->- ms wird damit soweit eingeschränkt daß spätere Änderungen oder Ergänzungen praktisch unmöglich sind.
Es sei noch bemerkt, daß zum Anbringen von riübeln der oben genannten Länge ein aufwendiges Eisensuchen im Beton vorgenommen werden muß.
Der gleiche Aufwand der bei Kabelträgersystetnen im Kernkraftwerkbau betrieben werden muß, ist auch für Lüftungsverlegung und Rohrleitungen vorgeschrieben.
Die an jeder Befestigungsstelle unterschiedlichen Belastungszustände müssen berechnet und durch entsprechende Auslegung des Systems berücksichtigt werden.
Vor Verlegung der einzelnen Kabel auf die Kabeltragarme werden noch gitter- oder leiterartige Kabeibahnen aufgelegt um eine gleichmäßige Auflage der Kabel zu erreichen, die Betriebswärme derselben abzuführen und das Auswechseln von Kabeln zu erleichtern.
Die vorbeschriebene Entwiddung führt aber zu einer nicht mehr handhabbaren Dimensionierung und einer untragbaren Planungs- und Ingenieurbelastung.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Kabelträgersystem der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das mit geringem Planungs- und Ingenieur-
SjHSf £T££!cTn£ten erdbebensicheren Ausls- 45 vor gezogen wird. Als wesentliche Energievernichter sind die Dämpfungselemente vorgesehen.
Um auch den Anforderungen bezüglich der Temperaturbedingungen im Kernkraftwerkbau gerecht zu werden, ist vorgesehen, daß die Feder- und Dämpfungselemente mindestens im Bereich von 268° K bis 470° K funktionsbeständig sind.
Die Ausbildung von Federelementen und Dämpfungselementen und insbesondere deren Anordnung zwischen Halteplatte und Bauwerk ist ziemlich aufwendig, wenn Stahlfedern und dergleichen Verwendung finden, da diese einen relativ großen Platzbedarf haben, kostenaufwendig sind und keine ausreichende Därnpfungskapazität aufweisen.
Deshalb wird vorgeschlagen, daß als Feder- und Dämpfungselement jeweils mindestens ein Gummilager zwischen Halteplatte und Bauwerk befestigt ist
Damit ist schon ein großer Fortschritt erzielt
Unter Beachtung der im Kernkraftbau geforderten Temperaturbeständigkeit ist es aber besonders vorteilhaft daß ein Lager aus elastomerem Werkstoff als Feder- und Dämpfungselement angeorcmet ist
Als elastomerer Werkstoff kann ein (Jhloropren-Kautschuk bzw. ein fluorhaltiger Kautschuk vorgesehen sein, der insbesondere im Temperaturbereich von 268° K bis 398° K dauerbelastbar und bei 458" K eine Stunde lang belastbar ist
Die Temperaturerfordernisse gehen üblicherweise dahin, daß die Lager im Dauerbetrieb zwischen 268° K und 398° K (-5°C und 125°C) beständig sind und bis zu einer Stunde auch Temperaturen von 458°K. {185°Q widerstehen, ohne daß ihre Funktion ausgeschaltet wird.
Als Werkstoff wird beispielsweise ein Chloropren-
Kautschuk-Typ mit Erfolg angewandt der zu 60% aus
J5 Chloropren-Kautschuk und dis zu 20 Füllstoffen besteht
Die Zusammenstellung erfolgt so, daß das Lager dann den geforderten Temperaturbelastungen widersteht
Insbesondere der elastomere Werkstoff hat auch hohe Dämpfungseigenschaften, so daß das Lager e>ne Dämpfungskapazitäi von mindestens 10% hat
E:",e vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß an das Gummi- bzw. Elastomer-Lager an seiner mit der Halteplatte bzw. dem Bauwerk korrespondierenden Fläche jeweils eine Stahlplatte mit nach außen
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gung führt Dabei soll das System aus einer möglichst geringen Anzahl einfacher Bausteine zi. sammengesteüt sein.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die miteinander verstrebten Träger eine steife Elementarzelle des Tragwerkes bilden und die Halteplatten unter Zwischenschaltung von allseitig wirksamen FHerelementen und gleichgerichtet wirkenden Dämpfungselementen bauwerkseitig angebunden sind.
