Baubericht
Werbung
Baugesuch Renergia Baubeschrieb Bautechnik Datum Revision Verfasser 15.06.2011 100 FBI/ AF Geprüft Freigegeben Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Inhaltsverzeichnis Seite Inhaltsverzeichnis 2 1 Einleitung 5 2 Anlagenlayout, Architektur, Landschaft 6 2.1 Anlagenlayout 6 2.2 Architektur 7 2.2.1 Ziele 7 2.2.2 Standort 9 2.2.3 Idee 9 2.2.4 Kubatur 10 2.2.5 Fernwirkung 10 2.2.6 Besucherrundgang 10 Umgebung, Landschaft 11 2.3 2.3.1 Ausgangslage 11 2.3.2 Zielsetzung 11 2.3.3 Konzept 11 2.3.4 Retention 12 3 Planungs- und Bemessungsgrundlagen 12 3.1 Vorschriften, Normen, Richtlinien 12 3.2 Lastannahmen 13 3.3 Akzeptierte Risiken 14 4 Beschreibung der Gebäudenutzung 15 4.1 Sozialgebäude 15 4.2 Anlieferhalle 16 4.3 Betriebsgebäude 17 4.4 Bunkergebäude 17 4.5 Kesselhaus 19 4.6 Schaltanlagengebäude und Schlackenaufbereitung 20 4.7 Siloverladung, Rauchgasreinigung, Werkstatt 20 4.8 Maschinenhaus, Luftkondensationsanlage, Kamin 21 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 2 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 4.9 5 Mittelgrat, Treppenhäuser Baukonstruktionen Tiefbau 5.1 Baugrundverhältnisse 22 24 24 5.1.1 Geologie 24 5.1.2 Grundwasser 25 5.2 Gründung 5.2.1 5.3 Gründungssystem Beeinflussung Grundwasser 25 25 27 5.3.1 Abschätzung Grundwasserdurchfluss 27 5.3.2 Abschätzung Grundwasseraufstau 31 5.4 Bauablauf Tiefbau 35 5.4.1 Erdbau 35 5.4.2 Baugrube 37 6 Baukonstruktionen Hochbau 40 6.1 Mittelgrat und Geschossbauten 40 6.2 Dach und Fassade 40 6.2.1 Ortbeton-Fassade 40 6.2.2 Stahlleichtbau-Fassade 41 6.2.3 Wärmegedämmte Vorhang-Fassade 42 6.2.4 Stahlleichtbau-Dach 42 6.3 7 Bauablauf Hochbau Erschliessung, Ver- und Entsorgungsanlagen 43 44 7.1 Strassen und Plätze 44 7.2 Kanalbrücke 46 7.3 Entwässerung 47 7.3.1 Dachfläche KVA - Gebäude 47 7.3.2 Strassenentwässerung 48 7.3.3 Abstell- und Umschlagplätze 48 7.3.4 Retentionsflächen 49 7.3.5 Häusliches Abwasser 51 7.4 7.4.1 Versorgung 52 Wasser 52 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 3 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 7.4.2 8 Hoch- / Niederspannung, Kommunikation Ausrüstungen 52 53 8.1 Fassadeneinbauten, Fenster, Türen, Tore, Lüftungselemente 53 8.2 Technische Gebäudeausrüstung (TGA) 54 8.2.1 Anforderungen 54 8.2.2 Heizung 55 8.2.3 Kälte 56 8.2.4 Mechanische Lüftung 57 8.2.5 Natürliche Lüftung 60 8.2.6 Sanitärinstallation 62 8.2.7 Aufzüge 62 8.3 Elektrotechnik und Gebäudeelektrik 63 8.3.1 Gebäudeelektrik 64 8.3.2 Gebäudeautomation 64 8.3.3 Beleuchtungssteuerung 64 8.3.4 Beleuchtung 65 9 Schutzmassnahmen 65 9.1 Erdbebenschutz 65 9.2 Brandschutz 66 9.3 Erdung, Blitzschutz, Potentialausgleich 66 10 9.3.1 Erdungskonzept: 67 9.3.2 Potentialausgleich 67 9.3.3 Blitzschutz 68 Kostenschätzung 69 Abbildungsverzeichnis 70 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 4 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 1 Einleitung Die bautechnischen Komponenten der Kehrrichtverbrennungsanlage verstehen sich als Dienstleister für die Verfahrenstechnik und stellen folgende Funktionen zur Verfügung: Abtragung der Lasten der Ausrüstungskomponenten in den Baugrund Schutz vor äusseren Einwirkungen wie Wetter, Hochwasser, Erdbeben, Blitzeinschlag Schutz der Umgebung vor Auswirkungen der Anlage wie Lärm, Geruch, Brand Aussenwirkung der Anlage in der Umgebung Schaffung der für Menschen und Maschinen optimalen klimatischen Verhältnisse Schaffung von Zugänglichkeiten zu den Bedienungspunkten Schaffung von Möglichkeiten zum Transport von Komponenten und Betriebsmitteln Schaffung von Möglichkeiten für den späteren Austausch von Grosskomponenten An diesem Bericht haben die folgenden Architekten- und Ingenieurunternehmen an den jeweiligen Kapiteln mitgewirkt: Konzept, Anlagenlayout: wandschneider + gutjahr ingenieurgesellschaft mbh Architektur: Deon Architekten AG, Luzern Landschaftsarchitektur: Robert Gissinger, Landschaftsarchitekt, Luzern Hochbau: Fiedler Beck Ingenieure, Hamburg Tiefbau, Fundation: CSD Ingenieure AG, Kriens Heizung, Lüftung, Klima: Kempka Pöhls Ingenieure & Partner, Hamburg Feuerlöschtechnik, Sanitär: Fiedler Beck Ingenieure, Hamburg Erschliessung, Werkleitungen: CSD Ingenieure AG, Kriens Vorstatik Hochbau, Kanalbrücke: Klähne Ingenieure GmbH, Berlin Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 5 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 2 Anlagenlayout, Architektur, Landschaft 2.1 Anlagenlayout Das Layout der Renergia wurde in Verbindung mit dem Ergebnis des Architektenwettbewerbes nochmals überarbeitet. Dabei spielte insbesondere die Verkehrsanbindung an das öffentliche Strassennetz eine erhebliche Rolle. Nachdem die Verkehrsanbindung über die Perlenstrasse aus Richtung der Autobahnabfahrt Buchrain definitiv festgeschrieben werden konnte, waren Anpassungen und Veränderungen möglich, die sich insgesamt positiv auswirken, nämlich: Niedriglegung der Abkipphalle mit ebenerdigem Anschluss Tieferlegung des Bunkers mit erhöhtem Volumen Wegfall der Rampe und damit Wegfall der Hangbebauung Grosse Multifunktionsfläche im Eingangsbereich vor den Waagen Die Tieferlegung der Abkipphalle ermöglicht eine gemeinsame Zufahrt für alle anliefernden und abholenden Fahrzeuge. Damit kann auch die Ein- und Ausgangswaage zentral für den Gesamtverkehr angeordnet werden. Die Renergia ist auf dem Grundstücksgelände soweit wie möglich nach Westen geschoben, um den geschützten Uferstreifen im Osten, wo das Grundstück spitz zuläuft, nicht anzutasten. Im Westen wird der Luko auf einer Gebäudeauskragung installiert, so dass die notwendige Umfahrt um die Renergia unterhalb der Auskragung auf dem eigenen Grundstück realisiert werden kann. Hinsichtlich der Nord-Süd Ausrichtung ist das Gebäude so weit wie möglich an die bestehenden Gleise zur Papiermaschine 7 der PEPA herangerückt, um im Norden einen möglichst breiten Uferstreifen zum Kanal hin zu erhalten. Folgerichtig werden alle logistischen Aktivitäten, soweit sie nicht innerhalb des Gebäudes stattfinden können, im Süden zwischen Gleisanlage und Gebäude angelegt. Die Abkipphalle mit Bunker befindet sich im Osten. Damit ergeben sich für den Hauptverkehr, nämlich die Abfallanlieferung kurze Fahrwege auf dem Betriebsgelände. Weiterhin kann der niedrige Gebäudeteil so dem Ort Root zugewandt werden. Der Abkipphalle vorgelagert wird das sogenannte Sozialgebäude, dem Bunker ist auskragend das Betriebsgebäude vorgelagert. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 6 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Damit erscheint die Fassade aus der Blickrichtung Root eher als Bürogebäude denn als Verbrennungsanlage. Die Anlage soll auf einem ca. 30.000 m² grossen Grundstück entstehen. Das eigentliche Baufeld ohne Gleisanlage und Uferstreifen hat die Abmessungen L/B 280,00/80,00 m. Die Grundstücksabmessung erlaubt eine klare Strukturierung der Anlage. Die Funktionen und Komponenten sind entsprechend dem Verfahrensablauf weitgehend in einer Linie hintereinander angeordnet. Der Verfahrensablauf beginnt an der Zufahrtsseite im Osten mit der Anlieferung und endet auf der Westseite mit dem Kamin und der Medienlieferung zur Papierfabrik. Die beiden Verfahrenslinien sind in Längsrichtung durch einen Stahlbetonskelletbau getrennt, der hier Mittelgrat genannt wird. Das Baunull der Anlage (Oberkante Fertigboden Kesselhaus ±0,00 m) wird mit +413,00 ü.M. festgelegt. Diese Höhe entspricht etwa der Oberkante der im Süden der Anlage verlaufende Bahngleise und liegt ca. 1,00 m höher als das derzeitige Gelände. Das Strassenniveau der Perlenstrasse liegt im Bereich der neuen Zufahrt zur Renergia auch etwa 1,00 m tiefer, respektive auf +412,00 m ü.M.. Mit der gewählten Höhe des Baunulls von +413,00 m ü.M. liegt die Anlage auch geschützt vor einem eventuellen Hochwasserereignis. Die Höhenentwicklung der Gesamtkubatur beginnt mit ca. +14,00 m für das Werkstatt- und Werkstatt- und Sozialgebäude und bewegt sich dann mit Höhen zwischen +30,00 m und +44,00 m bis zum Kamin mit einer maximalen Höhe von +55,00 m. Eine Bahnanlieferung wäre mittels ACTS-Wechselcontainer möglich. Hierfür steht im Bedarfsfall eines der Gleise und ein Umladestreifen auf dem jetzigen Holzlagerplatz der Papierfabrik zur Verfügung. 