ROHR2. Programmsystem zur statischen und dynamischen Analyse komplexer Rohrleitungssysteme und allgemeiner Stabtragwerke

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1 ROHR2 Programmsystem zur statischen und dynamischen Analyse komplexer Rohrleitungssysteme und allgemeiner Stabtragwerke ROHR2 Update 30.3 Neue Funktionen und Änderungen Das Programmsystem ROHR2 wird im Rahmen der regelmäßigen Updatelieferungen kontinuierlich an den Stand der technischen Entwicklung angepasst. Wesentliche Änderungen des Programms ROHR2 seit dem Service Release ROHR2 30.2c /April 2006 sind: Regelwerke / Spannungsnachweise Spannungsnachweise gemäß ASME B31.3, Appendix P und ASME B31.8, Kapitel Ermittlung der Wind- und Schneelasten nach DIN 1055, Stand Erweiterte Möglichkeiten der Dateneingabe und Kontrolle übersichtliche Verwaltung komplexer Projekte mittels eine Projektverwaltung erweiterte Bearbeitungsmöglichkeiten der Listenfunktionen vereinfachte Verwaltung von Belastungen und Betriebsdaten durch Definition von Referenzlastfällen Kopieren von Lastfallüberlagerungen in andere Aufgaben. Vorgabe zulässiger Lasten für Behälterstutzen Steifigkeiten von starren Unterstützungen können beeinflusst werden Blockierung einzelner Federhänger/-stützen bzw. Konstanthänger/-stützen für ausgewählte Lastfälle neue Lastart dynamische Streckenlast. Neue Bauteile Viscodämpfer mit nichtlinearen Eigenschaften. Kennwerte für Viscodämpfer der Firma Gerb in Datenbank enthalten. Kappen und Blindflansche Berechnung/ Ergebnisdarstellung Optimierung des Gleichungslösers verbesserte Möglichkeiten der Analyse und Beseitigung von Fehlermeldungen und Warnungen. Erweiterte Möglichkeiten zur Ergebnisdarstellung PCF-Interface (optional) Für den Import von Daten im PCF-Format steht eine optional erhältliche Schnittstelle zur Verfügung. Zur weiteren Information über die Programmfortentwicklung folgt eine detaillierte Aufstellung über die Veränderungen / Verbesserungen im Programmsystem ROHR2. Wir stellen gern für Sie eine an Ihre Anforderungen angepasste Softwarelösung zusammen und übermitteln Ihnen weitere Informationen. ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 1

2 ROHR2 30.3, Änderungen und Verbesserungen, Zusammenfassung Regelwerke / Spannungsnachweise Die implementierten Regelwerke wurden auf den neuesten Stand gebracht. Insbesondere können jetzt Spannungsnachweise gemäß ASME B31.3, Appendix P und ASME B31.8, Kapitel durchgeführt werden. Bei Tieftemperaturen wird der Sicherheitsbeiwert für die zulässigen Spannungen in Anlehnung an die Beanspruchungsstufen im AD 2000-Merkblatt W10 erhöht. Für die Ermittlung der Wind- und Schneelasten steht DIN 1055, Stand 2005 zur Verfügung. Erweiterte Möglichkeiten der Dateneingabe und Kontrolle Die Bearbeitungsmöglichkeiten der Listenfunktionen wurden erweitert. In Listen können mehrere Einträge ausgewählt und in einem Schritt angepasst werden. So können z. B. Armaturenmassen, Lagersteifigkeiten usw. gruppenweise bearbeitet werden. Grafik und Listeneinträge sind zur besseren Übersicht miteinander gekoppelt. Durch die Definition von Referenzlastfällen wird die Verwaltung von Belastungen und Betriebsdaten gerade bei der Definition zusätzlicher Lastfälle mit gelegentlichen Lasten wesentlich vereinfacht. Lastfallüberlagerungen können über die Zwischenablage in andere Aufgaben (z. B: Auswertung der Komponentenanschlüsse) kopiert werden. Erweiterte Fehlerbehandlung Die Möglichkeiten der Analyse und Beseitigung von Fehlermeldungen und Warnungen wurden verbessert. Für Fehlermeldungen steht ein Hilfesystem zur Verfügung, die Meldungen sind mit der grafischen