» Frl·pnntnic hf riiht im
1 St3Ln/* ^a Die Federkonstante dieses Lagers bezüglich horizontaler Bewegung hängt vom Gleitmodul G, von der Höhe des elastomeren Kissens und dessen Quersrhnittsfläche ab. Die Konstante für die vertikale Bewegung ist etwa
w zehnmal höher und abhängig von der Relation der freien zur gebundenen Oberfläche des Kissens. Weiterhin ist vorgesehen, daß pro Halteplatte zwei Lager angeordnet sind.
Dazu kann die Halteplatte rechteckig ausgebildet sein und an ihren Endbereichen die Lager halten.
Technik darauf, daß nicht die Befestigungselemente zur Aufnahme der geforderten Kräfte entsprechend groß dimensioniert werden sollen, sondern die Kräfte in den Lagerpunkten möglichst gering gehalten und auf das statisch notwendige Maß reduziert werden müssen.
Dabei muß insbesondere die Übertragung von Momenten vermieden werden.
Um diese Wirkungen zu erreichen, sollen die Federelemente nicht sehr steif sein, sondern größere Schwingungsweiten ermöglichen, so daß die Reibung zwischen den auf das T"agsysieiii aufgelegten Kabelmänteln zur Vernichtung der Bewegungsenergie heran-
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die Lager bei 473° K eine Tragfähigkeit von 5*>/αη2 (ca. 0^/mm») aufweisen.
Durch entsprechende Bemessung der Lager können die aufgebrachten Lasten gut gehalten werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß zur Versteifung einer Elementarzelle die benachbarten Träger durch Flachstäbe miteinander verbunden sind.
Desweiteren kann vorgesehen sein, daß jeweils eine Vielzahl von Elementarzellen im Rastcrabstand zueinander angeordnet sind.
Dabei ist nur die jeweilige Elementarzelle verstrebt,
während die einzelnen Elementarzellen nicht miteinander verstrebt sind.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Träger hängend angeordnet sind.
Eine Weiterbildung wird darin gesehen, daß die Lager mittelbar unter Zwischenschaltung von Profilschienen bauwerkssitig befestigbar sind (F i g. 9 und 10).
Eine vorteilhafte Ausbildung; ist dadurch gekennzeichnet, daß die deckenseitig befestigbare Profilschiene bzw. das Profilschienenteilstück als offenes C-Profil ausgebildet ist, an dessen dem deckenseitig befestigbaren Schenkel gegenüberstehenden Schenkel das Lager auf der dem Profilinneren zugewandten Seite festlegbar ist und die entsprechende Halteplatte des Trägers auf die freie, zum Profilinneren zielende Fläche des Lagers auflegbar und dort befestigbar ist
Dies bewirkt, daß auch die deckenseitig bzw. an der oberen Halteplatte befestigten Lager statisch lediglich auf Druck belastet sind. Insbesondere bei hängend angeordneten Trägern ist dies besonders vorteilhaft
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei lediglich aufstehend befestigtem Träger (F i g. 4 und 6) die Halteplatte großflächig ausgebildet und durch zwischen Halteplatte und Träger angebrachte, insbesondere dreieckige Aussteifungen, verstärkt ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn bei den jeweils äußeren Elementarzellen eines Trägerfeldes die Träger der letzten Zelle durch Winkelprofile versteift sind.
Zur Montageerleichterung ist es nützlich, wenn die Winkel- bzw. Flachprofile endseitig und/oder die Träger an den entsprechenden Befestigungspunkten Löcher zur Aufnahme der hochfesten Befestigungsschrauben aufweisen.
Die erfmdungsgemäße Ausbildung hat viele Vorteile, von denen hier noch einige erläutert werden sollen.
