Elektro-Ofen mit Sonderbewehrung

Produktionserweiterung bei der Salzgitter AG: Am Standort Peine entsteht ein neuer Elektro-Ofen. Die Fundamente der 33 Kilovolt-Schaltanlage sind mit GFK-Bewehrung ausgeführt, da hier eine klassische Stahlbewehrung aufgrund der starken Magnetfelder nicht in Frage kam. Bekannt geworden ist das Stahlwerk durch seine „Peiner Breitflanschträger“, die in die ganze Welt exportiert werden.

Das Stahlwerk „Peiner Träger“, ein Unternehmen der Salzgitter Gruppe, ist ein Elektrostahlwerk, in dem ausschließlich Stahlschrott verarbeitet wird: Die Halberzeugnisse werden in den beiden firmeneigenen Walzwerken zu Breitflanschträgern gewalzt, den weltweit bekannten Peiner Trägern. Bis Ende des Jahres 2010 ist eine Verdoppelung der Produktion auf zwei Millionen Tonnen geplant. Dafür legte die Salzgitter AG mit dem Projekt „PTG2010“ ein Investitionsprogramm auf, das speziell am Standort Peine für die Konzerne der Peiner Träger GmbH konzipiert wurde. Die ersten Maßnahmen für das Bauprojekt wurden 2007 begonnen. Im laufenden Jahr soll der zweite Ofen, der hier gerade entsteht und das Herzstück des Investitionsprogrammes darstellt, gezündet werden und danach in die Produktion gehen. „Ein Teilprojekt des Projektes PTG2010 ist die Errichtung einer 33 Kilovolt-Schaltanlage inklusive einer Blindstromkompensationsanlage”, erläutert Dipl.-Ing. Thomas Lange, Teilprojektleiter, Technische Dienste/ Bauwesen der Peiner Träger.

In einem Elektrostahlwerk wie in Peine geschieht das Schmelzen des Rohmaterials in einem Elektroofen. Dabei wird die Hitze über eine Blechbohrung im Ofengefäß mittels einer Elektrode erzeugt. Dipl.-Ing. Marcus Baxmann, Leiter Anlagenbau bei Peiner Träger, der diesen Anlagenteil projektiert hat, ergänzt: “In dieser Kompensationsanlage werden die Spannungen aus den 110 Kilovolt-Zuleitungen in zwei Trafozellen auf die 33 Kilovoltebene herunter transformiert und zu den Öfen durchgeschaltet. Die Anlage beherbergt diverse Filterkreise, um das elektrische Netz stabil zu halten. Dies geschieht, um gesetzliche und vertragliche Anforderungen mit dem Versorger erfüllen zu können, denn beim Schmelzen zieht der Ofen kurzfristig viel Strom.” Die erforderliche Steuer- und Regeltechnik ist in einem Gebäude untergebracht – die eigentliche Schaltanlage und die Blindstromkompensationsanlage befindet sich auf dem Freigelände von circa 35 mal 50 Metern und wird von einzelnen Fundamenten getragen. In der Schaltanlage stehen große Leistungsschalter und Trennergestelle. Der zweite Teil besteht aus Filterkreisen, die in Dreierfundamentgruppen aufgeteilt sind, denn der Strom ist dreiphasig. Auf diesen Fundamenten stehen Drosselspulen und Kondensatoren, wobei die größte Spule einen Durchmesser von 3,50 Metern hat. Die Fundamente der Freianlage wurden nach den in Deutschland üblichen Standards gebaut. Sie befinden sich in der Nähe des neuen Ofens, um Leitungsverluste zu minimieren, und sie erheben sich circa 40 Zentimeter oberhalb der Geländekante aus dem Boden, um eine gewisse Schneesicherheit zu gewährleisten.

GFK-Bewehrung: Einsatz bei starken Magnetfeldern

An den drei Fundamenten der Freianlage entstehen im Betrieb sehr große Magnetwechselfelder, die an diesen Stellen besondere Anforderungen an die Fundamente stellen – vor allem an deren Bewehrung. Für diese speziellen Anforderungen kommt daher eine Bewehrung aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) zum Einsatz, die elektrisch nicht leitet und damit keine Magnetfelder aufbaut.

