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Strukturmechanische Auslegung von gasisolierten Schaltanlagen

Dieses Beispiel beschreibt die wirtschaftliche Auslegung einer gasisolierten Schaltanlage (GIS) und der dazugehörigen Abstützung aus statisch/mechanischer Sicht. Planung, Berechnung, Steuerung, Betreuung und Kontrolle von internationalen System-Projekten werden unter Berücksichtigung von Kundenspezifikationen, allgemeinen Normen (z. B. zur Tragsicherheit) und spezielleren Normen (z. B. zur Erdbebenauslegung) durchgeführt.

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Arbeitsspektrum

Das Arbeitsspektrum reicht von kleineren Anlagen, die meist in Gebäuden zum Einsatz kommen, bis hin zu großen weitläufigen Anlagen, die als Knotenpunkt und Anschluss von Freileitungen konzipiert werden.

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Fundamentlastangaben

Erster Schritt: Berechnung

Im ersten Schritt wird mittels EDV-gestützter Berechnungsprogramme die Anlage in ihrer Gesamtheit modelliert, berechnet und optimiert – einschließlich der Abstützungen und spezifischen Belastungen. Im Anschluss werden die genaue Position der Lastpunkte definiert und die Fundamentlastangaben erstellt. Anhand von Fundamentlastangaben und Bauangabenplan mit den Lastpunkten (ggf. mit Gebäuden und Außenbereich) lässt sich nun die Dimensionierung des Gebäudes, der Fundamente und der Verankerungen vornehmen.

Bauangabenplan

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Bearbeitung zur vollständigen Werkstatt-/Zusammenbauzeichnung

Zweiter Schritt: Dokumentation

Im zweiten Schritt werden die Dokumentation für die Auslegung und das Detailengineering der Abstützungen erstellt. Mit Hilfe eines Unterlieferanten entstehen die Gerüststatiken und letztendlich auch die Werkstatt-/ Zusammenbauzeichnungen für die einzelnen Gerüste.

 

Im Anschluss kann die Koordination und Ausführung der Fertigung, des Transports und natürlich auch der Montage durchgeführt werden.

Weitere Schwerpunkte

  • Projektbezogene Risiken erkennen und bewerten – und ggf. Vorschläge zur Risikominimierung erarbeiten sowie Chancen erkennen und nutzen
  • Unterstützung der Montageabteilungen bei der Lösung von unerwarteten Problemen bzgl. Montage, Inbetriebnahme oder Funktionalität der GIS-Anlage
  • Technische Klärung mit Kunden, Lieferanten und Partnern
  • Fach- und abteilungsübergreifende Zusammenarbeit/Koordination mit Primärabteilungen, Projektleitung, Sales, Montage, Schaltwerk Berlin, Unterlieferanten und Kunden
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FEM-Modell eines GIS-Bausteins

Um die Tragfähigkeit einzelner GIS-Anlagenbauteile optimal auszunutzen, werden prädestinierte Komponenten mit Hilfe einer FEM-Rechnung bewertet. Hierbei wird ein Modell des Bauteils in das Programm importiert und mit den projektspezifischen Lastkollektiven beaufschlagt. Im Anschluss wird durch Spezialisten das FE-Netz generiert und der Baustein hinsichtlich seiner Tragfähigkeit beurteilt. Begleitend hierzu können verschiedene Belastungen der Bauteile im realen Versuch nachgebildet werden. Das stellt auch eine kontinuierliche Verbesserung der Berechnungsmethoden sicher – und demzufolge auch eine Gewährleistung der Wirtschaftlichkeit.

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GIS-Anlage auf einem "Rütteltisch"

Für eine Verbesserung der Berechnungsmethode und um den unterschiedlichen Erdbebennormungen gerecht zu werden, finden entsprechende Tests statt, in denen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Erdbeben untersucht wird. Hierbei werden Bauteile aber auch ganze Schaltfelder auf einem „Rütteltisch“ in Schwingung versetzt und mit verschiedenen Frequenzspektren belastet. Mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, Wegaufnehmern und weiteren Analyseverfahren wird die Erdbebensicherheit untersucht und bewertet. Im Anschluss erfolgt der obligatorische Abgleich zwischen Versuch und Berechnungsmethode.

Wir beraten Sie gerne

Die Berechnung der Spannungsverteilung und Materialausnutzung Ihrer Anlage spart Produktionskosten und sorgt für eine optimale Auslegung der Komponenten. Neben der strukturmechanischen Auslegung bietet Siemens auch ein umfassendes Knowhow rund um elektrothermische Simulation und elektrische Feldsimulation (AC/DC). Sprechen Sie uns an und wir lösen Ihre Problemstellung.