2.2 2.2.1 Architektur Ziele Zu Beginn des Vorprojektes wurde ein interner Architektenwettbewerb ausgelobt, um die besonderen Anforderungen hinsichtlich Gestaltung des Gebäudes, Einbindung in die Landschaft sowie einer hohen Akzeptanz bei der Öffentlichkeit anhand verschiedener Entwürfe vergleichend bewerten zu können. Als eindeutiger Sieger hat sich der Entwurf der Deon AG, Luzern Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 7 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 ergeben. Die architektonische Gestaltung des Baukörpers verfolgt insbesondere die nachfolgend genannten Hauptziele: Bewegte Silhouette Aussenliegende Statik Vertikale Eleganz Maschinenästhetik Diese Vorgaben werden in einem Baukörper mit ausgeprägter Rippenstruktur erfüllt (Abbildung 1). Die sogenannte 5. Fassade, die gesamten Dachflächen, sind ebenfalls mit Rippen versehen, die hier nach einem umlaufenden Eckstreifen in eine flächige Dachhaut übergehen. Die Rippen sind je nach statischer Anforderung unterschiedlich dimensioniert und unterstreichen die lebendige Wirkung der Fassade. Abbildung 1 Gesamtansicht von Nordost In den Baukörper eingearbeitet ist das sogenannte Mittelgrat, das die horizontale und vertikale Erschliessung der Verfahrenstechnik im Inneren des Gebäudes sicherstellt. Der Mittelgrat ist Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 8 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 mittig zwischen den beiden verfahrenstechnischen Verbrennungslinien angeordnet und setzt sich in den übrigen Gebäudeteilen als lineare Erschliessungs- und Orientierungsachse fort. Die bewegte Höhenentwicklung des Daches folgt den verfahrenstechnischen Anforderungen und ergibt im Bereich der Kesseltrommel die grösste Gebäudehöhe. Gleichzeitig wird die Breite des Gebäudes variiert. Die Übergänge erfolgen in der Fassade und im Dach nicht sprungartig sondern durch Schrägen und bilden so eine fliessende und bewegte Gesamtform sowohl im Grundriss wie auch im Schnitt. Mit der Entwicklung und Definition der Verfahrenstechnik, der Grobdimensionierung aller Hauptkomponenten und Festlegung der Raumstrukturen und Raumgrössen konnte die Kontur des Gebäudes endgültig definiert werden. Dabei wurde die Form und Anzahl der Rippen für die Fassaden hinsichtlich statischer Funktion und architektonischer Wirkung optimiert. Weiterhin wurden hinsichtlich der Schornsteinhöhe und Gestaltung umfangreiche Untersuchungen angestellt. Nachdem infolge der sehr niedrigen Emissionen der Schornstein das Dach nur um einige Meter überragen muss, konnte die jetzige Form als bauliche Entwicklung aus dem Mittelgrat umgesetzt werden. 2.2.2 Standort Das Reusstal mit seiner Flusslandschaft bildet den erweiterten ortsbaulichen Kontext für die Renergia. Nordöstlich der Papierfabrik Perlen und am nordwestlichen Rand des Gemeindegebietes von Root, hat die neue Anlage Ihren Standort. Die weite und weiche Natur und der rauhe und direkte Ausdruck der Industrie bilden ein spannungsvolles und charakteristisches Umfeld für die neue Energiezentrale. 2.2.3 Idee Die Gegebenheiten des Objektstandortes und die definierten Prämissen der zukünftigen Anlage verlangen nach einer adäquaten architektonischen Strategie für diese Bauaufgabe. Das Spannungsfeld von Landart, Kunstobjekt und Industriearchitektur ermöglicht hier eine Vielzahl von Themen. Die grossen Dimensionen der Verfahrenstechnikanlage erfordern die Entwicklung von neuartigen Bautypologien, einer eigentlichen Kraftwerkstypologie, und den gezielten Umgang mit der drohenden Massstabslosigkeit. Durch das symbiotische Zusammenwirken von Statik, Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 9 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Gebäudetechnik und Architektur kann jedes Gebäudeteil nach seiner Spezifität konfiguriert werden. 2.2.4 Kubatur Die Aussenform und der Inhalt der Anlage stehen in unmittelbarem Zusammenhang und bedingen sich gegenseitig. Eine zentrale Raumschicht in Längsrichtung des Baukörpers bildet den Mittelgrat als charakteristisches Strukturelement und stellt neben Erschliessungs- und Versorgungsfunktionen gleichzeitig das statisch aussteifende Element dar. Das Betriebs- und Sozialgebäude am Kopf der Abkipphalle bildet den Auftakt und das Gesicht der Anlage in nordöstlicher Richtung, während der Baukörperteil des Maschinenhauses der Dampfturbine und dem darauf angeordneten Kamin die Renergia in Richtung Papierfabrik markant abschliesst. 2.2.5 Fernwirkung Die bewegte Silhouette des neuen Baukörpers fügt sich stimmungsvoll in die hügelige Landschaft ein. Das Dach des Gehäuses wird in gleicher Konfiguration als fünfte Fassade behandelt und ermöglicht durch die Einkerbung im Bereich des Mittelgrates eine elegante Integration aller notwendigen technischen Aufbauten. Die rhythmisierte Oberfläche des Gehäuses mit den Rippen erzeugt ein faszinierendes Licht- und Schattenspiel und verliert durch seine Staffelung an Massigkeit. Die aus funktionalen Überlegungen aussenliegenden Rippen unterstützen die vertikale Eleganz nachhaltig und kommunizieren gleichzeitig den Ausdruck des inneren Wesens, einer Maschinenästhetik erfüllt von Energie nach Aussen. 2.2.6 Besucherrundgang Ein Konzept für Rundgänge mit Besuchergruppen wird bereits in der Planungsphase konzipiert, um Störungen des Betriebsablaufes zu minimieren und dennoch eine gute und wirksame Öffentlichkeitsarbeit zu ermöglichen. Zentraler Start- und Zielpunkt der Rundgänge ist eine Informationsraum im Sozialgebäude. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 10 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 2.3 2.3.1 Umgebung, Landschaft Ausgangslage Die auf dem Grundstück verbleibenden unverbauten Flächen sind gering. Durch die Bautätigkeit werden diese als Bau-, Umschlags- und Installationsplätze beansprucht. Mit Ausnahme des zu schützenden Ufergehölzsaumes, werden die heutigen Grünflächen zerstört. In Bezug auf den Hochwasserpegel werden zudem die künftigen Grünflächen analog der Gebäudehöhe auf die Kote +413.00 m.ü.M. angehoben, um die vorgesehenen abgesenkten Retentionszonen sicherstellen zu können. 2.3.2 Zielsetzung Das Konzept sieht vor, diese Grünflächen nach landschaftsökologischen Kriterien auszubilden und damit im Rahmen des Möglichen die Grundlage für die Entwicklung von geeigneten Ausgleichs- und Ersatzmassnahmen für Flora und Fauna zu schaffen. 2.3.3 Konzept Das Grundstück befindet sich unmittelbar am Rand der alten Schwemmebene der ReussAuenlandschaft und hat grundsätzlich ein sehr hohes Lebensraumpotential. Charakteristische Elemente dieser Naturlandschaft werden in das Konzept aufgenommen: Rohbodenstandorte mit Kies- und Sandflächen wechselfeuchte Standorte mit temporären und permanenten Kleingewässer im Rahmen des Retentionskonzeptes Hochstaudenfluren Ufergehölzsaum mit Schleiergesellschaften strömungsbeeinflusste Uferbereiche mit Land-/Wasserkontakt Wiesenbach mit Rohbodenkante am Hangfuss Feldheckenpartien Die Kleintier-Vernetzungsachse zwischen Rontal und Reussebene wird im Konzept berücksichtigt und die Durchgängigkeit auf zwei bis drei Aesten sichergestellt. Massgebende Leitarten sind der Kammmolch für permanente Gewässer, die Gelbbauchunke für Pioniergewässer, die Ringelnatter für die Vernetzung, die Sumpfheidelibelle für warme Flachgewässer sowie die Bekas- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 11 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 sine für Limikolenrastplätze. Alle diese Massnahmen stellen nicht nur Ersatz und Ausgleich, sondern ebenso eine landschaftstypische Aufwertung gegenüber dem heutigen Zustand dar. Sie umfassen auch Teile der erforderlichen ökologischen Ausgleichsflächen für den Neubau der Papiermaschine. Da die Berechnung der Flächenbilanz für den ökologischen Ausgleich auf dem Grundstück Renergia ein Defizit ergibt, werden externe Projekte wie Aufwertungsmassnahmen beim Feuchtgebiet Unterallmend und die Teilrenaturierung des Wilbaches im Siedlungsraum Root in separaten Projekten ausgearbeitet (vergl. Plan Vorschläge externe ökologische Ausgleichsmassnahmen Gesamtgebiet Unterallmend, Ordner 1, Register 1.8). 2.3.4 Retention Für das unverschmutzte Meteorwasser der Dach-, Wege- und teilweise Strassenflächen stehen drei Retentionsbecken zur Verfügung: der Kanal entlang der Gebäudefassaden, das kleinere Becken zwischen Gebäude und Kanal im Westen sowie das grosse Becken im Osten zwischen Gebäude und Parkplatz. Der Kanal nimmt das Dachwasser auf und leitet dieses über die Drosselabläufe in die weiteren Becken. Die Sohle ist mit einer Rundkiesschicht bedeckt und präsentiert sich ohne Wasserrückstau als vertiefter Kiesstreifen. Da der Untergrund schlecht Durchlässig ist, wird auf eine Versickerung verzichtet, die Entleerung der drei Becken erfolgt über Drosselabläufe in den Kanal. Für aussergewöhnliche Ereignissen werden Ueberläufe Richtung Kanal eingebaut. Die Retentionsflächen werden mit dem vor Ort anfallenden Lehm (Aushub) zusätzlich abgedichtet. Das Retentionsvolumen schwankt bei allen Becken zwischen den Höhen 412.60 (Drosselablauf) und 412.80 (Ueberlauf). Die vertieften Zonen, welche unter der Höhe von 412.60 liegen haben keinen Ablauf, sind stehende, permanente Kleingewässer. Die rechnerische Auslegung ist in Kapitel 7.3 dargestellt. 