Dazu erklärt Dipl.-Ing. Taweewat Supsomboon (Geschäftsführer RSW Technisches Consulting GmbH & Co. KG): “Wenn wir bei derartig starken Magnetfeldern die normale Stahlbetonbewehrung einsetzen würden, gäbe das einen geschlossenen Stromkreislauf, dessen Felder den Stahl bis zum Glühen bringen würden. Und wenn Stahl glüht, verliert er seine Eigenschaft der Tragfähigkeit. Man könnte zwar Edelstahl anstelle von Stahl verwenden, was aber zu teuer wäre. So haben wir uns in den kritischen Fundamenten als alternative Lösung für die GFK-Bewehrung ComBAR von Schöck entschieden.”

Da die Magnetfelder am stärksten im Zentrum der Spulen sind, wurde dort auf reine GFK-Bewehrung Wert gelegt. “Im weiteren Umfeld, dort, wo die Magnetfelder schwächer wirken, haben wir eine andere Bewehrungsart aufgeführt, eine sogenannte schlaufenfreie Bewehrung. Dabei handelt es sich um normalen Betonstahl, der aber an den Kontaktstellen isoliert wurde, damit dort keine geschlossenen Schleifen entstehen”, sagt Lange. Von der Form würde sich der GFK-Bewehrungskörper nicht sonderlich von einem Bewehrungskorb aus Betonstahl unterscheiden: Es gäbe eine untere und eine obere Bewehrungslage, die an den Seiten miteinander verbunden seien.

Es handelt sich bei der GFK-Bewehrung um eine Oberflächenbewehrung, die dort für die statischen Kräfte eingesetzt wird. Dabei nimmt der Beton die Druckkräfte auf, die Bewehrung die Zugkräfte. Durch die höhere Festigkeit von ComBAR kann man in deren Einsatzbereich eine geringere Bewehrungsmenge wählen. Ein weiterer Vorteil der GFK-Bewehrung sei es, so Supsomboon, dass man nicht unbedingt die Betondeckung nach der neuen DIN einhalten müsse, sondern diese geringer ausführen könne, weil bei GFK-Bewehrungen keine Korrosionsgefahr bestünde. “Das ist ein positives Argument für uns. Durch die höheren Eigenschaften dieser Bewehrung kann man wirtschaftlicher arbeiten. Der Hersteller Schöck war sehr kooperativ. Als wir die Planung begannen, wurden wir bei uns im Haus beraten und während der Arbeiten bei der Umsetzung unterstützt”, sagt er.

Die Verarbeitung der GFK-Bewehrung bewertete die ausführende Firma positiv, weil alle Teile vorgefertigt auf die Baustelle kamen. Die einzelnen GFK-Stäbe wurden mit Kabelbindern verbunden. Es wurden zwei unterschiedliche Stabdicken eingesetzt, 12 und 16 Millimeter, die an diesen Stellen auch bei Stahl verwendet worden wären. Da sich dieses Material vor Ort nicht biegen lässt, müssen gebogene Teile beim Hersteller bestellt werden. Die Inbetriebnahme der Anlage erfolgte Ende April 2010.

Autor: Jörg Pfäffinger


Bautafel

Objekt: Elektro-Ofen, Peine
Bauherr: Peiner Träger GmbH, Peine
Sonderbewehrung: Schöck ComBAR

Bewehrungsplanung und technische Beratung: Competence Center ComBAR,
Schöck Bauteile GmbH, Vimbucher Str. 2,76534 Baden-Baden
Tragwerksplanung:
RSW Technisches Consulting GmbH & Co. KG

Gesprächspartner

Peiner Träger, Technische Dienste, Leitung Baubetrieb:
Dipl.-Ing. Klaus Bludau
Teilprojektleiter, Technische Dienste / Bauwesen: Dipl.-Ing. Thomas Lange
RSW Technisches Consulting GmbH & Co. KG, Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Taweewat Supsomboon
Leiter Anlagenbau: Dipl.-Ing. Marcus Baxmann