Festigkeits- und Standsicherheitsnachweise für die Energiebranche

Kraftwerkskomponenten

Im Kraftwerksbau gelten häufig besonders hohe Anforderungen an die Konstruktion, die Berechnungen, die Fertigung und die Qualitätssicherung der einzelnen Komponenten. Unabhängig vom Kraftwerkstyp ähneln sich die geforderten Nachweise. Teilweise bestehen jedoch besondere Anforderungen. So gelten z.B. für Kernkraftwerkskomponenten eigene Normen und die  Sicherheitsanforderungen sind besonders hoch. Bei Solarkraftwerken stellt das tägliche An- und Abfahren und die damit verbundenen hohen thermischen Spannungsschwingbreiten eine besondere Herausforderung für die Auslegung dar.


Nachweise

Für Kraftwerkskomponenten können die folgenden Berechnungen relevant werden.

Druckhüllenfestigkeitsnachweis

Für druckführende Bauteile muss nachgewiesen werden, dass sich unter den gegebenen Lasten keine unzulässig hohen Spannungen und Verformungen an der Druckhülle einstellen. Der Nachweis erfolgt in der Regel analog zu einem Druckbehälter.

Berechnung thermomechanischer Spannungen

Kraftwerkskomponenten unterliegen während des Betriebes häufig zeitlich veränderlichen thermomechanischer Belastungen. Diese treten z.B. bei Aufheiz- oder Abkühlvorgängen auf. Es müssen daher die thermo-mechanischen Spannungen durch transiente oder stationäre Temperaturfelder bei dem Festigkeitsnachweis berücksichtigt werden.

Rechnerische Festigkeitsnachweise auf Grundlage technischer Regelwerke

Basierend auf den zuvor mit Hilfe der FE-Methode berechneten Ergebnissen ist ein statischer Festigkeitsnachweis zu führen. Sofern eine wechselnde oder schwellende Last vorliegt, muss ab ca. 1000 Lastwechseln zusätzlich ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis durchgeführt werden. Es können Bauteile inkl. Schweiß- und Schraubverbindungen nachgewiesen werden. 

Standsicherheitsnachweise unter Berücksichtigung seismischer Lasten

Bei Standsicherheitsnachweisen wird geprüft, ob die Konstruktion unter den wirkenden Lasten seine Lage behält, nicht verrutscht oder umkippt, die Tragstruktur nicht versagt oder sich übermäßig verformt. Ein typischer Nachweis ist z.B. der Spannungsnachweis eines Grundrahmens sowie der Nachweis der Befestigungsschrauben und den Fundamentankern.

Funktionsfähigkeitsnachweise

Hierbei ist nachzuweisen, dass die Konstruktion während oder/und nach dem Erdbeben ihre Funktion beibehält. Typische Nachweise sind z.B. der Wellenversatz von Kupplungen im Antriebsstrang, Kollisionskontrollen (Rotor/Stator) oder die Überprüfung zulässiger Lagerkräfte.  


Normen

Wir führen Nachweise nach den gängigen europäischen und amerikanischen Normen durch. Hierzu zählen unter anderem die AD2000-Merkblätter, DIN EN 13445-3, ASME, KTA.

Im Zusammenhang mit Standsicherheitsnachweisen wenden wir auch die gültigen Bau-Normen wie z.B. Eurocode 8 bzw. EN 1998, UBC'97, IBC oder ASCE an.
 

Qualitätssicherheit

Die FE-Berechnungen werden mit verifizierten Programmen und Rechnern durchgeführt. Die Berechnungen und Ergebnisse werden ausführlich in prüffähigen Berichten dokumentiert.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann schreiben Sie uns bitte und wir beraten Sie gerne bei Ihren speziellen Anforderungen.