3 3.1 Planungs- und Bemessungsgrundlagen Vorschriften, Normen, Richtlinien Die Planung der Bautechnik erfolgt auf Grundlagen der einschlägigen Vorschriften, soweit deren Anwendungsbereich und Zweck auf die Anlage und Planung zutreffen. Die Projektierung und Bemessung der Tragstruktur inklusive deren Fundation sowie der Baugrube richtet sich nach den Tragwerksnormen des SIA der Reihe Norm SIA 260 bis SIA 267 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 12 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 (2003). Hinsichtlich Kanalisation, Entwässerung, Böden und Strassen finden die Normen SIA 190, SIA 431 und SN 670004-2a-NA sowie das VSS-Normenwerk Anwendung. 3.2 Lastannahmen Im Allgemeinen gilt für die Nutzlasten die SIA 261. Die überwiegenden Flächen werden jedoch von den verfahrenstechnischen Anforderungen geprägt, so dass Anpassungen der Nutzlasten an diese Anforderungen notwendig sind. Für die verfahrenstechnischen Komponenten sowie für die Lasten aus Kehrricht und Schlacke wurde eine Lastabschätzung vorgenommen. Diese Tabelle ist zusammen mit den Vorgaben für die Flächennutzlasten in die Vorbemessung eingeflossen. Die Flächennutzlasten werden wie folgt festgeschrieben: Erdgeschoss allgemein 25,0 kN/m² Erdgeschoss Kranablagebereich Maschinenhaus +0,00 m 35,0 kN/m² Erdgeschoss Anlieferhalle und Silotunnel 35,0 kN/m² Erdgeschoss Werkstätten (Decke über Lagerkeller) 15,0 kN/m² Obergeschosse Verfahrenstechnik und Schaltanlagen 15,0 kN/m² Kesselhaus Heizerstandsebene +10,50 m 25,0 kN/m² Obergeschosse Mittelgrat (für Lastweiterleitung nur 5 kN/m²) 10,0 kN/m² Greiferabstellplätze Kehrrichtbunker 35,0 kN/m² Kranablagefläche Maschinenhaus +7,00 m 35,0 kN/m² Zulage Kabel und Kleinrohre unter Stahlbetondecken 1,0 bis 2,0 kN/m² Bühnen, Treppen, Podeste in Gehbereichen 3,5 kN/m² Bühnen, Treppen, Podeste in Reparaturbereichen 5,0 kN/m² Verwaltungs- und Sozialbereiche 3,0 kN/m² Die Ausrüstungslasten, Flächennutzlasten und Eigenlasten führen zu den folgenden zusammengefassten Einwirkungen: Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 13 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 ständige Einwirkungen veränderliche Einwirkungen aussergewöhnliche Einwirkungen Eigenlasten Stahlbeton Auflasten Stützenlasten KVA Wandlasten KVA Flächenlasten KVA Werkleitungen Qk = 1'500 - 5'000 kN qk = 400 - 1'000 kN/m qk = 250 - 350 kN/ m² gw = 2 kN/m Baugrund Eigengewicht Baugrundschichten aktiver Erddruck Wasserdruck f = 18-25 kN/m³ e = ea Baustellenlasten vereinfachte Flächenlast q = 10 kN/m² Grundwasser Mittelwasserspiegel 410.5 m ü. M. Nutzlasten Nutzlasten KVA qk = 15 - 35 kN/m² c = 25 kN/m³ w = 10 kN/m³ keine Zusätzlich werden die folgenden Sonderlasten für die Tragwerke berücksichtigt: Fahrzeuganprall Stützen Silodurchfahrt und Anlieferhalle Greiferanprall auf Bunkerwände Temperaturlastfälle in den Schlackenbunkern Löschwasser in den Kehrrichtbunkern 3.3 Akzeptierte Risiken Hochwasser Steigt der Kanalwasserspiegel im Hochwasserfall während der Bauphase an, so ist die Gefahr der Überschwemmung der Baugruben möglich. Nach Fertigstellung der Anlage ist auf Grund der Auffüllung die Hochwassergefährdung nicht mehr relevant. Erdbeben Findet während der Bauphase ein Erdbebenereignis satt, so ist die Gefahr der Beschädigung einzelner Tragglieder möglich. Ein Einsturz von Bauteilen mit Gefährdung von Personen wird ausgeschlossen. Nach Fertigstellung der Anlage ist auf Grund der vorgesehenen statischen Aussteifungen keine Schadensgefahr mehr gegeben. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 14 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 4 4.1 Beschreibung der Gebäudenutzung Sozialgebäude Achsen E62-E72 / S26-N26 L/B/H ca. 10 m / 52 m / 14 m u. Raum 9.000 m³ Die Funktionen dieses Gebäudes liegen in der Schaffung des Personenzugangs, der Unterbringung des Platzwartes für die Annahme, der Schaffung eines Informationsraumes für die Öffentlichkeitsarbeit sowie der Schaffung notwendiger Räume für die Sozialbereiche (Umkleiden, Duschen, Pausenraum). Das Sozialgebäude stellt den Haupteingang für Besucher dar und ist über einen Fussweg mit dem Parkplatz im Osten des Geländes verbunden. An der Südost-Ecke ist der Raum für den Platzwart untergebracht. Hier hat man Ausblick in Richtung Zufahrt/Waage sowie in die Anlieferhalle. In der Erdgeschossebene befinden sich Lagerräume und der gesamte Empfangsbereich. Das Treppenhaus im Mittelgrat ist in Richtung Zugang/Osten verglast. In der Erdgeschossebene ist die Treppe zu Gunsten einer ausreichend grossen Eingangshalle um 90° geschwenkt. Die Ebene +3,50 m ist wegen der hohen Lagerräume nur als Teilgeschoss ausgeführt und beherbergt den Aufenthaltsraum. In Ebene +7,00 m befinden sich die Räume für Öffentlichkeitsarbeit (Vortragsraum, Konferenzraum) und in der Dachgeschossebene dieses Gebäudes +10,50 m alle Sozialräume für Betriebspersonal und Fremdfirmen. In dieser Ebene +10,50 m befindet sich der Übergang in Richtung Betriebsgebäude mit den Räumen für Leitwarte und Verwaltung. Dieser Übergang stellt den Zugang für das Betriebspersonal und für Besucher der Verwaltung dar. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 15 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 4.2 Anlieferhalle Achsen E26-E62 / S26-N26 L/B/H ca. 36 m / 52 m / 14 m u. Raum 26.000 m³ Im Westen des Sozialgebäudes schliesst sich auf der gleichen Breite die Anlieferhalle für die Kehrichtannahme an. Zwischenebenen gibt es nicht, die lichte Höhe beträgt entsprechend ca. 13,00 m. Die Halle gliedert sich in die Bereiche Abkippstellen, Rangierfläche vor den Abkippstellen und einen Parkstreifen an dem Werkstatt- und Sozialgebäude. Die Hallenzufahrt zur Rangierfläche erfolgt von Süden durch eine Zufahrtsöffnung ca. B/H 9,0/5,5 m. Im Norden gibt es ein Tor mit einer Grösse von ca. B/H 6,0/5,5 m. Diese Ausfahrt wird jedoch nur in Ausnahmefällen benutzt. Im Normalbetrieb ist das Tor geschlossen. Der Parkstreifen trennt zum einen das Sozialgebäude von der Rangierfläche ab und dient weiterhin als Parkmöglichkeit für Lieferungen, welche für die Werkstätten und die Verwaltung bestimmt sind. Hier gibt es zudem einen Eingang in das Treppenhaus des Sozialgebäudes. Die Kehrrichtanlieferung kann über sechs Abkippstellen erfolgen. Die einzelnen Abkippstellen sind durch ca.4,0 m lange Bordsteinerhöhungen getrennt, um den LKWs die rückwärtige Einfahrt zu erleichtern. Die Abkippstellen werden durch das Treppenhaus der Leitwarte/Verwaltung in zwei mal drei Abkippstellen (Tore 2, 3, 4 und Tore 5, 6, 7) geteilt. Im Bereich des Treppenhauses befindet sich eine Toilette für LKW-Fahrer. Jeweils im Norden und Süden ist statt einer vierten Abkippstelle eine Klappe in der Bauart einer Zugbrücke ausgeführt (Tor 1 und Tor 8). Diese beiden Klappen dienen dem Abstellen der Kehrrichtgreifer bei Greiferwechsel und bieten auch die Möglichkeit, Störstoffe zu bergen oder Probenahmen zu ermöglichen. Bei Nichtbenutzung der Klappen steht der Bereich als seitliche Erweiterung der Anlieferbunker zur Verfügung. Es ist geplant, am südlichen Tor 1 die Probenahme einzurichten und am nördlichen Tor 8 ein Abplachgerüst vorzusehen. Hinsichtlich der Gestaltung dieser Bereiche und der Abkippstellen in Bezug auf die Arbeitssicherheit steht die Rohfassung der geplanten Informationsschrift „Entlad von Abfällen in Bunker“ der ASi-Stelle des VBSA (Verband der Betreiber Schweizerischer Abfallverwertungsanlagen) als Grundlage vor. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 16 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Die Annahme von Abfällen mit nicht kippbaren oder nicht ausstossbaren Fahrzeugen (Handablad) ist nicht vorgesehen. 4.3 Betriebsgebäude Achsen E26-E37 / S26-N26 L/B/H ca. 11 m / 52 m / 10 m u. Raum 5.700 m³ Leitwarte und Verwaltung sind in einem auskragenden, zweigeschossigen Betriebsgebäude untergebracht, welches oberhalb der Anlieferhalle aus dem Bunkergebäude herausragt. In der Ebene +24.50m befinden sich die Krankanzel und die Leitwarte mit Nebenräumen. Auf +29.75m sind alle verwaltungsrelevanten Räumlichkeiten angeordnet. Da die Ebenen des Betriebsgebäudes höher als 22 m liegen ist ein Anleitern der Fenster als zweiter Fluchtweg nicht möglich. Es sind deshalb im Norden und Süden zwei Fluchttreppen angeordnet, mit deren Hilfe ein Abstieg bis auf Laufgänge in ca. 18 m Höhe möglich ist. Von diesen Laufgängen erreicht man das Kesselhaus als neuer Brandabschnitt mit eigenen Treppen. 