Durch die Anordnung der elastomeren Lager werden die Befestigungsdübel bzw. Bolzen nur mit vernachlässigbar geringen Biegemomenten belastet
Außer statischen Kräften wirken auch bei durch Erdbeben hervorgerufenen Belastungszuständen nahezu k-ine Zugkräfte auf die DübeL Infolgedessen können die Dübel geringer dimensioniert sein, insbesondere sind geringere Dübel- und Gruppenabstände möglich.
Die auf die Dübel wirkenden Druck- und Zugkräfte bewegen sich im Rahmen des statisch aufgebrachten.
Die Dübel werden dynamisch im wesentlichen nur durch Scherkräfte beansprucht
Als Folge können die Bohrlochtiefen zum Dübelsetzen ebenso wie die Dübellängen abgemindert werden, was zu erheblich geringerem Arbeitsaufwand führt, weil insbesondere das Eisensuchen im Beton stark vereinfacht ist
Die im Kernkraftwerkbau bisher für Kabelträgersysteme. Lüftungen und Rohrleitungen verwendeten Halteplatten können in Fläche und Stärke kleiner gestaltet werden, wodurch bei deren Berechnung, bei der Bauplanung und im Ingenieurwesen statisch-dynamische Vorteile erzielt werden.
Wegen des nun nur noch geringen Platzbedarfes ist eine einfachere Koordination der einzelnen Gewerke möglich. Das nachträgliche Verschieben von Kabeltrassen bereitet keine Schwierigkeiten mehr.
Alle diese Wirkungen resultieren aus der Zwischenschaltung der elastomeren Lager, die hohe Dämpfungscharakteristik, ein Federverhalten in jeder Beanspruchungsrichtung und eine Wärmebeständigkeit bis 473° K aufweisen, in Verbindung mit der Versteifung des Trägersystems.
Die aufzunehmende Stoßenergie wird so praktisch in kinetische Energie umgewandelt und durch Dämpfung des Lagerwerkstoffes abgebaut.
Die wesentliche Forderung an das Kabelträgersystem ist, daß nach einem Erdbeben die Funktion der elektrischen Anlage erhalten bleibt, um ein risikoloses Ausschalten des Reaktors zu ermöglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der to Zeichnung dargestellt und im weiteren näher beschrieben.
Es zeigt
F ι g. I eine Elementarzelle eines Kabelträgersystems in Perspektive.
Fig. 2 bis 7 verschiedene Kabelträgerformen in Ansicht
F i g. 8 eine Einzelheit in Perspektive.
Fig.9 und IO zwei Varianten der Einzelheit in Ansicht
Das Kabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung für Kernkraftwerke und dergleichen besteht aus I-förmig profilierten, in Kabeltrassenrichtung mit Abstand von 150 cm hintereinander vertikal angeordneten Trägern 1 und mehreren an diesen gehalterten. seitlich horizontal auskragenden Tragarmen 2. Letzlere können beidseitig und/oder einseitig am Träger 1 angebracht sein. Auf die Tragarme 2 sind leiterartige Kabelträjs"r 3 aufgelegt Die Träger 1 weisen an einem Ende (F ig. 3.4.6.7) oder an beiden Enden (Fig. 1.2,5) Halteplatten 4 auf, die am Bauwerk befestigbar sind.
Jeweils zwei direkt benachbarte Träger 1 sind zur Bildung einer steifen Elemeniarzelle (Fig. 1) des Tragwerkes miteinander über kreuzweise angeordnete Flachstäbe 5 versfebt Die Rachstäbe 5 sind an ihren Kreuzungspunkten miteinander und an ihren Enden mit den Trägern 1 mittels hochfester Schrauben verbunden.
