Aseismischer Anlagenbau: Grundlagen und Anwendungen

1. Teil Grundlagen der seismischen Dynamik und des Erdbebens.- 1. Ansprechen von technischen Gebilden auf Bodenbewegung.- 1.1. Systeme mit einem Freiheitsgrad (SEFG).- 1.1.1. Bodenbewegung im Dauerzustand.- 1.1.2. Bodenbewegung im Ubergangszustand.- 1.1.3. Numerische Berechnung der Ansprechgrößen.- 1.2. Systeme mit mehreren Freiheitsgraden (SMFG) ..- 1.2.1. Bewegungsgleichungen in Matrizenschreibweise.- 1.2.2. Bestimmung von Eigenschaftsmatrizen.- 1.2.3. Bestimmung von Eigenfrequenzen.- 1.2.4. Bestimmung von Schwingungsformen.- 1.2.5. Bestimmung von Elastizitätsmatrizen.- 2. Bodenbewegung und Erdbebenparameter.- 2.1. Ursachen der Erdbeben.- 2.2. Intensitätsstufen.- 2.3. Erdbebenarten.- 2.4. Erdbebenparameter.- 2.5. Charakter der Erdbebenwellen.- 3. Seismizität.- 3.1. Erdbebenvorhersage.- 3.2. Seismische Karten.- 4. Übersicht der Hypothesen über Erdbebensicherheit.- 4.1. Erdbebenberechnung mit statischen Ersatzlasten.- 4.2. Hypothese der Geschwindigkeits-Potentialenergie von Tanabashi.- 4 3. Resonanz Ermüdungshypothese von Yamadá und Kawamura.- 5. Charakteristische Ansprechspektren.- 5.1. Grundlagen von Boden-Ansprechspektren.- 5.2. Etagenansprechspektren.- 6. Prinzip der begrenzten Resonanz.- 6.1. Ansprechamplituden bei begrenzter Resonanz.- 6.2. Erdbeben- und Ansprechspektren bei begrenzter Resonanz.- 2. Teil Seismische Beanspruchungen der Hebezeuge.- 7. Einfluß des Erdbebens auf Hebezeuge.- 8. Eigenfrequenzen der Hebezeuge.- 8.1. Kraneigenfrequenz in vertikaler Richtung.- 8.2. Einfluß der Katzstellung auf die Kraneigenfrequenz.- 8.3. Einfluß des Radstands der Katze auf die Kraneigenfrequenz.- 8.4. Einfluß der Katz- und Kranbahnsteifigkeit.- 8.5. Eigenfrequenz in horizontaler Richtung.- 8.6. Anleitungen für den Konstrukteur.- 9. Einfluß der Lastseilaufhängung auf vertikale seismische Beanspruchungsverhältnisse.- 9.1. Einseitig wirkende Seilfeder in Bewegungsgleichungen.- 9.2. Umformung der Bewegungsgleichungen in dimensionslose Form.- 9.3. Erörterung der Ergebnisse.- 9.3.1. Kräfteverhältnisse.- 9.3.2. Beschleunigungsverhältnisse.- 9.4. Folgerungen aus den Ergebnissen.- 10. Dämpfung und seismische Widerstandsfähigkeit.- 10.1. Dämpfung in Hebezeugen.- 10.2. Berechnungsansätze für die Untersuchung des Dämpfungseinflußes.- 10.3. Einfluß der Dämpfung auf seismische Kräfte und Beschleunigungen.- 10.4. Anleitungen für den Konstrukteur.- 11. Kraftschlußverbindung als Grenze horizontaler seismischer Beschleunigung.- 11.1. Mittelwert der GleitVerschiebung - Analytische Lösung..- 11.2. Gleitverschiebung durch Simulation.- 11.3. Größe der Gleitverschiebung während der Bodenbewegung.- 11.4. Reibungsverhältnisse auf Hebezeugen.- 11.4.1. Reibung bei gebremstem Laufrad.- 11.4.2. Reibung des freien Laufrads.- 11.4.3. Gesamtreibungszahl des Hebezeuges in Richtung der Bodenbewegung.- 11.4.4. Reibungsgrenze bei anderen Fahrwerken.- 11.5. Konstruktionshinweise zur Verminderung seismischer Kräfte.- 11.6. Berechnungsbeispiel.- 12. Einfluß des Lastpendelns auf horizontale seismische Beanspruchungen.- 12.1. Lastseilaufhängung als Pendel.- 12.2. Erörterung des Seileinflusses.- 13. Erörterung der Berechnung durch zeitliche Verläufe.- 14. Berechnung mit seismischen Kraftbeiwerten aufgrund des Ansprechspektrums.- 14.1. Allgemeingültige Energiegleichung für die senkrechte Richtung.- 14.2. Seismische Kraftbeiwerte.- 14.3. Seismische Kräfte und Spannungen in horizontaler Richtung 1.- 14.4. Destabilisierungskräfte.- 14.5. Folgerungen aus den Ergebnissen.