4.4 Bunkergebäude Achsen E00-E26 / S26-N26 L/B/H ca. 26 m / 52 m / 38 m u. Raum 53.000 m³ Die Hauptfunktionen des Bunkergebäudes sind Annahme, Lagerung, Zerkleinerung des angelieferten Kehrrichts und Sperrmülls sowie die Lagerung und Verladung der Schlacken. Für die logistischen Abläufe im Bunkergebäude stehen zwei Krananlagen für Kehrricht und Sperrmüll sowie eine Krananlage für die Schlacke zur Verfügung. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 17 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Die Oberkante der Sohle des Bunkergebäudes liegt bei -7,00 m. Auf dieser Kote befindet sich die gemeinsame Sohlplatte für Stapelbunker, Feinmüllbunker (zerkleinerter Sperrmüll) und Anlieferbunker. Mit der Tiefe von -7,00 m erreicht man eine ausreichende Abkipphöhe für die Kehrrichtanlieferung. Die Kote der Schlackenbunkersohle befindet sich auf -3,50 m, da diese Tiefe für das Stapelvolumen der Schlacken ausreichend ist. Die Trennwand zwischen den Anlieferund den Stapelbunkern weist eine Oberkante von +10,50 m auf. Das ist ein aus Erfahrungen in vergleichbaren Anlagen gefundener Kompromiss aus maximalem Stapelvolumen und effizienten Kranwegen. Die Trennwände zwichen Stapelbunker und Feinmüllbunker sind bis auf die Höhe der Trichterebene +21,00 m gezogen. Auf der Trichterebene +21,00 m befinden sich die Aufgabetrichter der beiden Kessel und des Zerkleinerungsaggregats. Unterhalb der Trichterebene befindet sich im Bereich des Mittelgrates ein Durchgang durch den Bunker in Ost-West-Richtung. Zwischen Trichterebene und Dach ist der Mittelgrat wegen des Kranbetriebes unterbrochen. Erst auf der Dachebene ist ein Übergang wieder möglich. Das Bunkergebäude liefert in den Ebenen zwischen Schlackebunkerdecke +10,50 m und Trichterebene +21,00 m noch Raum für die Aufstellung des Zerkleinerungsaggregates einschliesslich Nebenanlagen, sowie für die Schaltanlagenräume der Krananlagen. Ab der Trichterebene aufwärts ist der Bunker nach Norden und Süden um jeweils ca. 2,50 m erweitert um Kranparkpositionen zu schaffen. Die Kranausfahrten sind notwendig, um bei geparktem Kran das sichere Anfahren des Aufgabetrichters durch den anderen Kran zu ermöglichen. Im Regelbetrieb befindet sich nur ein Kran im Einsatz. Der Zugang zur Trichterebene ist über vier Schleusen möglich (3x Kesselhausseite, 1x Krankanzelseite). Zwei weitere Zugänge befinden sich auf der Ebene +24,50 m die jeweils eine Wartungsbühne auf der Nord- und Südseite für die Wartung der Feuerlöschmonitore (Wasserwerfer) erschliessen. Jeweils zwei Feuerlöschmonitore sind hier auf einer auskragenden Bühne auf ca. +26,00 m befestigt. Ein fünfter Monitor befindet sich unterhalb der Krankanzel. Die Kranbahnebene +28,00 m ist ebenfalls zugänglich, allerdings nur an der Kesselhausseite (Westseite). Die Schiene an der Ostseite ist über die Kranbrücken erreichbar. Der Schlackenbunker gliedert sich in die Bereiche Grobschlacke und Schlackengranulat und hat in einer Höhe von ca. +7.50m den Schlackenkran, welcher im Süden an der auskragenden Kranbahn aus dem Gebäude herausfahren kann, um den parkenden LKW mit Schlacke zu be- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 18 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 laden. Bei +3.50m gibt es an der Südwand für die Bedienung des Schlackenkranes eine Krankanzel. 4.5 Kesselhaus Achsen W50-E00 / S19-N19 L/B/H ca. 50 m / 38 m / 42 m u. Raum 67.000 m³ In der Ebene 0.00m erfolgt zwischen den Achsen E00 und W22 die Aufstellung der beiden Kessel, der Kessel Linie 2 im Norden in der Achse N11, der Kessel Linie 1 im Süden in der Achse S11. Das Kesselhaus ist mit Gitterrostbühnen ausgebühnt, um alle Bedien- und Wartungspunkte an den Kesseln zu erreichen. Die Heizerstandsebene ist in der Ebene +10,50 m geplant und unterscheidet sich durch eine Belegung mit Stahlbeton-Fertigteilplatten als geschlossene Betonebene. Es soll ermöglicht werden, dass Bereiche der Dachkonstruktion mit relativ einfacher Demontage später geöffnet werden könne, um eventuell grössere Komponenten auszutauschen oder zu ergänzen. Zwischen den Achsen W22 und W50 befindet sich das Schaltanlagengebäude mit einer Höhe von 17,50 m als Geschossbau (folg. Kapitel). Auf der Decke des Schaltanlagengebäudes +17,50m werden die Kesselstützen des Tail-Ends abgestellt. In der Mittelachse befindet sich wieder in allen Ebenen der Mittelgrat mit Treppenhaus und Aufzug. Die lichte Höhe des Kesselhauses beträgt etwa +39.00m. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 19 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 4.6 Schaltanlagengebäude und Schlackenaufbereitung Achsen W50-W22 / S19-N19 L/B/H ca. 28 m / 38 m / 17 m u. Raum 18.000 m³ Zwischen den Achsen W22 und W50 befinden sich in der Erdgeschossebene die Schlackenaufbereitung, die Aufstellung des Koppeltrafos und der Eigenbedarfstrafos. Der Aufstellraum für den Koppeltrafo erhält einen um 1,75 m abgesenkten Doppelboden. Die Eigenbedarfstrafos werden in einer Höhe von ca. 1,00m aufgestellt. Für das Einbringen der Eigenbedarfstrafos wird eine Katzbahn angeordnet. Das Schaltanlagengebäude ist bis zur Ebene +17,50 m als Geschossbau ausgebildet und beherbergt, mit Doppelböden ausgestattet, in den Ebenen +7,00 m teilweise und +10,50 m komplett die Schaltanlagenräume. Die Räume für die Schlackenaufbereitung verfügen über eine lichte Höhe von ca. 10,00 m. 4.7 Siloverladung, Rauchgasreinigung, Werkstatt Achsen W94-W50 / S19-N19 L/B/H ca. 44 m / 38 m / 33 m u. Raum 55.000 m³ Das Kesselhaus und die Rauchgasreinigung sind zwischen den Achsen W50 und W62 durch die 12m breite Durchfahrt (Verladestrasse) getrennt. In dieser Durchfahrt findet die Verladung der Stäube und Reststoffe statt. Die Silos befinden sich oberhalb der +7,00m-Ebene. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 20 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Zwischen den Achsen W62 und W94 befindet sich die Rauchgasreinigung auf einer Grundfläche von ca. 1500m². In der Ebene 0.00m werden hier in seperaten Räumen die Bicarbonatmühlen und ein Ammoniakwasserlager aufgestellt, und an der Achse W70 befindet sich je eine ca. 500m² grosse Fläche für die ECO‘s. Daneben gibt es in diesem Bereich auf +0,00 m ein Schwerteilelager und das Ersatzstromaggregat mit einer Galerie auf +3.50m für die Aufstellung des Dieseltanks. An der Achse W94 befindet sich in der Mittelachse ein weiteres Treppenhaus mit Aufzug und Durchgang in das Maschinenhaus. Über dem Schwerteillager und dem ESA dient die Fläche auf +7.00m der Aufstellung der Gewebefilter 2. Das Dach des Kesselhauses inklusive Laufgang wird über der Rauchgasreinigung fortgesetzt. Nördlich an die Rauchgasreinigung anschliessend ist die Werkstatt angeordnet. Die Werkstatt ist teilweise zweigeschossig ausgeführt. Im ersten OG +7,00 m befindet sich die Elektrowerkstatt. In beiden Ebenen ist jeweils ein WC angeordnet. 4.8 Maschinenhaus, Luftkondensationsanlage, Kamin Achsen W120-W94 / S26-N26 L/B/H ca. 26 m / 52 m / 38 m u. Raum 51.000 m³ Angrenzend an die Rauchgasreinigung befindet sich im Westen das Maschinenhaus. Hier bildet die Ebene +17,50 m das eigentliche Dach. Der offene LUKO-Bereich ist durch Wandrippen verkleidet, die im Zuluftbereich von ca. +18 m bis ca. +28 m keine Wandausfachung erhalten. In der Dachebene verlaufen die Rippen noch kranzförmig um die Ecke. Ein Dach ist hier nicht vorhanden. In der Ebene 0.00m befinden sich Räumlichkeiten für Speise- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 21 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 wasser- und Netzpumpen, die Fläche unterhalb des Turbosatzes (Turbinenkeller ebenerdig) und eine Ablagefläche für den Maschinenkran. Der Zugang zum Erdgeschoss des Maschinenhauses erfolgt über ein Tor vor der Ablagefläche. Die Ablagefläche ist vom Maschinenhauskran durch eine Öffnung in der Turbinenebene +7,00 m erreichbar. Zudem gibt es in der Mittelachse N00 an der westlichen Aussenwand W120 einen Ausgang ins Freie und ein Treppenhaus, welches bis zur Lukoebene +17,50 m führt. Auf der Ebene +7,00 m ist der Turbinentisch mit dem Turbosatz angeordnet. Auf +10,50 m ist an der Achse W94 eine galerieartige Ebene angeordnet. Hier befinden sich die Speisewasserbehälter und die Anlagen zur Rostkühlung. Der Hallenkran läuft auf der Höhe von +14,00 m wird über eine entsprechend hohe Tragfähigkeit für schnelle Turbinenreparaturen verfügen. Die offene Dachebene +17,50 m ist als freie Aufstellfläche nicht nur für die Kondensatoren vorgesehen, sondern bildet auch die Basis für die beiden Kaminrohre, die innerhalb einer Einhausung bis in eine Höhe von ca. +52,00 m (entspricht +465,00 m ü.M.) geführt werden. Die architektonische Einhausung stellt praktisch gleichzeitig das „Mantelrohr“ des Kamins dar. Als Innenrohre sind Kunststoffrohre vorgesehen. Die Befestigung am Mantel erfolgt über verschiebliche Anschlüsse um die freie Ausdehnung nach oben zu gewährleisten. Seitlich auf dieser Ebene sind die Räume für die Saugzug-Gebläse angeordnet. Die Aufstellfläche für den Luftkondensator kragt in Richtung Westen ca. 8,00 m aus, um die Grundstücksfläche optimal zu nutzen und auf 0,00 m die Umfahrt realisieren zu können. 