"Fehler dürfen wir uns nicht erlauben"
Dass beim Rückbau des Schweizer Kernkraftwerks Mühleberg alle Sicherheitssysteme erdbebensicher bleiben, dafür sorgen Bauingenieure des Betreibers BKW Energie AG mit der herstellerunabhängigen Software für die Dübel- und Kopfbolzenbemessung Anchor Profi. Mit diesem Tool der Dr. Li Anchor Profi GmbH aus Freudenstadt können Tragwerksplaner und Prüfstatiker Befestigungsmittel fast aller Hersteller bemessen, vergleichen und auswählen. In der Software bemessen Rechenmodule nicht nur die Stärken von starren, sondern auch von elastischen Ankerplatten realistisch, wodurch sich Versagensrisiken verringern.
Seit dem Reaktorunfall in Fukushima (11. März 2011) strebt die Schweiz eine erneuerbare Energieversorgung ohne Kernkraft an. Neue Kernkraftwerke werden nicht mehr gebaut. Für fünf Bestehende gilt keine Laufzeitbeschränkung. Die Betreiber dürfen sie aber aus wirtschaftlichen Gründen stilllegen.
Dazu entschied sich die BKW Energie AG für ihr seit 1972 betriebenes Kernkraftwerk Mühleberg (KKM) in der Nähe von Bern. Anfang 2020 begann der Rückbau, 2034 soll er abgeschlossen sein. Für die Bautechnik-Ingenieure vom Ressort Planung stellen sich im KKM Aufgaben, die sie mit der Bemessungs-Software Anchor Profi meistern. Einer von Ihnen, ein 62-jähriger Bauingenieur, ist verantwortlich für Befestigungen und statische Überprüfungen der Betonbaustruktur. Er sagt: "Wir haben Anchor Profi schon im Leistungsbetrieb genutzt. Jetzt wenden wir die Software fast täglich für die Bemessung von Befestigungen an."
Erdbebensicherheit per Norm und Gesetz definiert
In der Schweiz sind stärkere Erdbeben möglich. Für den Nachweis des ausreichenden Schutzes gegen durch Erdbeben ausgelöste Störfälle hat der Kernkraftwerksbetreiber die Gefährdung mit einer Häufigkeit größer gleich 10-4 pro Jahr zu berücksichtigen.
Die seismische Bemessung von neuen Verankerungen mit Anwendung der Leistungskategorien C1 und C2 wird in der Praxis der Kernkraftwerke seit 2015 angewendet, berichtet der Bauingenieur. Zusammenfassend werden die Vorgaben der maßgebenden europäischen und schweizerischen Normen und der Richtlinien des ENSI (Aufsichtsbehörde für nukleare Sicherheit) in einem Befestigungskonzept aller Schweizer Kernkraftwerke geregelt. Diese sind für den Bauingenieur maßgebend. "Fehler dürfen wir uns nicht erlauben. Denn die Erdbebensicherheit im KKM muss auch beim Rückbau gewährleistet sein", sagt er. "Das ENSI prüft unsere Befestigungs-Nachweise und gibt sie erst dann frei."
Zügig Dübel fast aller Hersteller vergleichen
Herstellerübergreifend kann er mit Anchor Profi schnell bemessen und nachweisen, dass seine Ergebnisse für die verschiedenen Einwirkungen – wie ermüdungsrelevante oder durch Erdbeben hervorgerufene Lasten – korrekt sind. Und dass die von ihm gewählten Dübel und Ankerplatten sicher funktionieren werden.
"Für uns arbeiten Firmen mit Dübeln verschiedenster Hersteller. Dürfte ich nur die Hersteller-Tools zum Nachweis nutzen, wäre das mühsam. Doch mit Anchor Profi funktioniert es“, denn dieses Programm erlaubt ingenieurmäßige Anwendungen in Anlehnung an den Eurocode", erzählt der Bauingenieur.
Erst jüngst, erinnert er sich, ging es um eine in Beton befestigte Ankerplatte mit vier Dübeln am Rand. Der Nachweis der sicheren Befestigung gelang mit dem Hersteller-Tool nicht. Mit Anchor Profi konnte er aber den Nachweis erbringen, da gemäß den ermittelten Versagensarten grundsätzlich alle Dübel als wirksam betrachtet werden. Denn die Software ermöglicht den Nachweis in Anlehnung an die Erläuterungen des Eurocode EN 1992-4 – ohne gegen den Eurocode zu verstoßen. Die Folge: Der Nachweis, dass alle vier Dübel wirken, gelang wegen Ausschluss Betonkantenbruch und Versagen der Dübel durch Stahlbruch.
In der Bemessungssoftware sind Rechenmodule integriert, die nicht nur die Stärken von starren, sondern auch von elastischen Ankerplatten korrekt berechnen. Dabei folgt der Software-Spezialist Dr. Li mathematisch dem Eurocode EN 1992-4 und den Erläuterungen zu dieser Norm. "Aktuell folgen die Dübel-Hersteller mit ihren Zulassungen aber streng genommen nicht genau den Empfehlungen des aktuellen Eurocode", erklärt der überzeugte Anwender. Das führe oft dazu, dass Nachweise nicht gelingen oder dass es zu widersprüchlichen Ergebnissen kommt.
Sicherheitstechnische Bedeutung bestimmt, welche Kräfte wirken
Mit dem Software-Tool lassen sich für Befestigungsmittel die Spannungsverteilung in der Ankerplatte, die Ankerzug- und die resultierenden Betondruckkräfte ermitteln. Das erlaubt dem Anwender, die Werte für die Steifigkeit von Verankerungen zu verändern.
"In Anchor Profi sind die Berechnungsparameter für die Ermittlung der Ankerschnittkräfte wirklichkeitsnah integriert", erläutert der Bauingenieur. "Die Kräfte werden insbesondere bei seismischen Einwirkungen anders auf die Dübel verteilt. Die Hersteller-Tools ermitteln hingegen bei den gleichen Einwirkungen Ergebnisse, die nicht logisch sind und den Erwartungen des Ingenieurs widersprechen."
Auch Ermüdungs-Bemessungen führen die zuständigen Bauingenieure mit der Software durch, "denn wir montieren beim Rückbau die eine oder andere Krananlage“, erzählt er. "Dass ich anhand der Lastspiele unserer Krane die Ermüdung anwendungsorientiert bemessen kann, ist ein weiterer Vorteil." Das funktioniert mit dem Tool ebenfalls in Anlehnung an den Eurocode EN 1992-4 – ohne von den Herstellerzulassungen abzuweichen. Das macht flexibel. Der Befestigungsspezialist sagt: "Alles, was ingenieursmäßig begründbar ist, kann ich realisieren".
Testversion Bemessungssoftware
Eine Testversion des Tools lässt sich nach Registrierung bei der Dr. Li Anchor Profi GmbH unter www.anchorprofi.de downloaden.