- 14.6. Gleichungen für Kraftbeiwerte mit Matrizen.- 15. Konstruktions-Optimierungsmethoden.- 16. Einfluß der Kranbahnsteifigkeit auf seismische Einwirkungen auf Krane.- 16.1. Entwicklung der dimensionslosen seismischen Kraftbeiwerte.- 16.2. Diskussion der Ergebnisse.- 16.3. Folgerungen für den Konstrukteur.- 16.4. Destabilisierungskräfte.- 16.5. Kran und Kranbahn ohne Nutzlast.- 17. Einfluß der Katzabfederung auf seismische Widerstandsfähigkeit der Krane.- 17.1. Seismische Kraftbeiwerte bei gefederter Katze.- 17.2. Höhere Tonamplituden.- 17.3. Erörterung der Ergebnisse.- 17.4. Destabilisierungskräfte.- 17.5. Seismische Kräfte in horizontaler Richtung.- 17.6. Folgerungen für den Konstrukteur.- 18. Standsicherheit der Hebezeuge beim Erdbeben.- 18.1. Erdbebenkräfte am Kran.- 18.2. Standsicherheit bei auf der Unterlage verankerten Kranen.- 18.3. Standsicherheit nicht verankerter Krane.- 18.4. Beanspruchungszustand des Kranes beim Aufsetzen.- 18.5. Erörterung der Ergebnisse.- 18.6. Vergleich mit statischen Standsicherheitsvorschriften.- 18.7. Richtlinien für den Konstrukteur.- 19. Stabilisierungsvorrichtungen der Hebezeuge gegen Erdbebenkräfte.- 19.1. Destabilisierungskräfte.- 19.2. Krane auf dem Boden.- 19.2.1. Einfluß der Betriebsart.- 19.3. Krane auf hochliegenden Bahnen.- 19.3.1. Krane im Betrieb während des Erdbebens.- 19.3.2. Krane außer Betrieb während des Erdbebens.- 20. Auswirkungen von Erdbeben auf Hebezeuge.- 20.1. Einteilung der Krane in Gefahrenklassen.- 20.2. Analyse der Beschädigungen.- 20.2.1. Krane am Boden.- 20.2.2. Krane auf höheren Kranbahnen.- 20.2.3. Kranbahnen.- 20.2.4. Behebung der Schäden.- 20.3. Parameter der Erdbebenkräfte.- 20.4.. Hinweise für die Konstrukteure.- 21. Seismische Berechnung von Brückenkranen.- 21.1. Bestimmung des Beschleunigungsspektrums der Kranbahn.- 21.2. Seismische Kraftbeiwerte im Kran und in den Seilen.- 21.3. Seismische Spannungen im Kran.- 21.4. Seismische Spannung in der Seilaufhängung.- 21.5. Verminderung der waagerechten absoluten Beschleunigung infolge Gleitens der Laufräder.- 21.6. Destabilisierungskräfte.- 21.7. Folgerungen für den Konstrukteur.- 22. Seismische Berechnung von Hängekranen.- 22.1. Seismische Beanspruchungen.- 22.1.1. Vertikale Richtung.- 22.1.2. Horizontale Richtung längs der Kranbahn.- 22.1.3. Horizontale Richtung quer zur Kranbahn.- 22.2. Begrenzung der horizontalen seismischen Kräfte durch den Slip der Laufräder.- 22.3. Seismische GesamtSpannung.- 22.4. Destabilis ier ungskr äfte.- 22.5. Hängebahnen.- 22.6. Erörterung der Ergebnisse.- 23. Erdbebensichere Konstruktion der Portalkrane.- 23.1. Seismische Beanspruchungen der Portalkrane.- 23.2. Erörterung der reduzierten Masse.- 23.3. Erörterung der Federkonstanten der Portalkranbrücke.- 23.4. Seismische Beanspruchungen.- 23.5. Seismische Beanspruchungen in vertikaler Richtung.- 23.6. Seismische Beanspruchungen in horizontaler Richtung längs der Kranbahn.- 23.7. Seismische Beanspruchungen in horizontaler Richtung quer zur Kranbahn.- 23.8. Seismische Gesamt Spannungen.- 23.9. Erörterung der Ergebnisse.- 23.10. Anleitungen für den Konstrukteur.- 23.11. Destabilisierungskräfte.- 24. Seismische Beanspruchungen der Auslegerkrane.- 24.1. Entwicklung der Berechnungsgrundlagen.- 24.2. Erörterung der Kraftverhältnisse.- 24.3. Bestimmung des Beanspruchungszustands.- 24.4. Erörterung der Standsicherheit.- 24. 5. Destabilisierungskräfte.- 24.6. Kombination der Abhebe- und Kippgefahr.- 24.7. Abweichende Arten der Auslegerkrane.- 24.8. Anleitungen für den Konstrukteur.