Darstellung gekoppelt. Durch Anklicken einer Fehlermeldung erfolgt die hervorgehobene Darstellung des betreffenden Knotens, um so eine einfache Fehleranalyse durchzuführen. Neue Bauteile Als zusätzliche Randbedingung stehen Viscodämpfer mit nichtlinearen Eigenschaften zur Verfügung. Für Viscodämpfer der Firma Gerb werden Kennwerte in einer Datenbank mitgeliefert. Kappen und Blindflansche wurden in die Bauteildatenbank aufgenommen. Projektverwaltung Zur einfacheren Verwaltung komplexer Projekte wurde eine Projektverwaltung implementiert. Diese ermöglicht Verwaltung und direkten Zugriff der auf die Revisionen der Berechnungssysteme. Zulässige Lasten an Behälterstutzen Für Behälterstutzen können zulässige Lasten vorgegeben werden. Diese werden dann bei der Extremwertbildung dokumentiert, um einen einfachen Vergleich zwischen zulässigen und errechneten Lasten zu ermöglichen. Steifigkeiten von starren Stützen Die Steifigkeiten von starren Unterstützungen können beeinflusst werden. Die nennweitenabhängigen Steifigkeiten gemäß VDI 3842/2003 sind in einer Datenbank enthalten. Damit ist eine realistischere Modellierung von starren Unterstützungen insbesondere bei dynamischen Belastungen einfach möglich. ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 2

3 Hänger blockieren Einzelne Federhänger/-stützen bzw. Konstanthänger/-stützen können für ausgewählte Lastfälle blockiert werden. Damit ist jetzt die gemeinsame Berechnung der Betriebs- und Beizlastfälle in einem Projekt möglich. Dynamische Streckenlasten Eine neue Lastart dynamische Streckenlast wurde definiert. Mit dieser Lastart können zum Beispiel Erdbebenbelastungen in Form von Beschleunigungs-Zeit-Verläufen berücksichtigt werden. PCF-Interface (optional) Für den Import von Daten im PCF-Format steht eine optional erhältliche Schnittstelle zur Verfügung. Über diese Schnittstelle können Daten von allen CAD-Systemen, die Isometrien mit dem Programm Isogen (Alias) erzeugen und dazu das PCF-Format verwenden, importiert werden. Entwicklung, Vertrieb und Support Bertha-von-Suttner-Allee 19 D Unna Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) Internet: ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 3

4 ROHR2 30.3, Änderungen und Verbesserungen, detailliert Prinzipielle Änderungen im Rechenmodell es gibt interne Berechnungspunkte, die normalerweise nicht dokumentiert werden an Bogenanfangs- und -endpunkt und am Flanschanfang wird immer ein interner Berechnungspunkt gesetzt, als Bauteilbezeichnung erhalten diese die Standardbezeichnung für gerades Rohr. Spezielle Berechnungspunkte an Bögen mit vom Rohr abweichenden Abmessungen oder Materialien sind daher nicht mehr notwendig. Flansche: die Einzelmasse wird jetzt nicht mehr auf die Dichtfläche, sondern auf den Anschweißpunkt gesetzt. Damit können Armaturenbelastungen (inkl. Flanschmasse) und Flanschbelastungen bei Doppelflanschen besser ermittelt werden. Die Modellierung von Abzweigen wurde überarbeitet. Im Abzweig wird auf der Hauptrohrschale immer ein interner Berechnungspunkt gesetzt. Der Bereich des Abzweiges innerhalb des Hauptrohres wird quasi starr gesetzt. Die Streckenmasse ist innerhalb der Hauptrohrschale 0 kg/m, lineare Bettung sowie Streckenlasten werden hier ebenfalls nicht berücksichtigt (Ausnahme: Lastkategorie ADT, gleichmäßige Erwärmung). Bettung: o das Bettungsmodell im Bogen wurde an die Änderung bezüglich der Bogenanfangs- und -endpunkte angepasst o die Erdlast wird immer als Streckenlast bei Lastfällen mit Eigengewicht berücksichtigt, der vorher vorhandene Schalter ist entfallen. Projektverwaltung Zur einfacheren Verwaltung