4.9 Mittelgrat, Treppenhäuser Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 22 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Der Mittelgrat wird als Stahlbeton-Skelett errichtet. Neben der statischen Funktion der Anlagenaussteifung werden hier sämtliche betriebliche Medienleitungen (Rohrleitungen, Kabel) zusammengeführt und zudem die Personenerschliessung für alle Bereich und Ebenen konzentriert. Der Mittelgrat befindet sich in der Längsmittelachse mit einer Breite von ca. 6m. Der Mittelgrat ist in seiner Funktion ideell geteilt in den Nordbereich für die vertikale Erschliessung (Treppen, Aufzüge, Trassen, Hebeöffnungen) und in den Südbereich für die horizontale Erschliessung und Begehung (Rohrtrassen, Kabeltrassen, Personen, Hubwagen). Zwischen den vertikalen Strukturen steht jeweils ausreichend Platz zur Zwischenlagerung von Ersatzteilen und Werkzeugen zur Verfügung. Zur Überwindung der Höhenunterschiede im Dachverlauf werden Freitreppen angeordnet. Die Anlage verfügt insgesamt über vier Treppenhäuser mit Aufzug. Diese befinden sich im Sozialgebäude, in der Anlieferhalle/Betriebsgebäude, im Kesselhaus und in der Rauchgasreinigung und führen jeweils von der Ebene –3,50m bzw. 0,00m bis auf die Dachebene des Mittelgrates. Ein weiteres Treppenhaus ist am Westende der Anlage im Maschinenhaus angeordnet sowie im Bereich der Werkstatt. Diese Treppenhäuser haben keine Aufzüge und enden auf +17,50 m und +7,00 m. Darüber hinaus gibt es noch zwei interne Treppentürme in Stahlleichtbauweise auf der Nordund Südseite des Kesselhauses. Diese Treppen dienen der Erschliessung der Gitterrostebenen. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 23 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 5 Baukonstruktionen Tiefbau 5.1 Baugrundverhältnisse 5.1.1 Geologie Der Felsuntergrund im Projektgebiet wird durch Gesteine der Oberen Süsswassermolasse gebildet. Diese bestehen aus sandsteinreichen Konglomeraten (Nagelfluh) in Wechsellagerung mit gut gebankten Sandstein - Siltstein - Wechsellagen. Die Schichtung fällt mit circa 10° - 30° in Richtung Nordnordwest. Über dem Fels folgen gering mächtige Moränenablagerungen und späteiszeitliche Seeablagerungen. Prägend ist insbesondere eine durchgehende rund 10 m mächtige Schicht aus fluviatilen Schottern mit hohen Durchlässigkeitsbeiwerten (k grösser 10-2 m/s). Im Gebiet Wagmatte sind die Schotter noch verzahnt mit weniger durchlässigen Hangschuttablagerungen. Die oberste Ablagerung besteht aus einer Deckschicht in Form von schlecht durchlässigen Überschwemmungssedimenten, welche teilweise mehrere Meter mächtig sind (1 - 4 m). Lokal ist auch mit künstlichen Auffüllungen zu rechnen (auf Westseite Grundstück ca. 1 - 2 m). Schicht Raumgewicht Reibungswinkel Kohäsion c Zusammendrückungsmodul ME e (kN/m³) (°) (kN/m²) (MN/m²) A Auffüllung 18 – 20 25 – 33 0–5 --- B Überschwemmungssedimente 18 – 20 22 – 30 0 – 15 3–8 C fluviatile Schotter 19 – 21 30 – 37 0 15 – 80 D Fels (Obere Süsswassermolasse) 23 – 25 25 – 35 10 – > 50 60 – > 100 Abbildung 2 Tabelle Geschätzte Erwartungswerte Baugrund Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 24 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 5.1.2 Grundwasser Der Grundwasserspiegel befindet sich bereits 1 bis 2 m unter Terrain. Es ist generell mit einer Grundwasserfliessrichtung parallel zum Industriekanal zu rechnen. Die Spiegellage und die Fliessrichtung sind aber auch durch die Infiltration aus der Reuss und insbesondere durch die Grundwasserentnahme beeinflusst. Es muss auf dem Baugrundstück mit einem mittleren Grundwasserstand bei ca. 411 – 410 m ü. M. gerechnet werden. Während der Aufschlussarbeiten zur Voruntersuchung der Baugrundsituation wurde ein Zulauf von Wasser in verschiedenen Tiefenlagen beobachtet. In den meisten Fällen trat Grundwasser mit dem Anschneiden der Schotterschicht zu. Bei den oberflächennahen Wasserständen in KB1 und BS2 kann es sich auch um Schichten- oder Drainagewasser der mehr grobkörnigen Deckschichten handeln. In den zwei installierten Grundwasserbeobachtungsrohren wurden 2009 und 2011 eingespiegelte Wasserstände zwischen 410.4 – 409.8 m ü. M. eingemessen. Das gesamt Areal befindet sich am Rand des Gewässerschutzbereiches Au. Die Trinkwasserfassungen der Gemeinde Root befinden sich ca. 900 m stromabwärts, aber auf der gegenüber liegenden Seite der Reuss, welche hier hydraulisch als Wasserscheide wirkt (Infiltrationsbereich). 5.2 5.2.1 Gründung Gründungssystem Die festgestellten Auffüllungen sind aufgrund ihrer heterogenen Zusammensetzung und lockeren Lagerung als gering tragfähig einzustufen und deshalb für eine Fundation ungeeignet. Das gleiche gilt für die erkundeten Überschwemmungssedimente. Sie weisen bei meist weicher Konsistenz eine hohe Zusammendrückbarkeit auf und reagieren damit sehr setzungsempfindlich bei Belastungen. Die darunter folgenden Reussschotter sind in mitteldichter Lagerung als gut tragfähig einzustufen. Mit dem Freilegen der Schotterablagerungen ist gleichzeitig ein starker Grundwasserzutritt verbunden. Der leicht gespannte Grundwasserleiter steigt dann bis auf ca. 1 – 2 m unter Terrainkante an. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 25 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 3 Beispiel Bemessung Pfahlfundation Die Oberkante der KVA-Anlage liegt bei 413.0 m u. M. und somit teilweise in den gering tragfähigen Auffüllungen/Überschwemmungssedimenten bzw. teilweise über bestehendes Terrain. Es wird eine Fundation auf Bohrpfählen nach SN EN 1536 gewählt. Bei dem hier vorliegenden Projekt und den festgestellten Baugrundverhältnissen haben Tiefgründungselemente hauptsächlich die Aufgabe, Lasten in den tieferen Untergrund abzutragen, um unverträgliche Bauwerkssetzungen bzw. Setzungsdifferenzen zu minimieren sowie Mitnahmesetzungen für benachbarte Bauteile zu vermeiden. Um das zu erreichen, sollen die Pfähle konsequent bis in die anstehenden Festgesteinsformationen ausgeführt werden. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 26 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Zur Abtragung der Lasten werden Bohrpfähle mit Durchmessern von d = 600 mm, 800 mm und 1'000 mm gewählt, die aufgrund des steil nach Nordwest einfallenden Felshorizontes unterschiedliche Längen aufweisen. Es ergeben sich Pfahllängen ab der Ebene 0.00 von ca. 7 17 m. Die Anordnung der Pfähle erfolgt unter den hoch belasteten Wänden, Stützen und Flächen. Für die restlichen Bereiche werden die Pfähle rasterförmig, je nach Nutzlast verteilt. Im Bereich der tiefen Anliefer- und Lagerbunker werden keine Pfähle angeordnet. Dort wird davon ausgegangen, dass im Bereich der Fundationssohle gut tragfähige Schotterablagerungen anstehen, so dass auf eine Tiefgründung verzichtet werden kann. Die Vorbemessung der äusseren Tragfähigkeit der Pfähle erfolgte auf der Grundlage geschätzter Kennwerte. Sie wurden mit einem Partialsicherheitsfaktor von ha = 0.9 nach SIA 267 abgemindert. 5.3 5.3.1 Beeinflussung Grundwasser Abschätzung Grundwasserdurchfluss Gemäss Gewässerschutzverordnung dürfen im Gewässerschutzbereich Au keine Anlagen erstellt werden, die unter dem mittleren Grundwasserspiegel liegen. Die zuständigen Behörden können Ausnahmen bewilligen, wenn die Durchflusskapazität des Grundwassers gegenüber dem unbeeinflussten Zustand um höchstens 10 Prozent vermindert wird. Der Einfluss von Bauten im Grundwasser kann vereinfachend nach der Beilage zum Merkblatt „Bauen im Grundwassergebiet“ der Umweltschutzdirektionen abgeschätzt werden. Danach kann die geometrische Wirkung von Pfählen im Grundwasser anhand von zwei Fällen untersucht werden. Der erste Fall (Fall 2a) betrachtet die Einbusse an durchströmter Fläche durch eine Pfählung. Im zweiten Fall (Fall 2b) erfolgt eine Prüfung der Durchflusskapazität anhand der geometrischen Betrachtung des Verhältnisses zwischen Pfahlradius und Pfahlabstand. