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Yerankerung
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Die Erfindung betrifft eine Verankerung für einen metallischen Sockel
von Behältern, Maschinen, Motoren oder dergleichen, insbesondere für Kühlsysteme
in einem Kernkraftwerk, mit einem Betonfundament, das einen parallel zu seiner Oberfläche
ausgedehnten Anker enthält, der von Erstbeton umgeben und über Zugelemente mit dem
Sockel verbunden ist, die durch Ausnehmungen des Erstbetons und des Sockels ragen
und mit Zweitbeton festgelegt sind.
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Als Anker kennt man vor allem die sogenannten Steinschrauben, die
in Fundamentaussparungen einbetoniert werden, durch Löcher in dem Sockel ragen und
an ihrem freien Ende ein Schraubgewinde tragen. Mit der darauf aufzuschraubenden
Mutter wird der Sockel gegen das Betonfundament gepreßt. Daraus ergibt sich auch
eine gewisse Haltekraft in seitlicher Richtung.
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Ferner gibt es Verankerungen, bei denen ein parallel zur Oberfläche
des Betonfundaments ausgedehnter Anker zum Beispiel in Form eines Profileisens,
mit Hohlräumen versehen ist, die durch Schlitze zugänglich sind.
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Durch die Schlitze werden dann Hammerkopfschrauben gesteckt, die als
Zugelement wirken und mit Hilfe von Zweitbeton festgelegt werden, bevor sie mit
dem Sockel verspannt werden.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Verankerung besonders
in seitlicher Richtung hochwertig und vor allem berechenbar auszugestalten, damit
die nach neuesten Sicherheitsvorstellungen zu berücksichtigenden Seitenkräfte, die
durch Erdbeben verursacht werden können, zuverlässig und dauerhaft aufgenommen werden
können. Die bekannten Steinschrauben sind hierfür nur schlecht geeignet, weil die
Seitenkräfte praktisch nur über die Reibung zwischen dem Sockel und dem Betonfundament
abgetragen werden, auf das der Sockel aufgepreßt wird. Die Kräfte schwanken mithin
in Abhängigkeit von der Ausbildung der BerUhrungsfläche und von Dehnungen der Schraube,
die durch Temperaturänderungen, Alterungserscheinungen oder Kriechvorgänge im Beton
verursacht werden können.
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Die erfindungsgemäße Verankerung ist so ausgebildet, daß an dem Anker
nach oben offene Hohlkörper vorgesehen sind, in die mit Spiel mit dem Sockel in
Verbindung stehende biegesteife, metallische, stab-oder rohrförmige Schubelemente
eintauchen, und daß der Spielraum zwischen Schubelement und Hohlkörper mit Zweitbeton
ausgefüllt ist.
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Bei der Erfindung ist mit dem Schubelement für die Aufnehme von SchubkrSften
ein besonderes Glied vor-
gesehen, das genau auf den Sockel eingestellt
werden kann, weil es erst mit dem Zweitbeton in den Hohlkörpern festgelegt wird.
Es ergibt sich damit ein Formschluß zwischen dem Sockel und dem Schubelement, der
für die Ubertragung von Seitenkräften zuverlässig ausgelegt werden kann. Die weitere
Einleitung dieser Kräfte von dem Schubelement in die Hohlkörper und in den Anker,
der seinerseits in die Armierung des Erstbetons fest eingebunden ist, bereitet wegen
der relativ großen Abmessungen ebenfalls keine Schwierigkeiten. Mithin löst die
Erfindung die oben genannte Aufgabe vollständig und mit vorteilhaft geringem Aufwand.
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Die Hohlkörper sollten mindestens bis an die Oberfläche des Erstbetons
reichen, damit sie nicht mit dem Erstbeton verstopft werden können. Andernsfalls
mUssen sie mit bekannten Mitteln freigehalten werden.
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Sie können aber auch aus dem Erstbeton herausragen.
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Die Schubelemente sollten um mindestens die Breitenabmessungen der
Hohlkörper in diese eintauchen, damit die durch den Seitenschub erzeugten Momente
nur geringe Pressungen im Zweitbeton erzeugen. Üblicherweise werden Schubelemente
und Hohlkörper rotationssymmetrisch sein, so daß die Breitenabmessungen durch die
Durchmesser dieser Teile bezeichnet werden können.
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Auch Schubelemente und Sockel können vorteilhaft mit einer rotationssymmetrischen
Passung ineinandergreifen. Die Passung kann zwischen zwei Zylindern vorliegen. Man
kann aber auch einen der beiden Teile schwach konisch, zum Beispiel mit einem Konuswinkel
zwischen 2 und 100 ausführen, so daß beim Anspannen
des Zugelements
ein sicherer Formschluß zustande kommt. Vorteile dieser konischen Anordnung sind
ein geringes Spiel auch bei mäßiger Schräglage der Schubelemente infolge ungenauer
Ausrichtung bei der Montage und die Möglichkeit der leichten Demontage des Sockels
nach dem Vergießen, beispielsweise zum Zweck einer Reparatur der Maschine.