komplexer Projekte wurde eine Projektverwaltung implementiert. Diese erzeugt für die Berechnungssysteme eine Verzeichnisstruktur basierend auf Auftragsbezeichnung, Projektbezeichnung, Bezeichnung des Berechnungssystems und Revision des Berechnungssystems. Für jede Revision kann ein Text zur Beschreibung angegeben werden. Über ein Dialogfenster kann über die angegebenen Bezeichnungen (Auftragsbezeichnung, Projektbezeichnung, Bezeichnung des Berechnungssystems und Revision) schnell auf das gewünschte Berechnungssystem zugegriffen werden. Für eine automatische Datensicherung können die nötigen Berechnungsdateien parallel auf einem anderen (Netzwerk-)Laufwerk gesichert werden. Bauteile neue Elemente am Knoten eingeführt: Blindflansch, Boden/Kappe. Dazu gibt es neue Datenbank-Dateien ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 4

5 Rechenwegoperationen/Randbedingungen als zusätzliche Randbedingung wurde ein Viscodämpfer implementiert. Das nichtlineare Verhalten dieses Bauteils wird durch ein 2-strängiges Maxwell-Modell bei Berechnungen mit dem Zusatzmodul ROHR2stoss berücksichtigt. Für Viscodämpfer der Firma Gerb werden Kennwerte in einer Datenbank mitgeliefert. Stoßbremsen und Viscodämpfer werden als Randbedingung mit einem internen Hilfsstab abgebildet. Abmessungen, E-Modul und Streckenmasse des Hilfsstabes (Rundprofil) können eingegeben werden. Das 'Federelement' (Stossbremsen oder Viscodämpfer) wird in den Hilfsstab eingefügt. Viscodämpfer und Stoßbremsen können jetzt auch mit dem normalen Rechenkern über Ersatzsteifigkeiten berücksichtigt werden. Das nichtlineare Verhalten dieser Bauteile kann nur mit dem Programmmodul ROHR2stoss berücksichtigt werden. Die Steifigkeiten von starren Stützen/Hängern/inneren Reiblagern/Kopplungen können beeinflusst werden. Damit ist eine realistischere Modellierung von starren Unterstützungen insbesondere bei dynamischen Belastungen einfach möglich. Die Federsteifigkeiten können vom Benutzer direkt vorgegeben oder nennweitenabhängig aus externen Tabellen (Datenbank) entnommen werden. Die Steifigkeiten gemäß VDI 3842/2003 sind enthalten. Dialog Reibwerte: ein konstanter Widerstand innerhalb des Spiels (RWX... RWZ) kann zusätzlich angegeben werden. Dialog spezielles Koordinatensystem: Die Definition von beliebigen Koordinatensystemen wurde vereinfacht, u.a. sind jetzt Drehungen und Angaben der Richtungen über zwei Knoten möglich Einzelne Federhänger/-stützen bzw. Konstanthänger/-stützen können für ausgewählte Lastfälle blockiert werden (z.b. für Druckprobe, Beizen, ) Behälterstutzen: o zulässige Lasten können eingegeben werden und dann bei der Extremwertbildung dokumentiert werden. o Bei 'gewichtsfreiem' Anschluss gibt es eine Auswahlmöglichkeit für Gelenk- Komponenten: nur vertikal (wie bisher) alles freigeben o Der Dialog Behälterfeder wurde überarbeitet. Bei kugelförmigen Böden muss jetzt der Typ des Bodens angegeben werden, aus dem Außendurchmesser des Behälters wird o dann der Kugeldurchmesser errechnet. Automatisch ermittelte Federraten für Kugel- und Zylinderfeder werden im Dialog angezeigt. Zusatzergebnisse (Lasten auf einen Knoten) können angefordert werden. Damit können Auswertungen von Belastungen gezielt in einem beliebigen Koordinatensystem angefordert und bei den Extremwertbildungen ausgewählt werden. Symbole für Gelenk, innere Feder, Reibgelenk und inneres Reiblager werden nicht mehr genau auf dem Knoten, sondern korrekt auf dem entsprechenden Abschnitt dargestellt ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 5

