Autor: Ingenieurbüro Fiedler GmbH

Autor:          Melissa Bichler, Dipl.Ing.

Betreuer:   Georg Fiedler, Dipl.-Ing.

                        Peter Siebenbäck, Dipl.-HTL-Ing.

                        Nikolaus August Sifferlinger, Univ.-Prof.

Diese Arbeit befasst sich mit der Erstellung eines neuen Zutrittskonzeptes für eine bestehende, Langschmiedemaschine von einer österreichischen Firma. Ziel der Arbeit ist das Ausarbeiten des neuen Zutrittskonzeptes, wobei die Risikobeurteilung für die verkettete Anlage mit allen Sicherheitsmaßnahmen das Kernstück der Arbeit ist.

Grundlage für dieses Zutrittskonzept sind zum einen die sicherheitsrelevanten Normen und Gesetze, angefangen beim ArbeitnehmerInnenschutzgesetz (ASchG) und fortgesetzt über die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG), welche ident mit der Maschinensicherheitsverordnung ist und Normen wie ÖNORM EN ISO 12100, EN ISO 13849-1, OVE EN 62061, ÖNORM EN ISO 13855 und ÖNORM EN ISO 13857. Zum anderen sind die Unterlagen über die Anlage, welche vom Betrieb geliefert wurden, die zweite Grundlage. Diese Unterlagen umfassen die Einzelbetriebsanleitungen und Einzelrisikoanalysen und Weiteres.

Nach Durchsicht aller Normen, Gesetze und Unterlagen wurde auf Basis der Normen und Gesetze eine Risikoanalyse mit anschließender Risikobewertung durchgeführt. Dazu wurde eine eigens zusammengebaute Risikoanalyse nach Norm erarbeitet, in welche nur noch die Tätigkeiten und Gefährdungen und die Risikoeinschätzung eingepflegt werden müssen. Die Beurteilung des Restrisikos und des dadurch erforderlichen SILs (Sicherheits-Integritätslevel) für die elektronische Steuerung und dadurch Komponenten erfolgt dann automatisch.

Da die Anlage eine bestehende Anlage ist, die bereits ein bestehendes Sicherheitskonzept hat, wurde dieses Sicherheitskonzept ohne elektronische Maßnahmen, aber mit den bestehenden und bleibenden mechanischen und organisatorischen Maßnahmen, beurteilt. Anschließend wurden die bestehenden und neuen Maßnahmen in der Risikoanalyse integriert und eine erneute Risikobewertung durchgeführt. Der iterative Prozess der Risikoanalyse wurde so verwirklicht.

Die Notwendigkeit der Überarbeitung des Sicherheitskonzeptes resultiert aus einem Umbau. Hierbei wird ein Tor entfernt, um die Ausfahrt einer neuen Maschine aus dem Gefahrenbereich zu ermöglichen. Das neue Zutrittskonzept benötigt dadurch einige neue kombinierte elektronische Sicherheitsmaßnahmen. Für eine sichere neue Variante werden folgende Komponenten benötigt: 2 Lichtgitter nach SIL2 und zwei Flächensensoren nach SIL2.

Mit den oben genannten Maßnahmen ist der Gefahrenbereich immer durch elektronische oder mechanische Maßnahmen geschützt und die Risikobeurteilung für die Langschmiedemaschine hat dadurch nur noch geringe bis vernachlässigbare Restrisiken. Das Zutrittskonzept ist somit erfolgreich geändert worden.

Autor:          Kianush Akbarian, Dipl.Ing.

Betreuer:   Georg Fiedler, Dipl.-Ing.

                        Peter Siebenbäck, Dipl.-HTL-Ing.

                        Michael Stoschka, assoz.Prof.

Diese Arbeit untersucht die Auswirkung des Beulens und Knickens auf Walzprofile und Schweißprofile und die Tragfähigkeit von Stahlbauteilen. Die Studie ist in zwei Hauptthemen – beulgefährdete Bleche und knickgefährdete Stäbe – unterteilt. Dazu werden die in Europa bestehenden Normen EN 1993-1 (Eurocode 3) und EN 13001-3 (Kranbaunorm) verglichen.

Basierend auf den verwendeten Normen werden die Tragfähigkeit bzw. die Abminderung gegenüber den Streckgrenzwerten für eine Reihe von Konfigurationen auf Basis von linear-elastisch berechneten Ergebnissen und Gültigkeitsbereich für eine Festigkeitsbeurteilung unter Druckbeanspruchung, Biegebeanspruchung und ggf. kombinierter Beanspruchung ermittelt. Auch wird der Gültigkeitsbereich des linearen Berechnungsansatzes diskutiert.

Anschließend werden das Beulverhalten und das Knickverhalten der betrachteten Profile durch numerische Berechnung mit dem FEM-Programm „MSC-Patran/Nastran“ simuliert und mit den Berechnungsergebnissen der verschiedenen Normen verglichen. In der numerischen Simulationsstudie wurden die Schalen- und Balkenmodelle mit unterschiedlichen Belastungen und Randbedingungen aufgebaut und ausgewertet.

Der vorliegende erste Teil der Arbeit liefert eine simulationsbasierte Datenbasis für normgerechte Stabilitätsprobleme, die auf der Grundlage der normbasierten Lastfälle für Schalen- und Balkenmodelle abgeleitet wurden. Der Unterschied zwischen der Auslegung nach Norm- und den linear-elastischen FEM-Ergebnissen ist im Allgemeinen vernachlässigbar gering und die FEM-basierten Berechnungen liefern somit eine sehr gute Lösung. Anzumerken ist, dass die Auslegung nach Eurocode 3 die Lastfälle genauer berücksichtigt, da die Biegebeanspruchung in den Kranbaunormen (EN 13001-3) im Knickfall nicht berücksichtigt wird.

Der zweite Teil dieser Studie befasst sich mit Beulstabilitätsproblemen von dreiseitig und vierseitig gelenkig gelagerten Platten. Eine linear-elastische Beulsimulation wurde für kombinierte Beanspruchung (Druck und Biegung) aufgebaut. Das Tragverhalten dieser Bauteile und die Auswirkungen verschiedener Parameter wie Geometrie, Einspannung und Belastungsart wurden analysiert und parametrisierte Berechnungsansätze abgeleitet. Es wurde festgestellt, dass je dünner oder breiter die Platte ist, desto geringer wird die Tragfähigkeit und es erhöht sich der Auslastungsgrad. Die numerische Berechnung mittels finiter Elemente liefert im Vergleich zur Norm akzeptable Ergebnisse, wobei die Abweichungen darin begründet sind das Imperfektionen nicht berücksichtigt wurden.

Zusammengefasst kann die in dieser Aufgabenstellung verwendete Art der FE-Simulation sehr gut zur normgerechten Beurteilung von Beul- und Knicklastfällen verwendet werden.

Qualität steht bei uns an erster Stelle. Mit unserem nachweisbaren Qualitätsmanagementsystem erreichen wir einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.