- 25. Seismische Beanspruchung der Turmdrehkrane.- 25.1. Bestimmung der seismischen Beanspruchung.- 25.2. Verlauf der Kraftbeiwerte.- 25.3. Erörterung des seismischen Beanspruchungszustands.- 25.4. Abhebekräfte infolge seismischer Beschleunigung.- 25.5. Standsicherheitsgefährdung der Turmdrehkrane.- 25.6. Berechnungsverfahren.- 25.7. Anleitungen für die Konstruktion.- 26. Seismische Beanspruchungen in Kranbahnen.- 26.1. Vertikale seismische Beanspruchung.- 26.2. Horizontale seismische Beanspruchung.- 26.2.1. Kranbahn auf fester Unterlage.- 26.2.2. Kranbahn auf säulenförmigen Stützen.- 26.3. Analyse des Beanspruchungszustands.- 26.4. Konstruktive Ausführung der Kranbahn.- 27. Festigkeitsprobleme aseismischer Hebezeuge.- 27.1. Zulässige Spannungen.- 27.2. Sicherheiten gegen Beulinstabilität..- 27.3. Kriterien für den Beschädigungsgrad.- 28. Seismische Widerstandsfähigkeit bestehender Hebezeuge.- 28.1. Berechnungsgrundlagen bestehender Krane.- 28.2. Einflüsse auf die seismische Beanspruchungshöhe.- 28.3. Bestimmung der Erdbebentragfähigkeit der Hebezeuge.- 29. Berechnungsbeispiele seismischer Beanspruchung der Hebezeuge.- 29.1. Berechnungsbeispiel: Seismische Beanspruchung eines Brückenkrans.- 29.2. Berechnungsbeispiel: Seismische Beanspruchung eines Turmdrehkrans.- 3. Teil Seismische Beanspruchungen von Anlageneinrichtungen.- 30. Aseismische Dimensionierung der Anlagenbaugruppen.- 30.1. Dimensionierungskriterien.- 31. Gebäude und Türme.- 31.1. Wechselwirkung zwischen Bauten und Erdboden.- 31.2. Seismische Kräfte.- 31.3. Kombination gekoppelter Gebäude.- 31.4. Auswahl der Berechnungsmethode.- 32. Druckgefäße.- 32.1. Analytisches Verfahren.- 32.2. Berechnungsmethode.- 33. Gefäße mit innerer Struktur und Füllung.- 33.1. Analytische Vorgehensweise.- 33.2. Auswahl der Methode.- 34. Ausrüstung in Anlagengebäuden.- 34.1. Analytisches Vorgehen.- 34.2. Einfluß des Eingabeerdbebens.- 34.3. Erörterung der Methode.- 35. Rohrleitungssysteme.- 35.1. Aufstellung des mathematischen Modells.- 35.2. Erörterung des Berechnungsverfahrens.- 35.3. Zulässige Spannungen.- 36. Dämpfung in Anlagenbaugruppen.- 37. Seismische Hydrodynamik gefüllter Behälter.- 37.1. Theoretischer Ansatz.- 37.1.1. Behälter unmittelbar auf dem Erdboden oder auf den Gebäudeetagen.- 37.1.2. Aufgeständerte Behälter auf. dem Erdboden oder auf den Gebäudeetagen.- 37.2. Erörterung der Ergebnisse.- 4. Teil Bemessungskriterien und Vorschriften.- 38. Kriterien für seismische Beanspruchung der Hebezeuge in Kernkraftwerken.- 38.1. Seismische Eigenschaften der Gegend.- 38.2. Seismische Konstruktionsgrundlagen.- 38.3. Anforderungen an die Hebezeuge.- 38.4. Seismische Berechnung des Rundlaufkrans.- 39. Überlegungen zu den Bemessungsregeln der aseismischen Hebezeuge.- 39.1. Teilung der Erdbebenintensität in zwei Stufen.- 39.2. Belastungsannahmen.- 40. Aseismisches Konstruieren von Maschineneinrichtungen.- 40.1. Einfluß auf die Konstruktionsgestaltung.- 40.2. Maschinentragelemente.- 40.3. Stabilitätsversteifungen.- 41. Einfluß des seismisch sicheren Konstruierens auf die Gewichtsmassen und den Preis der Hebezeuge.- 41.1. Berechnungsgang des. aseismischen Kranes.- 41.2. Übersicht der Gewichtsmassen aseismischer Hebezeuge.- 41.3. Bewertung der Gewichtsmassenerhöhung der Krane infolge Erdbebenbeanspruchung.- 41.4. Einfluß seismischer, Beanspruchung auf die Gesamtge-wichtsmasse der Hebezeuge.- 41.5. Einfluß seismischer Belastung auf Hub-, Fahr- und Drehwerke.- 41.6. Schätzung der Preiserhöhung der aseismischen Krane.- 42. Schrifttum.