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 27 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Nach den geotechnischen Untersuchungen beträgt die Mächtigkeit des Grundwasserleiters im Bereich des Schlackebunkers etwa 4 - 12 m. Die gesamte Breite des Grundwasserstromes im Bereich des Neubaus beträgt etwa 670 m. Abbildung 4 Lage Neubau im Grundwasserstrom Durchflossene Breite Grundwasserstrom : B = 670 m, Mächtigkeit Aquifer: H = 4 - 12 m (i. M. 8 m) In dem hier vorliegenden Fall befindet sich der Neubau am äussersten Rand des mehrere hundert Meter breiten Grundwasserstromes im Reusstal. Das langgestreckte Gebäude ist dabei parallel zur Grundwasserfliessrichtung ausgerichtet. Die geplante Pfahlfundation erfolgt hauptsächlich der ebenfalls längs ausgerichteten Tragkonstruktion unter den Wänden und Stützen und stellt somit kein massgebliches Grundwasserhindernis dar. Lediglich im Bereich des Schlackebunkers auf Ebene - 3.5 m kommt es zu einer flächigen Konzentration von Pfählen. Dort sind zwischen Achse E00 und E09 drei Reihen Pfähle (21 Stück pro Reihe) im Raster von ca. a/b = 2.5 - 3 m mit Durchmessern von d = 0.8 m vorgesehen. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 28 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 5 Funda- tionsplan mit Konzentrationsbereich Pfähle Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 29 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 6 Querprofil Pfahlfundation im Grundwasserstrom Aquiferfläche AA = 670 m x 8 m = 5'360 m², Pfahlfläche: AP = 21 Stück x 8 m x 0.8 m = 135 m² Demnach beträgt die Einbusse im Fall 2a etwa 2.5 %. Die rechnerische Untersuchung für den Fall 2b ergibt, dass die Bedingung der Gewässerschutzordnung nur knapp nicht eingehalten werden kann. Pfahlradius: r = 0.4 m, Pfahlabstand: 2a = 2.5 - 3 m →a = 0.81 bis 0.84 < 0.9 Die hier aufgestellten Beziehungen zwischen Grundwasserfluss und Pfahlfundation stellen eine in Bezug auf den derzeitigen Planungsstand eine Annahme dar, welche auf der Basis der auf der sicheren Seite liegenden Lastannahmen und damit auch hohen Anzahl der Pfähle getroffen Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 30 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 wurde. Die Prüfungen zur Durchflusskapazität gemäss Merkblatt ergaben, dass die tolerierten Grenzen im Nahbereich knapp nicht eingehalten werden können. Es wird davon ausgegangen, dass mit weiterem Projektfortschritt eine Optimierung der Pfahlfundation möglich ist und damit die geforderte Durchflusskapazität auch im Nahbereich eingehalten werden kann. Grossräumig betrachtet, ist keine nennenswerte Beeinflussung des Grundwasserleiters durch das Bauvorhaben zu erwarten. 5.3.2 Abschätzung Grundwasseraufstau Der Einbau von Bauten im Grundwasser kann zu Beeinträchtigungen im Grundwasserstrom führen. Insbesondere bei massigen Bauten mit grossen Ausdehnungen ist es möglich, dass am im Grundwasser hineinreichenden Bauteil obstrom ein Grundwasseraufstau und abstrom eine Grundwasserabsenkung generiert wird. In dem hier vorliegenden Fall stellt die tiefliegende Bunkeranlage (Anliefer- und Schlackebunker bei - 7.0 m) ein solch mögliches Hindernis im Grundwasserleiter dar. Die Situation ist in der nachfolgenden Abbildung schematisch dargestellt. Abbildung 7 Querprofil Anlieferbunker im Grundwasserstrom Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 31 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Nach den vorliegenden Aufschlüssen (U1: Geotechnischer Bericht vom 06.05.2011) ist zu erwarten, dass der südliche Rand der Bunkeranlage auf der Berandung des Grundwasserleiters resp. auf Fels zu liegen kommt. Auf der nördlichen Seite hingegen ist aufgrund des abfallenden Felshorizontes mit bis zu 7 m mächtigen Schotterablagerungen unterhalb der Bunkersohle zu rechnen. Die Gesamtmächtigkeit des Grundwasserleiters im Bereich der Bunkeranlage beträgt zwischen 4 m (im Süden) und 12 m im Norden (i. M. 8 m). Die Baugrundsituation führt nun dazu, dass das im Grundwasserleiter befindliche Bauteil einseitig umströmt (im Norden) sowie auf der gesamten Länge unterströmt wird. Die Umströmung des Bauwerkes verursacht einen Aufstau bzw. eine Absenkung, welcher mit hum bezeichnet werden kann. Die Unterströmung verursacht ebenfalls einen Wasserspiegelanstau, der aus der Zuleitung des Grundwassers zur Filterschicht resultiert (Druckhöhenverlust). Der Aufstau bzw. die Absenkung kann mit hunter bezeichnet werden. Die Möglichkeit der Unterströmung vermindert diesen Effekt ähnlich einer Dükerwirkung. Eine rechnerische Erfassung der verursachten Störung des ursprünglichen Grundwasserspiegels liefert G. Schneider (Bautechnik (D) 11/83: „Grundwasseraufstau von Bauwerken bei gleichzeitiger Unter- und Umströmungsmöglichkeit“) (U 2). Danach gelten folgende Zusammenhänge: Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 32 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 ■ Ermittlung Aufstau/Absenkung Umströmung Abbildung 8 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspiegeländerungen hum Ansätze: Grundwassergefälle: i = 0.002, Anströmwinkel: J = 90°, Bauwerkslänge: t = 52 m, y=0 Ergebnis: →hum = 10.4 cm Der Einbau der tief liegenden Bunkeranlage kann zu einem rechnerischen Aufstau obstrom resp. einer Absenkung abstrom von ca. 10 cm verursachen. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 33 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 ■ Ermittlung Aufstau/Absenkung Unterströmung Abbildung 9 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspielgeländerung hunter Ansätze: Grundwassermächtigkeit: H = 8 m (i. M.) Durchlässigkeit Schotter: k = k0 = kB = 0.003 m/sec Mächtigkeit unterströmter Grundwasserleiter: f = 3.5 m (i. M.) Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 34 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 hB = 0.067 m , h0 = 0.052 m Ergebnis: →hunter = 4.4 cm Mit den ermittelten Stauhöhen ist es nun möglich, den resultierenden Aufstau bzw. die resultierende Absenkung abzuschätzen. Die Stauhöhen können als parallel geschaltete Widerstände angesehen werden, bei dem diejenige Strömungsmöglichkeit eine grössere Menge Wasser zum Fliessen bringt, die absolut betrachtet die kleinere Stauhöhe verursacht. In dem hier vorliegenden Fall kann durch die verbleibende Mächtigkeit des Grundwasserleiters unter der Bunkeranlage mehr Wasser bewegt werden, als das durch die Umströmung notwendig ist, da die rechnerische Stauhöhe der Unterströmmöglichkeit kleiner ist als die der Umströmmung. ■ Ermittlung verminderter Aufstau/Absenkung infolge Unterströmung Abbildung 10 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspiegeländerung hum/hunter Ergebnis: h = 3.1 cm Die rechnerische Aufstauhöhe von 10.4 cm infolge Umströmung wird durch die gegebene Unterströmmöglichkeit auf 3.1 cm vermindert. Eine relevante Beeinträchtigung des natürlichen Grundwasserspiegels kann damit ausgeschlossen werden. 5.4 5.4.1 Bauablauf Tiefbau Erdbau In einem ersten Schritt muss das Baufeld für die notwendigen Arbeiten frei gemacht werden. Zu diesem Zweck muss der Humus fast vollständig abgezogen werden. Eine kleine Teilmenge Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 35 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 kann für die spätere Rekultivierung des Geländes am Rand des Fabrikkanals gelagert werden. Der verbleibende Teil wird abgeführt. Danach werden die qualifizierten Flächen (Gebäude, Strassen und Plätze) mit gut verdichtbarem Material bis auf die erforderlichen Fundations- und Planumshöhen aufgebaut. Damit die KVA auch im Hochwasserfall betrieben werden kann, ist vorgesehen, die Betriebsanlage mit den wichtigen Strassen und Plätzen auf ein Niveau von 413.0 m ü. M. anzuheben. Das bestehende Gelände weist Höhenkoten von ca. 411 - 412 m ü. M. auf, d. h. die Anlagen müssen im Schnitt um ca. 1 - 2 m angehoben werden. Die verbleibende Fläche zwischen Gebäude und den Parkplätzen am Eingang wird eingeebnet und als temporäres Arbeitsplanum ausgebaut. Danach können die Fundationspfähle und die Spundwände im Bereich der tiefer liegenden Bunkeranlagen eingebracht werden. Der Aushub der Baugrube Bunkeranlage besteht mehrheitlich aus Überschwemmungssedimenten und Reussschottern. Die erstgenannte Bodenfraktion setzt sich aus sandigen Lehmen, Tonen und lehmigen Sanden zusammen, welche nur bedingt wieder verwendet werden können. Die überwiegenden Massenanteile können im Rahmen der Rekultivierung eingesetzt werden. Die Reussschotter bestehen aus Kiessanden, welche vollständig wieder eingebaut werden sollten. So ist ein Einbau dieser Bodenschichten für temporäre und dauerhafte Geländeaufschüttungen denkbar. Darüber hinaus müssen Erdmassen