Pumpspeicherkraftwerk Atdorf Erdbebensicherheit

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Klaudia Baum
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1 Pumpspeicherkraftwerk Atdorf Erdbebensicherheit

2 Inhalt

3 Einwirkung auf Bauwerke Erdbeben Erschütterungen Sicherheitskriterien DIN Bemessungserdbeben mit Wiederkehrperiode von Jahren Restrisikobetrachtung Verschiebungen in der Gründungsfläche der Sperre ICOLD (Internationale Talsperrenkommission) zulässiges Schadensbild: kein unkontrollierter Wasseraustritt

4 Erschütterungen DIN Stärke eines Erdbebens, das mit großer Wahrscheinlichkeit alle Jahren auftreten kann Die Ermittlung basiert auf historischen und gemessenen Erdbebendaten sowie international anerkannter Wahrscheinlichkeitsberechnungen Restrisiko DIN macht keine konkrete Vorgabe Für PSW Atdorf wird jedoch ein jähriges Erdbeben betrachtet (entsprechend der ICOLD-Empfehlung und der Schweizer Richtlinie) basierend auf Wahrscheinlichkeitsberechnungen

5 Verschiebungen Verschiebungen in der Gründungsfläche der Stauanlage führen selbst in der Größenordnung von Dezimetern bei Staudämmen und Betonmauern nicht zu Schäden, die die Standsicherheit gefährden. Entsprechende Erfahrungen gibt es aus der Türkei und Pakistan.

6 Vergleich Talsperren und Hochbauten Talsperren DIN ausgelegt auf jähriges Erdbeben geometrisch einfach einfaches Schwingungsverhalten robuste Bauweise ausgelegt auf große vertikale und horizontale Lasten (Wasserdruck) Hochbauten DIN 4149 ausgelegt auf 475-jähriges Erdbeben geometrisch komplex komplexes Schwingungsverhalten erschütterungsempfindliche Bauweise ausgelegt primär auf vertikale Lasten (außer Wind) große Reserven gegen horizontale Kräfte kleine Reserven gegen horizontale Kräfte Talsperren sind robust und weniger empfindlich als Hochbauten gegenüber horizontalen Erdbebenlasten

7 Gefährdung: Europa und Mittelmeerraum Baden-Württemberg Quelle: Projekt SESAME schwach mittel stark sehr stark

8 Gefährdung: Baden-Württemberg Erdbeben ereignen sich in Süddeutschland besonders im Bereich des Rheingrabens und auf der Schwäbischen Alb. Das stärkste bekannte Erdbeben in unserer Region ereignete sich 1356 in Basel. Die Stärke war etwa 6,9.

10 Magnitude Magnitude und Energiefreisetzung Energiefreisetzung (umgerechnet in kg Sprengstoff) Gravierendes Erdbeben: Verwüstung, sehr viele Todesfälle Sehr starkes Erdbeben: große wirtschaftliche Folgen, viele Tote Starkes Erdbeben: schwere Gebäudeschäden, Todesfälle Mittleres Erdbeben: Gebäudeschäden Leichtes Erdbeben: Gebäudeschäden möglich Geringfügiges Erdbeben: bemerkbar Erdbeben Chile (1960) Alaska (1964) Japan (2011) San Francisco, USA (1906) Basel (1356) Kobe, Japan (1995) Northridge, USA (1994) L Aquila, Italien (2009) Long Island, USA (1884) <0,1 0, Energieäquivalent Eruption Krakatoa Eruption Mount St. Helens Durchschnittlicher Tornado Starker Blitz Mittlerer Blitz Anzahl von Erdbeben pro Jahr (weltweit) Erhöhung der Magnitude um 1,0 32-fache Energiefreisetzung

11 Szenarien zur Erdbebensicherheit Basler Erdbeben von 1356 tritt erneut auf Magnitude M w = 6.9 kleiner als Bemessungsbeben Fiktives Basler Erdbeben von 1356 tritt auf Magnitude M w = 7.5 Niveau des Bemessungsbebens (2.500 Jahre) Magnitude M w = 7.8 Niveau des Extremereignisses ( Jahre) Theoretisch maximal mögliches Erdbeben in Baden-Württemberg wäre im Rheingraben (Schilling & Müller 2011, KIT) Magnitude M w = 7.4 kleiner als Bemessungsbeben Kein Bruch der Staumauer durch diese Ereignisse

12 Nachweise der Erdbebensicherheit aufnehmbare Erschütterungen Erdbebenwiederkehr Jahre Jahre aufnehmbare Verschiebungen in der Gründungsfläche Haselbecken Hauptsperre (Walzbetonsperre) Abschlussdamm I, II (Steinschüttdamm) Oberbecken Ringdamm (Steinschüttdamm)

13 Verhalten der Anlage Beckenhänge keine gefährdenden Schwallwellen Unterirdische und sicherheitsrelevante Anlagenteile Bemessung auf Jahre mit Berücksichtigung des Extermereignisses von Jahren

14 Schlussfolgerung PSW Atdorf erfüllt alle Anforderungen nach DIN und ICOLD Betrachtung des jährigen Erdbebens entspricht auch den Schweizer Richtlinien

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

16 Szenario Basler Erdbeben in 10 km Entfernung vom PSW Atdorf / Bad Säckingen mittlere Schäden schwere Schäden Teileinsturz Einsturz Gebäude vor 1985 erstellt, zwei- bis dreistöckig % bis 20 % moderne Mauerwerksbauten bis 60 % bis 20 % moderne Stahlbetongebäude bis 60 % bis 20 %

17 Probabilistische Gefährdungsberechnung Quellencharakteristik Erdbebenverteilung Seismotektonische Quellen Region Verwerfung Anzahl Erdbeben Bodenbewegung Magnitude Abminderungsgesetze Gefährdungsfunktion Totale Gefährdung am Standort Bodenbewegung Distanz

19 Szenarien zur Erdbebensicherheit Basler Erdbeben von 1356 tritt 10 km vom Standort Atdorf entfernt auf Magnitude M w = 6.9 durch Extremereignis abgedeckt ( Jahre)

20 Erfahrungen Japan 2011 China 2008

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