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Der Beitrag beschreibt die Analyse der Tragfähigkeit der Strahldruckschale des Kernkraftwerkes Beznau während eines möglichen schweren Störfalls in Verbindung mit einer Wasserstoff-Deflagration. Die Darstellung der Tragfähigkeit erfolgt in Form einer Versagenswahrscheinlichkeit als Funktion des internen Druckes (Fragility). Die zu berechnende Fragility-Kurve hat erhebliche Auswirkungen auf die Ergebnisse der Probabilistischen Sicherheitsbewertung (PSA) Level 2, bei der die Häufigkeit einer frühen Freisetzung (LERF) bestimmt wird. Dabei wird als Verlust der Tragfähigkeit ein Zustand definiert, bei dem die Stahldruckschale unter einer bestimmten dynamischen Druckerhöhung eine Leckage aufweist, die signifikant über der Entwurfsleckage der Konstruktion liegt. Für die Strukturanalyse wurden realistische Materialkennwerte aus umfangreichen Materialversuchen verwendet. Es wurden sowohl vereinfachte analytische Modelle als auch zwei- und dreidimensionale Finite-Elemente-Modelle entwickelt. Das zweidimensionale Finite-Elemente-Modell berücksichtigte thermodynamisch-strukturmechanisch gekoppelte Felder. Das erlaubt die Modellierung der Veränderungen im Materialverhalten, die durch die zeitvarianten Temperatur- und Druckverhältnisse im Containment während und nach einer Wasserstoff-Deflagration verursacht werden. Das strukturmechanische Modell berücksichtigte das nichtlineare Werkstoffverhalten ebenso wie die Temperatur- und Verzerrungsgeschwindigkeitsabhängigkeit. Desweiteren wurden lokale Korrosionsabtragungen sowohl hinsichtlich der Materialdicke als auch der Materialeigenschaften und Kontaktflächen berücksichtigt. Die Unsicherheiten wurden über Zufallszahlen und Zufallsfelder abgebildet. Im Vergleich zu bisherigen Fragility-Berechnungen konnte die Tragfähigkeit erhöht bzw. die Einwirkungen vergrößert werden.

Full-probabilistic investigation of the fragility-curve of a steel shell during hydrogen deflagration
This paper describes the analyses and conclusions reached in regard to the ultimate pressure capacity of the free standing steel containment shell of the Swiss nuclear power plant Beznau during a degraded core event. Such pressure capacities in terms of probabilities of failure are summarized in fragilities curves. The fragility curves for the containment have a strong influence on the results of the Probabilistic Safety Analysis (PSA) Level 2 in terms of Large Early Release Frequency (LERF) and therefore a detailed modeled is required. As used herein the ultimate capacity is defined as the dynamic internal pressure above which the containment would be expected to have excessive leakage significantly beyond the design basis leakage. The analyses were performed using actual material properties based on historical material test protocols. The dynamic structural computation was carried out as a coupled field computation using first a thermodynamic computation to simulate the heating of the steel shell over time and space after the hydrogen deflagration energy release and secondly the structural reaction to pressure caused by the hydrogen deflagration. The structural response was analyzed for simple analytical cases, in a two-dimensional finite element model and in a three-dimensional finite-element model. The two finite-element models consider non-linear material behavior and assume failure if a certain strain and deformation is reached. The results showed a lower probability of failure in comparison to former analyses or an increase in load respectively.

Von den Grundgleichungen der Schalentheorie ausgehend wird gezeigt, wie einfach die Dehn-, Biege- und Torsionssteifigkeiten einer Gewölbestaumauer bereits in der Vorbemessung berücksichtigt werden können. Das Zahlenbeispiel für die 1951-57 erbaute und 237 m hohe Gleichwinkelmauer Mauvoisin lässt die verschiedenen Einflüsse auf die Tragwirkung unter Eigenlast, Wasserdruck, Temperaturveränderungen, Schwinden eds Betons, Talverformung infolge Stauseelast und Erdbeben deutlich erkennen. Soweit möglich werden die Rechenwerte mit in situ-Messungen verglichen. Die erzielte Übereinstimmung ist für praktische Zwecke ausreichend.

Es werden die Grundlagen und Vorgehensweise der vollständigen (oder globalen) äquivalenten Imperfektionsmethode zum Traglastnachweis biege- und normalkraftbeanspruchter Stahlträger als Alternative zum klassischen Biegedrillknicknachweis dargestellt. Die Tragfähigkeit des Trägers ergibt sich als Nachweis seines kritischen Querschnitts. Die Beanspruchungen sind durch Gleichgewicht am mäßig verformten System nach der Theorie II. Ordnung und unter Berücksichtigung der auf der relevanten räumlichen elastischen Eigenform basierenden, globalen, geometrischen Ersatzimperfektion zu berechnen. Deren maximale Amplituden werden an den folgende Basisfällen abgeleitet: beidseitig starr gabelgelagerter Einfeldträger mit konstantem Querschnitt, konstanter Normalkraft oder konstantem Biegemoment. Die Methode verlangt die Nutzung einer geeigneten Software, denn sie basiert auf FE-Balkenelementen mit gekoppelter Biege- und Wölbkrafttorsion. Deren praktische Anwendung und ihre Genauigkeit werden Schritt für Schritt an numerischen Beispielen erläutert.