zugeführt werden. Der mehrheitliche Anteil wird für die Geländeanhebung im Bereich des Gebäudes sowie der Strassen und Plätze benötigt. Ausserdem muss Material für Fundationsschichten zugeführt werden, welches den Qualitätsanforderungen im Strassenbau gerecht wird. Insgesamt ist mit folgenden Massenbilanzen zu rechnen: Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 36 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Aushub [m³] Bezeichnung Abtransport [m³] Zufuhr [m³] Wiedereinbau [m³] Humus 5’000 4’000 1’000 Aushub fein- bis gemischtkörnig, nur teilweise wieder verwendbar 8’000 4’000 4’000 Aushub grobkörnig, wieder verwendbar 4’000 4’000 Material für Aufschüttungen, mittlere bis gut Qualität 11’000 Material für Fundationsschichten, sehr gute Qualität Summe: 4’000 17’000 8’000 15’000 9’000 Abbildung 11 Tabelle Materialbilanz 5.4.2 Baugrube Die Bauteile bis Ebene - 3.5 m (Schlackebunker, Wasserbecken) und bis Ebene - 7.0 m (Anliefer- und Lagerbunker) werden innerhalb einer Baugrube errichtet. Die höher liegenden Baugrubenbereiche werden und mittels auskragender Spundwand, welche bis in den dichtenden Moränen- bzw. Felshorizont gerammt wird, gesichert. Ggf. sind zusätzliche Auflockerungsbohrungen im Fels erforderlich. Für die tiefer liegenden Baugrubenteile Anliefer- und Lagerbunker muss die Spundwand zusätzlich rückverankert werden. Die Bemessung des Baugrubenabschlusses erfolgte mit aktivem Erddruck. Als Spundwand wird generell ein Profil der Güte LARSSEN 23 gewählt, welches ausschliesslich als Doppelbohle zum Einsatz kommen soll. Mit dieser Profilwahl sind ausreichend gute Belastungs- und Verformungsreserven gegeben. Die Rückverankerung erfolgt mittels gespannten Ankern nach SIA 267. Nach Fertigstellung der Bunkeranlagen werden die Anker gekappt und die Spundwand vollständig zurück gebaut. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 37 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 12 Beispiel Bemessung Baugrubensicherung Ebene - 3.5 m Abbildung 13 Beispiel Bemessung Baugrubensicherung Ebene - 7.0 m Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 38 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Innerhalb der weitgehend dichten Baugrube kann Grundwasser in geringem Umfang über die Spundwandschlösser und aus dem Übergangsbereich zum Fels über die Baugrubensohle zutreten. Das Wasser muss dann über Pumpenschächte oder Kurzbrunnen gefasst und abgeleitet werden. Abbildung 14 Beispiel Situation Baugrube Bunkeranlage mit Wasserhaltung Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 39 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 6 6.1 Baukonstruktionen Hochbau Mittelgrat und Geschossbauten Das Tragwerk im Gebäudeinneren weist zwei verschiedene Bauteilgruppen auf, nämlich den Mittelgrat, welcher als tragendes Ortbetonbauteil konzipiert ist. Dieser ist mittig in der Längsachse des Gebäudes angeordnet und beinhaltet hauptsächlich die Gebäudeerschliessung in vertikaler und horizontaler Richtung, sowie die Aufnahme der Lasten aus dem Dach. Eine wichtige Funktion des Mittelgrates ist auch die Queraussteifung der Gebäudeabschnitte in denen diese Funktion nicht von Zwischengeschosse übernommen werden kann, also im Kesselhaus und der Rauchgasreinigung und die Bauteile für die Erstellung der Zwischenebenen innerhalb des Gebäudes. Diese werden teilweise in Vorfabrikation (zum Beispiel mit teilelementierten Decken wie Filigran o.glw.) und in Ortbeton erstellt. Alle übrigen Bauteile wie Bunkeranlagen, raumtrennende Wände, Bodenplatte usw. sind Ortbetonbauteile. Allenfalls werden Trennwände in den Geschossbauten aus Mauerwerk (z. B. Schaltanlagen) oder aus Ständerwänden (Büros) errichtet. 6.2 Dach und Fassade Die Vorgaben der architektonischen Gestaltung erfordern eine besondere Betrachtung der Baukonstruktion für Dach und Fassade. 6.2.1 Ortbeton-Fassade Die Ortbeton-Fassade Abbildung 15 bietet die Möglichkeit, einen vorteilhaften Bauablauf mit freistehenden Aussenwänden zu realisieren. Für die Gebäudebereiche Bunker und Maschinenhaus ist diese Bauweise zwingend. In den weiteren Bereichen wird diese Bauweise nur bis zu einer Höhe von ca. 11,00 m realisiert. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 40 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Kesselhaus/Rauchgasreinigung Bunker Abbildung 15 Fassade Ortbeton (Maschinenhaus, Bunker, Sockelbereich 11,00m) 6.2.2 Stahlleichtbau-Fassade Die Stahlleichtbau-Fassade kommt besonders in den Bereichen Kesselhaus und Rauchgasreinigung in Betracht. Die Fassade Abbildung 16 wird aus Standard-Stahlbauprofilen gebildet, die eine Verkleidung mit einer Metallfassade (z.B. Kalzip oder ähnliches) erhält. Die tragenden Stützen erhalten innenseitig eine Stahlkonstruktion für die notwendigen Aussteifungen und Auswechslungen. Die Stützen können, wie dargestellt als Walzprofil mit Konsolen für die Fassade, oder als Fachwerk ausgeführt werden. In dieser Ebene können die Türen, Tore, Fenster und Zuluftelemente eingebaut werden. Die Ausfachung zwischen den Stützen erfolgt mit C-Kassetten im Industriebaustandard mit eingelegter Schalldämmung aus Steinwolle. Kesselhaus/Rauchgasreinigung Bunker Abbildung 16 Stahlleichtbau mit Systemfassade (Kesselhaus/Bunker) Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 41 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 6.2.3 Wärmegedämmte Vorhang-Fassade Auf Grund der Risiken der oben betrachteten Varianten mit aussen liegendem Tragwerk in Bezug auf die Wärmedämmung wird eine Variante für die Bereiche mit ständiger Personenanwesenheit (Betriebsgebäude, Sozialgebäude, Werkstatt) zusätzlich entwickelt. Hier wird ein Stahlbetonskellet errichtet und mit einer Fassade aus wärmegedämmten Brüstungselementen und Fenstern versehen. Der Abstand der Rippen beträgt hier etwa 1,40 m, was die Anordnung grosszügiger Fensterflächen gewährleistet. Die Rippentiefe wird möglichst gering gehalten um einen breiten Blickwinkel zu erhalten. 6.2.4 Stahlleichtbau-Dach Im Zuge des fortgeschrittenen Planungsprozesses hat sich gezeigt, dass die zunächst favorisierte Bauweise aus Stahlbeton-Fertigteilelementen mit architektonischen, statischen, bauphysikalischen sowie transport- und montage-logistischen Risiken behaftet ist. Es wurde deshalb für das Dach eine Variante entwickelt, die dem Anspruch nach Architektur (5. Fassade), Wettersicherheit, Statik, Schalldämmung und Dauerhaftigkeit am besten gerecht wird. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 42 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 17 Querschnitt Dach (rot = Verlauf Dachhaut/Fassade) Der Aufbau der Dachabdichtung wird so erfolgen, dass die eigentliche Dachhaut mit gleichem Material ausgeführt wird, wie die Fassaden- und Rippenverkleidung, also z.B. mit einem System aus Stehfalzblechen (z.B. Kalzip oder ähnliches). Die abschliessende Material- und Farbwahl erfolgt durch den Architekten in Abstimmung mit der Gemeinde Root. 6.3 Bauablauf Hochbau Für die Festlegung der Bauabläufe sind neben den statisch konstruktiven Erfordernissen auch die Montageabläufe der verfahrenstechnischen Komponenten zu beachten. Einige Komponenten (zum Beispiel grössere Behälter) sind in den Bauablauf der Bautechnik zu integrieren, da ein späteres Einbringen in einem Stück eventuell nicht mehr möglich ist. Die prinzipielle Reihenfolge der Abläufe wird sich wie folgt darstellen: Baufeldvorbereitung, Auffüllungen Baugruben mit Verbau und Grundwasserhaltung Einbringen der Grossbohrpfähle Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 43 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Errichtung unterirdische Bunkersohle/-wände -7,00 m/-3,50 m Errichtung Sohlplatte ±0,00 m für Kesselhaus und Rauchgasreinigung Errichtung Mittelgrat und Skelette der Geschossbauten Errichtung der Aussenwände Ortbeton bis +10,50 m / +17,50 m Einbringen der verfahrenstechnischen Komponenten Errichtung der Aussenwände aus Stahlleichtbau Montage des Daches Der Ablauf ist auf Grund der grossen Objektausdehnung und der eingeschränkten Grundstücksfläche zudem auch in Phasen geteilt. Die vorgesehenen Bauphasen sind in Bauphasenplänen dargestellt. 