Feldschirmungs-Versuchsaufbau namens „LaDiff“, entworfen von TuB Tragwerk GmbH an der TU München.
Erfolgsgeschichten

80 Tonnen Last, strenge Verformungsgrenzen: Wie Thomas Linder mit RFEM einen Strahlenschutz konstruierte

Herausforderung

Die Planung einer Strahlenschutzeinhausung für das Dreiachsen-Spektrometer „LaDiff“ am Neutronenforschungszentrum FRM II der TU München stellte extreme ingenieurtechnische Anforderungen. Die Konstruktion musste enorme Lasten sicher abtragen – insgesamt 80 Tonnen, resultierend aus einer 5 cm dicken Bleibekleidung – und gleichzeitig extrem strenge Verformungsgrenzen einhalten. Da die Neutronenexperimente zudem eine Umgebung ohne magnetische Störeinflüsse erfordern, musste die gesamte Unterkonstruktion aus einem speziellen, nicht-magnetischen Edelstahl gefertigt werden. Dies führte zu einem hochgradig statisch unbestimmten System, dessen präzise Bemessung viele Standardprogramme für den Stahlbau an ihre Grenzen bringt.

Lösung

Zur Bewältigung dieses komplexen Tragwerks setzte Thomas Linder auf das Flaggschiff RFEM von Dlubal Software in Kombination mit dem Add-On Stahlbemessung. Die Software ermöglichte die exakte 3D-Modellierung des stützenfreien, trapezförmigen Grundrisses und der radial angeordneten Deckenträger. Besonders entscheidend war, dass RFEM die speziellen Materialanforderungen problemlos bewältigte. Das Programm erlaubte präzise Stabilitätsnachweise und Tragfähigkeitsberechnungen für den nicht-magnetischen Edelstahl und stellte so die Sicherheit und extreme Genauigkeit sicher, die für eine Forschungseinrichtung dieser Art unerlässlich sind.

Vorteile

  • Erweiterte Materialmöglichkeiten: Im Gegensatz zu vielen Programmen, die auf Normalstähle beschränkt sind, ermöglicht das Add-On Stahlbemessung die problemlose Bemessung von Spezialmaterialien wie nicht-magnetischem Edelstahl inklusive aller Stabilitätsnachweise.
  • Transparente und nachvollziehbare Berechnungen: Die Detailausgabe der Ergebnisse zeigt die exakten Gleichungen aus der Norm an. Dies verhindert einen „Blackbox-Charakter“, schafft Vertrauen und erlaubt es dem Ingenieur, jeden einzelnen Nachweis pro Stab nachzuvollziehen.
  • Nahtlose Dokumentation: Die Möglichkeit, parallel im Modell und im Ausdruckprotokoll zu arbeiten, ist ein riesiger Vorteil. Funktionen wie benutzerdefinierte Ansichten, der Mehrfachdruck und die automatische Aktualisierung des Protokolls bei Modelländerungen machen die Dokumentation hocheffizient.
  • Herausragender Experten-Support: Ein Servicevertrag Pro garantiert schnellen Telefonsupport, der auch bei speziellen Themen hilft. Das Dlubal-Team gibt zudem wertvolle Tipps, wie Arbeitsabläufe einfacher und schneller gestaltet werden können.

Projektbeschreibung und geometrische Gestaltung

Konstruiert in der Neutronenleiterhalle West der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), wurde die Strahlenschutzeinhausung „LaDiff“ so entworfen, dass sie das gesamte Experimentierfeld umschließt und die Strahlungsemissionen sicher abschirmt. Die Struktur dient dazu, Experimente mit Neutronen in einer kontrollierten Umgebung zu ermöglichen.

Die Einhausung erstreckt sich über einen trapezförmigen Grundriss von ca. 10,0 m x 6,5 m ohne störende Innenstützen. An der diagonalen Seite verfügt die Decke über eine halbkreisförmige Öffnung für den Materialtransport in den Experimentierraum, welche durch einen Ringträger auf zwei Stützen gefasst wird. Von dort aus verlaufen radial angeordnete Deckenträger mit variabler Querschnittshöhe nach außen.

Technische Herausforderungen und digitale Planung

Um maximalen Strahlenschutz zu gewährleisten, wurde die gesamte Konstruktion mit einer 5 cm dicken Bleibekleidung versehen, die auf 10 mm starken Edelstahlplatten montiert ist. Die Bewältigung der 80 Tonnen Last aus der Verkleidung bei gleichzeitig strikter Einhaltung minimaler Verformungstoleranzen war eine zentrale Herausforderung für das Team. Zudem musste die gesamte Unterkonstruktion aus einem speziellen, nicht-magnetischen Edelstahl gefertigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe nutzten die Ingenieure bereits in der Vorplanung umfassende 3D-Modelle in RFEM, um verlässliche Gründungslasten für das System zu erhalten. In der Bemessungsphase wurde jeder Stab der Rahmen inklusive der Stabilitätsnachweise präzise berechnet. Die nahtlose Integration des Ausdruckprotokolls stellte dabei sicher, dass jede Anpassung sofort und für den Prüfstatiker nachvollziehbar dokumentiert wurde.

Warum Dlubal Software?

Für Thomas Linder und sein Team ist Dlubal Software die erste Wahl für Projekte, die von einfachen Systemen bis hin zu komplexen 3D-Modellen reichen. Die Software überzeugt nachhaltig durch:

  • Höchste Vielseitigkeit: Einsetzbar für alles, von mehrgeschossigen Gebäuden bis hin zu Spezialkonstruktionen oder Sanierungen im Holzbau, bei denen nichtlineare Gelenke den Schlupf von Stabdübelverbindungen berücksichtigen.
  • Integrierte Effizienz: Integrierte Funktionen wie die Wind- und Schneelastgenerierer sparen wertvolle Zeit bei der Lastannahme.
  • Zuverlässigkeit & Klarheit: Eine hocheffiziente Statik, unterstützt durch einen reaktionsschnellen Support, gibt Ingenieuren jederzeit Sicherheit bei ihren Ergebnissen.