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Die Schubelemente können vorteilhaft als Rohre ausgebildet sein und
als Zugelemente dienende Spannschrauben umfassen. Hieraus ergibt sich der Vorteil,
daß die Spannschrauben zwar festgelegt sind, aber dennoch nicht durch Schubkräfte
überbeansprucht werden können. Zu dem gleichen Zweck empfiehlt es sich, daß die
Rohre im Bereich der Bohrung einen verengten Innendurchmesser aufweisen, der zur
FUhrung der Spannschraube dient, während im unteren Bereich ein größerer Durchmesser
für den Ausgleich von seitlichen Abweichungen zur Verfügung steht.
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Die Schubelemente können zusätzlich zu dem Zugelement mit dem Sockel
verbunden sein. Dies fixiert ihre Lage und erleichtert damit die Herstellung besonders
bei dem Aufbringen des Zweitbetons. Zu dem gleichen Zweck können die Schubelemente
mit einer Feder am Anker abgestützt sein,wie später anhand von Ausführungsbeispielen
noch näher zu sehen ist.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden
Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt Fig. 1 die Befestigung eines
Flutbehälters in einer Seitenansicht. Die Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1
in größerem Maßstab.
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Die Fig. 3, 4 und 5 sind abgewandelte AusfUhrungs-
formen
der in Fig. 1 mit einem Kreis bezeichneten Verankerung.
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In Fig. 1 ist mit 1 als Ganzes ein Flutbehälter eines Druckwasserreaktors
bezeichnet. Dieser Flutbehälter ist ein Stahl zylinder mit 7 m Höhe und 4 m Durchmesser
Er enthält bei einer Wandstärke von 10 mm etwa 90 m3 Wasser, das im Notfall in den
Reaktorkern eingespeist wird, wenn die normale Kühlung versagt.
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Der Flutbehälter 1 besitzt eine Bodenplatte 2, die zum Beispiel 25
mm dick ist. Die Bodenplatte ist über mehrere um den Umfang des Zylinders verteilte
Rippen 3 mit dem Behälter 1 verbunden, so daß ein für die Befestigung des Flutbehälters
1 geeigneter Sockel 4 entsteht. Mit diesem Sockel wird der Flutbehälter 1 an einem
Betonfundament 5 befestigt Das Betonfundament 5 enthält in einem ersten, unterhalb
der gestrichelten Linie 6 liegenden Teil mit sogenanntem Erstbeton 7 Armierungseisen
8. Oberhalb der Linie 6 befindet sich der später gegossene weitbeton 9. Zwischen
die Armierungseisen 8 sind Haarnadelbügel 10 gesteckt, die über einen Anker 11 greifen.
Dies ist ein Ring aus Stahl mit dem aus der Figur ersichtlichen Rechteckquerschnitt,
der etwa im Bereich des Außenrandes der Bodenplatte 2 verläuft, so daß sich eine
parallel zur Oberfläche 12 räumlich ausgedehnte Ausbildung ergibt. Die Ausbildung
der in dem Kreis 13 liegenden Verankerung des Sockels 4 wird anhand der Fig. 2 bis
5 näher erläutert.
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Wie Fig. 2 zeigt, trägt der Ankerring 11 ein nach oben weisendes Stahlrohr
14, das bei 15 auf den Ring 11
aufgeschweißt ist und bei einer Wandstärke
von zum Beispiel 5 mm einen Außendurchmesser von 150 mm aufweist.
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Die Länge des Rohres 14 beträgt 300 mm. Von dieser Länge reicht etwa
die Hälfte über die Oberfläche des Erstbetons hinaus. Unter dem Anker ist ein Blechtopf
11a angeschweißt, der beim Erstbetonverguß sicherstellt, daß das Rohr 14 nicht von
unten her mit Beton volläuft.
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In das Innere 16 des Rohres 14 ragt ein Rohr 17, das einen Außendurchmesser
von 60 mm aufweist und mit einem durch eine Verjüngung gebildeten Absatz 18 in eine
Bohrung 19 des Sockels 4 eingepaßt ist, die einen Durchmesser von 56 mm hat. Das
Spiel der Passung ist kleiner als 2 mm, vorzugsweise beträgt es 0,4 mm. Zwischen
die Rohre 14 und 17 ist der Zweitbeton 9 gegossen, so daß eine Kraftübertragung
in seitlicher Richtung möglich ist. Die Uberlappungslänge zwischen dem Rohr 17 und
dem Rohr 14 beträgt etwa 200 mm. Hierdurch wird das durch den Seitenschub des Sockels
4 erzeugte Moment (der Hebelarm ist der Höhenabstand zwischen dem Anker 11 und der
Passung 19 im Sockel) zuverlässig zum Anker 11 hin übertragen, der es infolge seiner
festen Einbindung im Erstbeton 7 abnehmen kann. Der Sockel 4 dagegen wird nur durch
den Seitenschub, nicht aber mit einem Moment belastet.