6 Lasten Neue Last dynamische Streckenlast (Satzart DB). Mit dieser Lastart können beispielsweise Erdbebenbelastungen in Form von Beschleunigungs-Zeit-Verläufen berücksichtigt werden. Neue Last 'Setzung' für nichtlinear gebettete Bereiche. Mit dieser Lastart können Verschiebungen von Teilbereichen berücksichtigt werden. Ermittlung von Windlasten: - DIN 1055, Stand 2005, wurde implementiert - Für die Ermittlung der Windlasten können externe Tabellen (höhenabhängiger Staudruck) in einer benutzerdefinierten Datenbankdatei angegeben werden. Ermittlung von Schneelasten: DIN 1055, Stand 2005, wurde implementiert Alle Last-Dialoge wurden überarbeitet und an einander angepasst. Die Bearbeitungsmöglichkeiten wurden erweitert. Spezielle Einzel- und Streckenlasten werden nun separat behandelt. Lasten am Knoten können direkt mit der Maus eingegeben, geändert und gelöscht werden. Einzel- und Streckenlasten können in einem beliebigen speziellen Koordinatensystem eingegeben werden Mehrere Komponenten bei Einzellasten können zusammen eingegeben werden. Es wird nur noch prinzipiell zwischen Verformungssprünge/lokale Biegungen und Kräfte/Momente unterschieden. Die Lastart Leitungsvorspannung wurde komplett überarbeitet: Vorspannung wird jetzt als physikalische Eigenschaft des Abschnittes angesehen, die Last kann mit einem globalen Schalter und Faktor für jeden Lastfall aktiviert werden. Dialog Betriebsdaten-Bereiche: für den Bereich können die Betriebsdaten eines anderen Abschnittes übernommen werden Die automatische Ermittlung der statischen Druckstoßlasten wurde komplett überarbeitet. Es muss jetzt der gesamte vom Druckstoß betroffene Bereich (incl. Abzweige usw.) markiert werden. Ausgehend von einem Anfangspunkt werden die Lasten dann für den gesamten markierten Bereich berechnet. Die Darstellung der Einzellasten am Bogen wurde korrigiert Lastfälle Lastfällen kann ein zugehöriger Lastfall zugeordnet werden. Von diesem Lastfall können dann globale Lasteinstellungen, Betriebsdaten und/oder Zusatzlasten übernommen werden. Die separate Verwaltung von Betriebsdaten für Lastfälle mit gelegentlichen Lasten (Wind, Erdbeben, Druckstoß,..) ist damit nicht mehr nötig. Bei Lastfällen mit Reibung können alle Zusatzlasten aus dem zugehörigen Gewichtsfall automatisch berücksichtigt werden. Die Eingaben für Eigenwertrechnung wurden vereinfacht Lastfallüberlagerungen Überlagerungen können über die Zwischenablage zwischen verschiedenen Aufgaben kopiert und eingefügt werden. ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 6

7 Spannungsanalyse Die implementierten Vorschriften wurden auf den neuesten Stand gebracht. EN 13480: Auf Basis der Korrekturhinweise 12/05 und 12/03 und auf Basis des ASME B31.3 Codecase 178 von 8/05 haben sich folgende Änderungen in der Spannungsanalyse EN ergeben: Bisher wurden fehlenden Fußnoten der Tabellen H1 bis H3 der FDBR Richtlinie und dem ASME B31.3 Code entnommen. Aufgrund der in den o.g. Korrekturen enthaltenen Fußnoten wird die in B31.3 Table D300 Fußnote (7) enthaltene Minderung des i-faktors infolge Innendruck sowie die Erhöhung des K-Faktors nicht mehr berücksichtigt. Da es zurzeit noch immer keine explizite Formel zur Berechnung der Gleichungen S1 und S2 gibt werden verschiedene Möglichkeiten in ROHR2 angeboten: - Standardmäßig werden die Torsionsmomente bei den Gleichungen S1 und S2 jetzt berücksichtigt. - Die bisher verwendeten Gleichungen auf Basis des ASME B31.3 für S1 und S2 können über den Schalter S1, S2 Berechnung gemäß Stand 2002 angesteuert werden. - Alternativ dazu können die Gleichungen für S1 und S2 auf Basis des Codecase 178 (ASME B31.3) über den Schalter S1, S2 Berechnung gemäß Case 178 angefordert werden. ASME B31.3: Der Nachweis gemäß Appendix P wurde implementiert (Gleichung SOM). ROHR2 bietet hier die Möglichkeit mehrere Betriebslastfälle als Lastfallgruppe zu definieren und über alle Betriebslastfälle den Spannungsrange zu ermitteln. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen korrekten Spannungsnachweis bei nichtlinearen Effekten wie z. B. Lagerabheben. Die Nachweise SL und SOL können alternativ gemäß Codecase 178 durchgeführt werden. ASME B31.8: Nachweis gemäß Kapitel (in der Bewegung aus Wärmedehnung stark behinderte Leitungen) implementiert (Gleichung SLR). Dies gilt insbesondere für erdverlegte Leitungen. Tieftemperaturen: Der Sicherheitsbeiwert für die zul. Spannungen wird für deutsche/europäische Werkstoffe in Anlehnung an das AD 2000-Merkblatt W10 in der Beanspruchungsstufe II auf 4/3, in der Beanspruchungsstufe III auf 4 erhöht. Für amerikanische Werkstoffe wird in Anlehnung an B31.3, Kap unterhalb der Minimal-Temperatur (aus Tabelle A-1 oder Tabelle A) ebenfalls ein Abminderungsfaktor für die zulässigen Spannungen errechnet. Drücke und Temperaturen werden nicht mehr ausschließlich aus dem führenden Lastfall entnommen, es können auch die Daten aus den Lastfällen aus LFMA, LFMB, LFMC verwendet werden. Damit können z.b. Nachweise für Kunststoff oder Druckprobe in einer Aufgabe gerechnet werden. Die bisher nötige Sonderbehandlung für Druckprobe entfällt damit. Gleichungen können über die Zwischenablage zwischen verschiedenen Spannungsanalysen kopiert und eingefügt werden. Auswahl eines Teilbereiches über Leitungen ist analog zum Plot möglich An einem Knoten können jetzt bis zu 14 Schnitte ausgewertet werden. ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 7

8 Extremwertbildung Ausgabetabelle Ausgaben können auch bei automatischer Überlagerungen bearbeitet werden Neue Zeilen werden vor der Markierung (wenn vorhanden) eingefügt Seitenwechsel kann vorgegeben werden Erweiterte Möglichkeiten zum Verschieben der Datensätze innerhalb der Tabelle Schnittauswahl Schnitte können über die Zwischenablage zwischen verschiedenen Extremwertbildungen kopiert, eingefügt werden Erweiterte Möglichkeiten, zusätzliche Texte zur Dokumentation der Schnitte anzugeben. Sammeln von Schnitten über Markieren... überarbeitet. Nach dem Anklicken des Knotens wird sofort der Dialog zum Bearbeiten gezeigt. Über einen Schalter können die Einstellungen für einen Schnitt für die weiteren Schnitte ohne weitere Abfrage übernommen werden. Durch Doppelklick auf einen Listeneintrag können hier die Schnitte bereits bearbeitet werden. Der allgemeine Unterstützungsexport gehört jetzt zur Extremwertbildung und wird, wenn angefordert, automatisch nach dem Ende der Berechnung erzeugt. Federauslegung Die Federauslegung enthält jetzt eine eigene Extremwertbildung für Federüberprüfung und - tabelle, bei normaler Extremwertbildung kann die Federtabelle nicht mehr angefordert werden. Hier kann vom Benutzer eine spezielle Überlagerungsvorschrift für die Federauslegung definiert werden. Für die Federauslegung kann ein eigener Kommentar und eigene Textzeilen für den Seitenkopf angegeben werden. Nach Fehlermeldungen bei der Federauslegung können jetzt auch die Ergebnisse der in die Federauslegung eingehenden Lastfälle grafisch angezeigt werden. Damit wird die Suche nach der Ursache für die Fehlermeldungen erheblich erleichtert. Existieren blockierte Hänger/Stützen, so werden mehrere Federtabellen erzeugt. 1. Es werden alle Hänger ausgewertet, Lastfälle mit blockierten Hänger/Stützen werden nicht berücksichtigt (Normalbetrieb) 2.