An den Halteplatten 4 sind Lager 6 aus elastomeren Werkstoffen befestigt welche wiederum bauwerkseitig angebracht sind Die Lager 6 tragen auf ihrer Ober- und Unterseite anvulkanisierte Stahlplatten 7, 8. Von der oberen Stahlplatte 8 ragt ein in einen bauwerkseitig angebrachten Dübel einsetzbarer Gewindebolzen 9 ab. während an der unteren Platte 7 ein Bolzen 10 befestigt ist, der durch entsprechende Löcher 11 der Halteplatte 7 führbar und mittels seiner Mutter 11' dort fixierbar ist Anstelle der Gewindebolzen 9 können in der Stahlplatte 8 auch Gewindebohrungen zur Anordnung von Befestigungsschrauben vorgesehen sein. Das das Lager 6 bildende Elastomer-Kissen ist eine allseitig wirkende Feder mit hohen Dämpfungseigenschaften. Die Zerreißfestigkeit des Lagers 6 liegt bei 293° K bei ca. 170^m2.
Es ist bis mindestens 473° K hitzebeständig und geht eine gute Bindung mit Metall ein.
Um eine gute Feder- und Dämpfungswirkung zu erzielen bzw. Erdbeben-Schäden des Trägersystems zu vermeiden, ist die Anordnung zweier Lager 6 pro Halteplatte 7 ausreichend. Der Abstand der Lager 6 voneinander ist durch die Dübelrandabstandsvorschriften vorgegeben. An sich würde auch ein einziges richtig dimensioniertes Lager 6 ausreichen, doch wegen der Sicherheitsbestimmungen ist die Mehrfachanordnung zwingend.
Die Kopplung einer Elementarzelle, wie sie in Fi g. 1 gezeigt ist, an eine weitere erfolgt über Flachstäbe 5 oder dergleichen, so daß jeweils mehrere mit Rasterabstand voneinander angeordnete ZeUen ein Kabelträgersystem bilden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten beidseitigen Festle-
gung der Träger 1 nimmt das untere Lager 6 im wesentlichen nur statische Druckkräfte und das obere statische Zugkräfte auf. Dynamische Lastzustände werden von den Lagern 6 aufgenommen, wobei fast ausschließlich Scherkräfte auf die Befestigungsbolzen 9, iO bzw. Dübel übertragen werden.
Sind die Lager 6 lediglich unten befestigt (F i g. 4 und 7) so i'. eine Versteifung im Übergang zwischen Halteplatte 4 und Träger 1 in Form von Winkelprofilen 12 bzw. Profileisen 13 erforderlich, wobei zudem ein größerer Lagerabstand günstig ist, wie in Fi g. 4 gezeigt.
Bei Hängekonstruktion sind keine Versteifungen notwendig (F ί g. 3,6).
Um auch die oberen Lager 6 statisch im wesentlichen nur mit Druckkräften zu belegen, ist die Ausbildung gemäß Fig.9 und 10 vorgesehen. Danach ist an der Bauwerkdecke eine oder mehrere Profilschienen 14,15 oder dergleichen befestigt, die gemäß F ί g. 9 als offenes C-Profil ausgebildet ist Dessen einer Schenkel ist deckenseitig angeschraubt und dessen anderer hält auf der dem Profilinneren zugewandten Seite das Lager 6. An der Lageroberseite ist eine weitere mit der Halteplatte 4 verbundene C-profilierte Schiene mit s ihrem freien Schenkel befestigt« so daß das Lager 6 alle Schwingungen und Stöße aufnehmen und abbauen kann.
In F i g. 10 ist die Halteplätte 4 unter Zwischenschaltung der Lager 6 in eine Ü-profilartige Schiene 15 eingehängt.
to Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeisptele beschränkt, sondern vielfältig variabel.
Beispiele hierfür sind die Varianten gemäß F ί g. 5 und
6. Dabei ist der Träger 1 gemäß Fig.5 durch eine endseitig angebrachte, horizontale Profil-Stütze 16 an einer Seitenwand befestigt Die Halteplatte 4 ist dazu am freien Ende der Stütze 16 angebracht
Die Fi g. 6 zeigt zwei hangend angeordnete Träger 1 die über ein Tragteil 17 miteinander verbunden sind. Auf das Tragteil 17 if t ein Kabelkanal 18 gelegt.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
not/«?

Claims (17)

Patentansprüche: 28 16 67?
1. Kabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung für Kernkraftwerke und dergleichen, bestehend aus insbesondere I-förmig profilierten, in Kabelverlaufrichtung mit Abstand hintereinander vertikal anzuordnenden Trägern und mehreren an diesen genäherten, seitlich horizontal auskragenden Tragarmen, wobei die Träger einseitig oder beidseitig an ihren Enden Halteplatten aufweisen, die am Bauwerk festlegbar sind und femer benachbarte vertikale Träger miteinander verstrebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verstrebten Träger (I) eine Steife Elementarzelle des Tragwerkes bildc.i und die Halteplatten (4) unter Zwischenschaltung von allseitig wirksamen Federelementen (6) und gleichgerichtet wirkenden Dämpfungselementen (6) bauwerkseitig angebunden sind.
2. Kabelträgersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr< t, daß die Feder- und Dämpfungselemente (6) mindestens im Bereich von 268° K bis 4700K funktionsbeständig sind.
3. Kabelträgersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder- und Dämpfungselement (6) jeweils mindestens ein Gummilager zwischen Halteplatte (4) und Bauwerk befestigt ist.
4. Kabeluägersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lager (6) aus elastomerem Werkstoff ais Feder- und Dämpfungselement angeordnet ist
5. Kabelträgersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elastorSidrer Werkstoff ein Chloropren-Kautschuk bzw. ei fluorhaltiger Kautschuk vorgesehen ist der insbesondere im Temperaturbereich von 268° K bis 398° K dauerbelastbar und bei 458° K eine Stunde lang belastbar ist
6. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Lager (6) eine Dämpfung von mindestens 10% aufweisen.
7. Kabelträgersystem n*.ch einem der Ansprüche ! bis 6, dadurch gekennzeichnet daß an das Gummibzw. Elastomer-Lager (6) an seiner mit der Ha!ien!at!e '4^ bzw. dem Bauwerk korrespondierenden Fläche jeweils eine Stahlplatte (7, 8) mit nach außen vorragenden Gewindebolzen (9,10) anvulkanisiert ist
8. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro Halteplatte (4) zwei Lager (6) angeordnet sind.
9. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Lager (6) bei 473° K eine Tragfähigkeit von 5*p/cm2 (ca. O^/min') aufweisen.
IO K nhplfräcrprevQtpm narh einem der Ansnrüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung einer Elementarzelle die benachbarten Träger (1) durch Flachstäbe (5) miteinander verbunden sind.
11. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis JO, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Vielzahl von Elementarzelien im Rasierabstand zueinander angeordnet sind.
12. Kabehrägersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (1) hängend angeordnet sind.
13. Kabeiirägersysiem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (6) mittelbar unter Zwischenschaltung von Profilschienen bauwerkseitig befestigbar sind.
14. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die deckenseitig befestigbare Profilschiene bzw. das Profüschienenteilstück als offenes C-Profil (14) ausgebildet ist an dessen dem deckenseitig befestigbaren Schenkel gegenüberstehenden Schenkel das Lager (6) auf der dem Profilinneren zugewandten Seite festlegbar ist
ίο und die entsprechende Halteplatte (4) des Tragers (1) auf die freie, zum Profilinneren zielende Fläche des Lagers (6) auflegbar und dort befestigbar ist
15. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gexennzeichnet, daß bei lediglich aufstehend befestigtem Träger (1) (F i g. 4 und 6) die Halteplatte (4) großflächig ausgebildet und durch zwischen Halteplatte (4) und Träger (1) angebrachte, insbesondere dreieckige Aussteifungen (12 bzw. 13) verstärkt ist
16. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß bei den jeweils äußeren Elementarzellen eines Trägerfeldes die Träger (1) der letzten Zelle durch Winkelprofile versteift sind.
17. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet daß die Winkelbzw. Flachprofile (5) endseitig und/oder die Träger (1) an den entsprechenden Befestigungspunkten Löcher zur Aufnahme der hochfesten Befestigungsschrauben aufweisen.
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