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Das Rohr 17 umschließt eine Hammerkopfschraube 20, die durch ein Langloch
21 in den Ankerring 11 gesteckt wird, so daß ihr Kopf 22 nach 900 Drehung fest unterhalb
des Ankers 11 angreift. Am freien Ende der Hammerkopfschraube 20 ist ein Gewinde
23 ( M 36) vorgesehen. Mit der darauf geschraubten Mutter 24 wird eine Zugverbindung
gebildet, die den Sockel 4 auf das Betonfundament 5 preßt. Dabei stützt sich die
Mutter 24 auf eine im Querschnitt U-förmige Beilagescheibe 25 ab, die
die
Kraft der Schraube 20 direkt auf den Sockel 4 leitet.
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Die Fig. 2 zeigt noch, daß unter der Bodenplatte 2 ein umlaufender
Ring 26 vorgesehen ist, der als verlorene Schalung beim Aufbringen eines glatten
Estrichs dient. Dieser Estrich dient als Auflager für den ebenen Boden des Flutbehälters
und wird nach dem Abbinden des Erstbetons aufgebracht. Nach dem Aufsetzen des Flutbehälters
1 wird Zweitbeton nur noch in dem außerhalb des Ringes 26 liegenden Bereich vergossen,
wo die Spannschrauben 20 und die Rohre 17 eingebettet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Rohr 17 im unteren
Teil bei 28 verbreitert gegenüber der engsten Stelle 29 im Bereich der Bohrung 19.
Dadurch wird in seitlicher Richtung mehr Spiel für das Einstellen der Hammerkopfschraube
20 geschaffen.
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Ferner ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 das Rohr 17 mit dem
Sockel 4 durch einen Schweißpunkt 30 an der Unterseite der Bodenplatte 2 oder 31
an der Obers eite des Rohres 17 befestigt. Beide Schweißteile dienen zur Festlegung
des Rohres 17 beim Aufbringen des Zweitbetons 9. Die Kraft der Mutter 24 wird durch
eine flache Beilage scheibe 25a auf den Sockel 4 übertragen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ragt das obere Ende 32 des Rohres
17 so weit durch die Bodenplatte 2, daß das Rohr durch einen Sprengring 33 gehalten
werden kann, der in bekannter Weise in eine Nut des Rohres eingreift. Der Ring kann
nach dem Gießen des Zweitbetons 9 entfernt werden, bevor eine im Querschnitt
U-förmige
Scheibe 34 aufgesetzt wird, die die Kraft der Mutter 24 auf die Bodenplatte 2 überträgt.
Andererseits kann der Sprengring auch eingebaut bleiben, wenn man den inneren Hohlraum
größer macht, wie auf der linken Seite der Fig. 4 zu sehen ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besitzt das Rohr 17 im oberen
Bereich einen schwach konischen Bereich 35. Zur Festlegung des Rohres 17 vor dem
Aufbringen des Zweitbetons 9 dient beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 eine Feder
36 zwischen dem Ankerring 11 und der Unterseite des Rohres 17.
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Der Konuswinkel zur Achse hin beträgt zum Beispiel 60. Mit diesem
Konus kann das Rohr 17 spielfrei und mit Sicherheit formschlüssig in der Bohrung
19 gehalten werden, wenn der Zweitbeton 9 erstarrt ist und die Mutter 24 auf der
Hammerkopfschraube 20 angezogen wird.
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Der Sockel 4 umfaßt hier einen Doppel-T-Träger 37, wie er auch bei
Grundrahmen verwendet wird, auf dem zum Beispiel ein Motor und eine Pumpe mit horizontaler
Welle befestigt werden.
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9 Patentansprüche 5 Figuren
Zusammenfassung Verankerung
Die Sockel (4) von Behältern, Maschinen, Motoren oder dergleichen werden mit einer
Verankerung (13) an einem Betonfundament (5) befestigt, wobei Ausnehmungen in einer
als Erstbeton (7) hergestellten Unterlage ein in diese ragendes Zugelement (20)
umfassen, das mit Zweitbeton (9) umschlossen'wird. Nach der Erfindung enthält der
Erstbeton (7) einen parallel zur Oberfläche (12) des Fundaments (5) ausgedehnten
Anker ( mit oben offenen Hohlkörpern (14), die über den Erstbeton (7) hinausragen
und jeweils ein Schubelement (17) zur Aufnahme von Schubkräften umfassen. Jedes
in einem Hohlkörper(14) festgelegte Schubelement (17) ragt in eine Bohrung (19)
des Sockels (4), so daß Schubkräfte parallel zur Oberfläche (12) des Fnndaments
(5) aufgenommen werden. Den Schubelementen(17) sind Zugelemente (20) zugeordnet,
die an dem Anker (11) einerseits und dem Sockel (4) andererseits angreifen. Die
Erfindung ist besonders wichtig für die erdbebensichere Befestigung von Komponenten
in Kernkraftwerken (Fig. 1).
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