- n. Mit jede gefunden Lastfallgruppe mit gleichen blockierten Hänger/Stützen wird ein Nachweis für alle in diesen Gruppen nicht blockierten Hänger/Stützen durchgeführt. Die Lasten der blockierten Hänger werden auch dokumentiert. Zusätzlich zu den Lastfällen dieser Gruppe werden alle Lastfälle berücksichtigt, die mit diesen überlagert werden. Die halbautomatische Iteration der Federn nach Überschreitungen der Gültigkeitsbereiche erfolgt nur mit den Ergebnissen aus 'Normalbetrieb'. Überschreitungen aus Sondernachweisen werden nur als Meldung ausgegeben. Rechnen Die Arbeitsfelder für die Berechnung wurden deutlich vergrößert, damit können deutlich größere Systeme gerechnet werden. Der Gleichungslöser wurde beschleunigt, das Rechnen auf Netzwerklaufwerken wurde optimiert. Die Massendiskretisierung bei Harmonischer Erregung wurde der bei Eigenwertberechnungen angepasst. Die Abhängigkeiten zwischen den Aufgaben werden beachtet. Vor der Berechnung wird über diese Abhängigkeiten geprüft, ob und in welcher Reihenfolge noch andere Aufgaben zu rechnen sind. Diese zusätzlich zu rechnenden Aufgaben werden dann in der richtigen Reihenfolge vor den vom Benutzer gewählten Aufgaben berechnet. Vor der Berechnung der Lastfälle kann eine komplette Kollisionsprüfung durchgeführt werden. Bögen, für die nicht genügend Platz zur Verfügung steht sowie extrem kurze Abschnitte, können vom Programm angepasst werden. ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 8

9 Ergebnisse Bessere Fehlerbehandlung: o es gibt eine Hilfe zu Fehlermeldungen o durch Doppelklick auf die Meldung (Fehler/Warnung) im Dialog wird bei Meldungen aus dem Rechenkern ein Fenster mit den Eingabelisten gestartet und die entsprechende Eingabezeile gezeigt und der entsprechende Knoten/Bereich wird vergrößert und markiert. Hier gibt es auch eine Hilfe zu dem Eingabesatz. Die Anzeige für einzelne Ergebniskomponenten (QXI,...) wurde optimiert: Einzelne Ergebniskomponenten können als Farbverlauf dargestellt werden. Anzeige von detaillierten Ergebnissen der Spannungsanalyse am Knoten (bei Spannungsanalysen gemäß ASME B31.3, Appendix P) Schnittstellen Neu entwickelte Schnittstellen: Export der Halterungsdaten in das Programm CASCADE (im Lieferumfang enthalten) Import von Daten im PCF-Format (Zusatzmodul, optional erhältlich). Über diese Schnittstelle können Daten von allen CAD-Systemen, die Isometrien mit dem Programm Isogen (Alias) erzeugen und dazu das PCF-Format verwenden, importiert werden. sonstige Korrekturen/Verbesserungen Die Auflistungen sind mit der grafischen Darstellung gekoppelt: - Wird ein Knoten in der Grafik mit der linken Maustaste angeklickt, so wird in der Liste der Datensatz für den entsprechenden Knoten (falls vorhanden) markiert. - Wird in der Liste ein Datensatz angeklickt, so wird der zugehörige Knoten in der Grafik hervorgehoben dargestellt. Der Export von Listen nach Excel wird jetzt nicht mehr mit separatem Knopf gestartet, sondern immer über 'Speichern'. Hier gibt es für den Export nach Excel einen eigenen Dateityp. Die Erzeugung von UNI-Dateien kann über Menü angefordert werden der letzte ausgeführte Befehl steht oben im Kontext-Menu (rechte Maustaste) Texte, Einzelmassen und innere Federn können unter Eigenschaften aufgelistet werden Numerische Probleme durch extrem große Koordinaten wurden behoben. bei Datei Neu/Speichern unter werden jetzt direkt Berechnungsvorschrift und Federhersteller abgefragt. FAQ-Liste im Internet kann über Hilfe-... angezeigt werden Die Dokumentation zu ROHR2 wurde komplett neu geordnet und überarbeitet. Lizenzverwaltung in ROHR2win integriert (Hardlockfreischaltung) ROHR2 Info zu Version 30.3 Seite 9