Strukturberechnung Nachläufer und Tunnelbohrmaschine Schrägtunnel Kaunertal

Umfeld:

Beim Tunnelbauprojekt "Schrägtunnel Kaunertal" der Tiroler Wasserkraft AG entstand ein neuer Druckschacht als Wasserzuleitung zum Kaunertal-Kraftwerk. Der Druckschacht hat eine Steigung von 31° und eine Länge von 1430 m. Dabei wird ein Höhenunterschied von ca. 750 m überwunden.
Durch die extreme Steigung des Tunnels stellt das Projekt besondere Anforderungen an die Struktur und die Sicherheit im Tunnel.

Aufgabe:

Strukturberechnung und Erstellung der prüffähigen Berechnungsokumentation für die Nachläufersegmente und die Tunnelbohrmaschine

Nutzen für den Kunden:

Es erfolgte die termingerechte Fertigstellung der prüffähigen Berechnungsdokumentation sowie die erfolgreiche Freigabe durch eine benannte Stelle in Österreich. Im Juni 2013 konnte der Durchschlag des Tunnels gefeiert werden. Wir freuen uns mit den Projektpartnern über den erfolgreichen Abschluss der Tunnelbohrarbeiten.

Erstellung von FEM-Modellen für Klöpperboden, Halbkugelboden, Korbbogenboden

Umfeld:

Für genormte Böden im Anlagenbau ist ein analytischer Nachweis der Struktur oftmals nur für bestimmte Fälle möglich.
Viele Geometrien mit Stutzen oder Verstärkungsscheiben können analytisch nur mit großem Aufwand oder gar nicht nachgewiesen werden.
Mit Hilfe der FEM ist es möglich, auch diese Bauteile nachzuweisen.

Aufgabe:

Für genormte Böden von Druckbehältern sollen parametrisch gesteuerte FEM-Modelle entwickelt werden, um den Zeitaufwand der Modellanpassung zu reduzieren.

Nutzen für den Kunden:

Modellerstellung, Vernetzung, Anpassung der Randbedingungen, Berechnung und Auswertung laufen im Modell automatisch ab.
Der Kunde kann Änderungen der Geometrie wie Durchmesser oder Wandstärke sowie der Randbedingungen wie Innendruck einfach in einer Excel-Tabelle vornehmen. Die Berechnung und Auswertung läuft anschließend im Hintergrund automatisch ab. Die fertigen Analyseplotts sowie tabellarische Ergebnisse werden dem Kunden automatisch bereitgestellt. Mit den neuen Modellen ist der Berechnungsaufwand für den Kunden erheblich gesunken. Die Untersuchung des Einflusses von geänderten Parametern ist nun innerhalb weniger Minuten möglich.

Strukturberechnung Arbeitsplattform für Brückenuntersichtsgerät

Umfeld:

Der Arbeitssteg eines Brückenuntersichtsgerätes dient als Arbeitsbühne für bis zu acht Personen. Der Steg wird hydraulisch unter Brücken geschwenkt. Somit wird derZugang zur Brückenunterseite gewährleistet, um Prüf-, Wartungs- und Sanierungsarbeiten ausführen zu können.

Aufgaben:

  • Aufbau des Berechnungsmodells mittels Balken- und Schalenelementen
  • Normgerechte Aufbringung der Lasten und Definition der Auflager
  • Spannungsanalyse
  • Stabilitätsuntersuchung
  • Nachweis der maßgebenden Schweißnahtverbindungen
  • Nachweis der Hydraulikzylinder
  • Ausfertigung der prüffähigen Dokumentation

Nutzen für den Kunden:

Durch die Anwendung aktueller Berechnungs- und Analyseverfahren konnten wir das Gewicht der Struktur deutlich senken. Dies hat einen positiven Effekt auf den Materialaufwand sowie auf das wichtige Gesamtgewicht der mobilen Arbeitsmaschine.

Strukturberechnung von Rettungscontainern
im Tunnelbau

Umfeld:

Während der Vortriebsarbeiten im Tunnel sollen die Rettungscontainer als Zufluchtsort im Brandfall für bis zu 20 Arbeiter bereitgestellt werden.

Aufgaben:

  • Festigkeitsberechnung der doppelwandigen Tragstruktur des Containers als Stabwerk
  • Konstruktive- und schweißtechnische Beratung
  • Berücksichtigung von Sonderlasten wie der Detonationsdruckwelle beim Sprengvortrieb und erhöhtem Innendruck
  • Detailnachweise mittels FEM
  • Erstellung der prüffähigen Dokumentation

Nutzen für den Kunden:

Es erfolgte eine wirtschaftliche und betriebssichere Auslegung des Rettungscontainers sowie die Erstellung einer prüffähigen Dokumentation unter Berücksichtigung besonderer Randbedingungen wie Druckwelle und Innendruck.

Maschinenbau

Frequenzganganalyse Ultraschall Schneidsonotrode

Umfeld:

Zum Fügen und Schneiden verschiedener Werkstoffe können Ultraschallverfahren eingesetzt werden; hierbei kommen Schweiß- oder Schneidsonotroden zum Einsatz. Diese müssen unter anderem so gestaltet sein, dass eine Resonanzfrequenz in einem engen Bereich liegt, die Amplitude einen gewünschten Wert erreicht und die Schwingform den Vorgaben entspricht.

Aufgabe:

Es sollte eine harmonische Analyse einer Schneidsonotrode und die Optimierung der Geometrie vorgenommen werden, um die gewünschte Eigenfrequenz und Amplitude zu erreichen.

Nutzen für den Kunden:

Mit dem Einsatz der Finite Elemente Analyse (FEM) konnte das Verhalten der Sonotrode schnell und kostengünstig simuliert und die Geometrie anschließend optimiert werden. Der darauf folgende praktische Versuch ergab eine sehr gute Übereinstimmung mit der Simulation.

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Ansprechpartner

Bernd Wiggenhauser
M.Sc. Maschinenbau
Schweißfachingenieur (IWE)

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