Overall imperfection method for flexure and compression steel beam-columns.
The principles and applications of the overall (global) imperfection method (OIM) for beam-columns are presented in this paper. The buckling resistance of a beam-column member is determined by the resistance of its critical cross-section taking into account second-order effect of the eigenform equivalent initial imperfection. The maximum amplitude of this initial imperfection, in the shape of elastic buckling mode, is determined from fundamental cases, which are simply fork supported members with uniform cross-section under uniformly distributed normal force or bending moment. The standardized buckling resistance of the fundamental cases is based on theoretical and empirical background. The proposed global imperfection method is adequate for computer-aided design method using advanced elastic beam-column finite element method including the warping behavior of the cross section. The accuracy of the presented method is illustrated step-by-step with numerical examples.

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In den vergangenen Jahren sind massive Probleme bei Großprojekten in einem derartigen Maße angestiegen, dass dies nicht mehr tolerabel ist. Mit dem Phänomen haben sich viele beschäftigt, so auch eine Kommission Großprojekte, die vom damaligen Bundesminister Ramsauer einberufen und von Bundesminister Dobrindt zu Ende geführt wurde. Es geht um eine Problematik, die in den letzten Jahrzehnten aus vielen Gründen immer schlimmer geworden ist. Nur in der kürzesten Vergangenheit hat sich eine kleine Bewegung hin zum Positiven entwickelt - eine Bewegung, die viele weiter anschieben müssen, dass es wieder wirklich Spaß und Freude bereiten kann, bauen zu dürfen.

In den kommenden Dekaden erfordern die deutschen Brückenbauwerke eine erhöhte Aufmerksamkeit, da für einen großen Anteil des Bestands die vorgesehene Lebensdauer erreicht ist. Einige dieser Bauwerke haben neben ihrer Bedeutung für die Infrastruktur einen hohen baukulturellen Wert und fordern daher große Sorgfalt seitens der Bauwerkserhaltung.
Für die anstehenden Aufgaben im Bereich bestehender Brückenbauwerke wurde anhand eines Beispiels die Anwendung der Planungsmethodik BIM auf ihre derzeitigen Möglichkeiten untersucht. Im Vordergrund der Untersuchung stehen die Erfassung der Geometrie einer bestehenden Brücke mit einem 3-D-Laserscan, die Verarbeitung der resultierenden Punktwolke zu einem virtuellen Bauwerksmodell (BIM-Modell) und schließlich die Ableitung eines statischen Modells aus dem BIM-Modell.

3-D laserscan to BIM model - a field report from steel bridge construction
With a growing number of bridges reaching their anticipated lifespan, increased maintenance will be required during the next decades. Due to the high infrastructural and cultural importance that some of these structures hold, specific attention needs to be given to their maintenance.
To assess the challenges that existing bridges bear, the BIM method and its possibilities was investigated against an example of a historic steel bridge. Special focus was given to capturing the geometry of the bridge with a 3-D laserscan, converting the point cloud into a virtual BIM model and conveying it into a structural calculation model.

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Es werden Ausschreibung, Vergabe, Entwurf, Konstruktion, Berechnung und Bauausführung der insgesamt 1683 m langen Massivbrücke über den Sallingsund in Dänemark geschildert. Aufgrund eines Sondervorschlags kam eine Segmentbrücke mit Torsionshohlkasten zur Ausführung. Die Gründung der im Abstand von 93 m stehenden Brückenpfeiler erfolgte auf vertikalen und geneigten Stahlbetonrammpfählen. Der Brückenüberbau besteht aus insgesamt 497 Elementen, mit einem Gewicht von 125 to je Brückensegment.

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Die Auseinandersetzung mit Material und Konstruktion hat neben der praktischen, prinzipiellen Dimension eine historische, architekturtheoretische, die im Zeichen der Aufklärung und industriellen Revolution eine ganz besondere Bedeutung bekommt. Architekten und Architekturtheoretiker wie Viollet Le Duc, Karl Friedrich Schinkel bis hin zu Berlage und Mies van der Rohe suchen in Begriffen wie Werk- und Materialgerechtigkeit die neuen Grunlagen für ein erneuertes, zeitloses Bauen. Die insbesondere im 20. Jahrhundert hierzu parallel laufenden technischen Entwicklungen im Bereich von Material und Baukonstruktion haben zu Freiheiten geführt, deren Folge häufig genug Orientierungslosigkeit ist. Es erscheint deshalb notwendig, sich grundsätzliche Gedanken zu machen über Prinzipien des Mauerwerksbaues in Abgrenzung vom Skelettsystem.

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