Duktile Gussrohre als Problemlösung im Kleinwasserkraftwerk in Cortina d’Ampezzo
Italien deckt ca. 20% seines Energiebedarfs mit umweltfreundlicher Wasserkraft ab. Dabei sind die strengen Umweltvorschriften für Großwasserkraftanlagen jedoch ein großes Hindernis. Deswegen entstehen immer mehr Kleinwasserkraftwerke, die besondere Herausforderungen für Technologie und Konstruktion bereithalten. Die in Cortina d’Ampezzo errichtete Kleinwasserkraftanlage Costeana erreicht mit zwei Pelton-Turbinen eine Leistung von 4,5 GWh Ökostrom. Dieses Projekt eines Kleinwasserkraftwerkes in Italien zeigt eindrucksvoll das große Potenzial duktiler Gussrohre in schwierigem Gelände.
Spezialprodukt der TRM aus der Beschneiungstechnik
Bei der Planung tauchte eine besondere Herausforderung auf. Die einzig mögliche Trasse liegt in einem Rutschhang, der während der Schneeschmelze erhebliche Erdbewegungen aufweist. Die Vermessungen ergaben, dass sich der Hang nahezu senkrecht zur Achse der Rohrleitung bewegt. Eine Abschätzung der bewegten Erdmasse wird bei konstanter Bewegung mit 50 cm im Jahr angenommen. Aus diesem Grund kam eine Komplettlösung unter Verwendung von Stahlrohren nicht in Betracht.
Projektleiter Roland Bernardi und Ingenieur Massimiliano Fellini entwickelten mit dem Team der Tiroler Rohre GmbH (TRM) eine innovative Lösung für diese anspruchsvollen Bodenverhältnisse. Sie besteht aus einer Kombination von Stahl-Druckrohrleitungen oberhalb des besonders beanspruchten Bereiches und duktilen Gussrohren im Rutschhang. Duktile Gussrohre mit beweglichen längskraftschlüssigen BLS®-Steckmuffenverbindung lassen Dilatationen und Abwinkelungen zu.
Drei gleiche Rohrabschnitte, die jeweils durch zwei 22°-Bögen getrennt sind, decken den 375 m langen Rutschhang-Abschnitt ab. Diese Entkoppelung allein löst das Problem der ständigen Erdbewegung jedoch nicht vollständig. Ein Spezialprodukt der TRM aus der Beschneiungstechnik bietet jedoch die geforderte Flexibilität. Standard-Dehnungsausgleichsstücke können axiale Bewegungen bis zu 50 cm aufnehmen. Für die beschriebene Kraftwerksanlage wurden nun maßgeschneiderte Formstücke entwickelt, die bei einer Länge von 1,50 m bis zu 80 cm Bewegung tolerieren.
Duktile Gussrohre mit längskraftschlüssiger Steckmuffenverbindung
Bei Hangbewegungen werden die Zugkräfte von den längskraftschlüssigen Steckmuffen-Verbindungen aufgenommen. Sobald die Rohrverbindungen komplett „gezogen“ sind, kommen die Dehnungsausgleichsstücke zum Tragen und bieten zusätzliche 80 cm Dehnweg, um dem natürlichen Verlauf des Geländes zu folgen. Möglich wird dieser Spielraum durch eine Kombination der BLS®-Steckmuffenverbindung zur Sicherung auf der einen Seite des Dehnungsausgleichsstückes und der TYTON®-Steckmuffenverbindung auf der anderen Seite, die das eingesteckte Rohr frei gleiten lässt.
Einbau duktiler Gussrohre DN 900
Die schnelle und sichere Montage der BLS®-Steckmuffenverbindungen führten zu einer Bauzeit von nur zwei Wochen für den Einbau von 375 m duktiler Gussrohre DN 900 inklusive der Dehnungsausgleichsstücke. Aufgrund der BLS®-Steckmuffenverbindungen entfielen zusätzliche Schweißarbeiten, Prüfvorgänge, nachträgliche Oberflächenbehandlungen und Betonwiderlager.
Des Weiteren konnte durch die Verwendung einer Zementmörtel-Umhüllung (ZM-U) bei den duktilen Gussrohren ein aufwändiger Austausch von Aushubmaterial eingespart werden. Ein großer Vorteil der Zementmörtel-Umhüllung liegt in der hohen Belastbarkeit und der Möglichkeit der Wiederverfüllung mit vorhandenem Aushubmaterial bis zu einem Größtkorn von 100 mm.
Sollte die berechnete kontinuierliche Hangbewegung tatsächlich in vollem Umfang eintreten, muss im schlimmsten Fall nach 20 Jahren Betrieb ein weiterer Rohrabschnitt eingefügt werden, um neuen Bewegungsraum zu schaffen. Nach einem Jahr Betrieb hat das System Dank der Verwendung duktiler Gussrohre schon eine Schneeschmelze ohne Schaden überstanden.
Autor: Fachingenieur Luca Frasson, Tiroler Rohre GmbH (TRM)
Der Beitrag wurde von der Redaktion gekürzt. Den kompletten Beitag mit diversen Abbildungen finden Sie als PDF im Downloadbereich unter Downloads Jahreshefte EADIPS FGR.