7 7.1 Erschliessung, Ver- und Entsorgungsanlagen Strassen und Plätze Die Erschliessung der neuen KVA erfolgt direkt ab der Perlenstrasse. Gemäss der Variantenstudie Verkehrsanbindung werden die Zu- und Wegfahrten ab neuem A14-Anschluss Buchrain erwartet. Aus dieser Richtung ist eine separate Abbiegespur mit neuer Brücke über den Fabrikkanal geplant. Die Wegfahrten und die Zufahrt aus Richtung Root (nur PW) erfolgen über eine direkte Einmündung. Für die Ortsdurchfahrt Root wird mit dem A14-Anschluss ein LKWFahrverbot eingerichtet. Zur Definition der Strassengeometrie sind der Erschliessungsplanung folgende Fahrzeugtypen als jeweils maximaler Fahrzeugtyp zugrunde gelegt: Einmündung Richtung A14-Anschluss Buchrain o Lastwagen mit Anhänger Typ A, RH = 10.00 m (SN 640 271a) Verkehrsflächen ausserhalb Gebäude (Kurven / Wendeplatz) o Lastwagen mit Anhänger Typ A, RH = 10.00 m (SN 640 271a) Verkehrsflächen Anlieferhalle einschliesslich Einfahrtsöffnung Achse E56 o Lastwagen mit Anhänger Typ A, RH = 10.00 m (SN 640 271a) Gebäudedurchfahrt Achse W50 o Silo-Sattelzug kippbar, L = 14.80 m Gebäudedurchfahrt Achse W38 o LKW mit Kippmulde, L = 8.60 m Gebäudedurchfahrt Achse W22 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 44 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 o Pritschenwagen / Unimog, L = 6.50 m Zur reibungslosen Abwicklung des Verkehrs sind die Fahrspuren in den geraden Abschnitten mit einer Breite von 3,50 m geplant. Somit ist ein problemloses Kreuzen zweier Lastwagen gewährleistet. Die Geometrien der Einmündung, Gebäudezufahrten und Kurvenbereiche sind im Situationsplan ersichtlich. Eine Überprüfung mittels Schleppkurven hat ergeben, dass die geplanten Gebäudedurchfahrten mit den vorgegebenen Fahrzeugtypen möglich sind. Jedoch sind die Platzverhältnisse im Zufahrtsbereich der Abkipphalle zwischen Geleise und Gebäude eng. Somit ist eine reibungslose Einfahrt nur mit optimaler Fahrlinie möglich. Mit einem vorgängigen Ausschwenken auf die Gegenfahrbahn ist eine Zufahrt jedoch problemlos möglich. Da die zugrundegelegten Walking-Floor Fahrzeuge zahlenmässig gering sind, ist der Zustand akzeptabel. Grundsätzlich werden die verschiedenen Verkehrsflächen mit zwei Materialien ausgebildet. Der eigentliche Fahrbereich wird mit einem Asphaltbetonbelag versehen. Bei sämtlichen Nebenflächen ist ein Betonbelag vorgesehen. Die Dimensionierung erfolgt nach SN 640 320a und SN 640 324a. Aufgrund der Tatsache, dass für fast den gesamten Bereich der Verkehrsflächen eine Aufschüttung notwendig ist, wird von einem Unterbau der Tragfähigkeitsklasse S2 ausgegangen. Das erwartete Verkehrsaufkommen gemäss Gutachten führt zu einer Verkehrslast im Bereich der Lastklassen T3 / T4. Mit diesen Voraussetzungen ist für den Oberbau mit Asphaltbetonbelag ein Strukturwert SNerf zwischen 87 und 105 erforderlich. Beim Betonbelag ist eine minimale Plattendicke von 190 mm und zudem eine gebundene Tragschicht erforderlich. Folgender Aufbau der beiden Oberbautypen wird vorgeschlagen: Asphaltbetonbelag o Deckschicht 4 cm AC 11 S o Tragschicht 8 cm AC T 22 S o Gebundene Fundationsschicht 10 cm AC F 22 o Ungebundene Fundationsschicht 35 cm Kiesgemisch / RC-Kiesgemisch P 0/45 Betonbelag o 20 cm Beton (evtl. mit Stahlfasern) C30/37; XC4, XD3, XF4; Dmax 32; Cl 0.20 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 45 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 o Gebundene Fundationsschicht 10 cm AC F 22 o Ungebundene Fundationsschicht 35 cm Kiesgemisch / RC-Kiesgemisch P 0/45 7.2 Kanalbrücke Die Zufahrt zur Renergia erfolgt über eine einspurige Brücke, die neu errichtet werden muss. Die Brücke verläuft parallel zur bestehenden Kanalbrücke. Die Höhenlage ist jedoch gegenüber der Gemeindebrücke leicht erhöht. Ausserdem wird die Brücke als wannenartiges Tragsystem ausgeführt, dass heisst, die seitlichen Brückenbrüstungen stellen die Brückenträger dar. Im Vergleich zur Gemeindebrücke ergibt sich dadurch eine deutlich höhere Unterkante der Gesamtkonstruktion. Die Brücke wird als Stahlbetonbrücke aus Elementen und einer Brückenplatte aus Element/Stahlbetonverbund hergestellt werden. Es ist auf jeder Seite ein Notfussweg vorgesehen. Abbildung 18 Ansicht und Querschnitt Kanalbrücke Mit dieser wannenartigen Ausbildung wird bereits an der Zufahrt das architektonische Element der Rippe aufgenommen. Die Höhe der seitlichen Rippen (Brüstungen) lässt es zu, dass die Brücke als Einfeldsystem ohne Mittellager ausgeführt werden kann. Die Gründung erfolgt mittels überschnittener Bohrpfahlwand, elche gleichzeitig auch als Uferbefestigung dient. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 46 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 7.3 Entwässerung Die Entwässerung des anfallenden Oberflächenwassers soll hauptsächlich über eine verzögerte Abgabe in den Vorfluter, hier der Fabrikkanal, erfolgen, da die Versickerungsmöglichkeiten aufgrund des schlecht durchlässigen Untergrundes und des hoch anstehenden Grundwassers auf dem Grundstück stark beschränkt sind. Zu diesem Zweck werden verschiedene Massnahmen zur Retention auf der Parzelle angeordnet. Insgesamt sind etwa 16'500 m² angeschlossene Flächen zu entwässern. Das Entwässerungsprojekt sieht dazu folgende Massnahmen vor: 7.3.1 Dachfläche KVA - Gebäude Die Dachflächen der KVA - Anlage stellen mit einer Gesamtfläche von ca. 11'250 m² den grössten Anteil der zu entwässernden Bereiche dar. Das Material der Dachdeckung besteht aus Aluminium nach dem Stehfalzsystem Kalzip®. Das Dachwasser wird mit Fallrohren, welche in regelmässigen Abständen am Gebäude angeordnet sind, nach unten geführt und offen an drei Seiten in den umlaufenden Retentionsgraben geleitet. Auf der Südseite und den Ein- und Ausfahrten wird unter den versiegelten Flächen ebenfalls eine Leitung angeordnet. Diese verbindet die Enden des Retentionsgrabens, nimmt Regenwasser von der Dachsüdseite auf und dient dem Transport und Niveauausgleich des anfallenden Wassers. Sie hat aber keine Verbindung zu den darüber liegenden, versiegelten Flächen. Der Retentionsgraben weist i. M. eine Breite von 4 m auf und ist in der Lage, das anfallende Wasser bei einem Starkniederschlagsereignis bis zu etwa 30 cm aufzustauen. Mit der projektierten Grabenfläche von ca. 1'400 m² ergibt sich ein Speichervolumen von ca. 400 m³. Das zwischen gespeicherte Wasser soll über je 3 Auslaufrohren ( 150 mm) im Nordwesten und Westen in die wechselfeuchten Retentionsflächen geführt werden. Die gewählten Durchmesser ermöglichen einen raschen Entleerungsvorgang im Starkniederschlagsereignis sowie eine einwandfreie Wartung. Darüber hinaus sollen die Randsteine auf der Strassenseite mit regelmässigen Fugen versehen werden, so dass im Notfall dass Wasser auch über die Strasse in die Grünflächen abfliessen kann. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 47 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 7.3.2 Strassenentwässerung Die Umfahrungsstrasse unmittelbar an der Anlage entwässert im Norden und Westen mit Gefälle weg vom Gebäude in das begleitende Grün. Auf der Südseite wird das Strassenwasser in eine an den Gleisanlagen der Papierfabrik verlaufende, neu anzupassende Sickerwasserleitung abgegeben, welche in den Fabrikkanal führt. Die Strassenabschnitte im Bereich der Ein- und Ausfahrt bis zum Gebäude (Achse E72) sowie die Multiverkehrsfläche werden mit Gefälle in Richtung Norden bzw. Westen ausgeführt, so dass das Oberflächenwasser direkt in die Grün- und Retentionsflächen abgegeben werden kann. Insgesamt weisen die angeschlossenen Strassenflächen eine Fläche von ca. 4'500 m² auf. 7.3.3 Abstell- und Umschlagplätze Auf der Südstrasse zwischen den Achsen W128 und E72 befinden sich Abstell- und Umschlagplätze mit total ca. 1'216 m2 Fläche (617 + 167 + 432 m2), welche separat gefasst und in die Mischwasserkanalisation entwässert werden sollen. Die Entwässerung erfolgt über Rinnen und Strassensammlern. Im Bereich der Waage wird das Oberflächenwasser ebenso gesammelt und über einen Schlammsammler direkt in den bestehenden Hauptsammelkanal geführt. Nach Aussage des GEP-Ingenieur’s (Wipfli & Partner AG) muss das Abwasser der Abstell- und Umschlagplätze retentiert in den bestehenden Mischwasserkanal geleitet werden. Das Retentionsvolumen soll 3 m3/100m2 betragen, dies entspricht (1'216 m2 / 100m2) x 3 m3 = 36.5 m3. Die Ausführung erfolgt mittels Staukanal, 68 m Länge mit einem Rohr d = 800 mm ergibt 34 m3 plus 3 m3 Drosselschachtinhalt ergibt die erforderlichen 37 m3. Am Ende dieser grosskalibrigen Leitung folgt ein Ortsbetonschacht mit einem gesteuerten Schütz als Drosselorgan. Dieser dient zusätzlich im Störfall (Brand- oder Havariefall). Beim Auslaufen von gefährlichen Flüssigkeiten im Bereich der Abstell- und Umschlagplätze kann der Schütz per Knopfdruck komplett geschlossen und damit die öffentliche Kanalisation bzw. ARA vor gefährlichen Flüssigkeiten geschützt werden. Sämtliche Rinnen und Schachtdeckel werden nach der Belastungsklasse E600 nach EN 124 projektiert. Aufgrund der Baugrundverhältnisse wurde als Leitungsmaterial widerstandsfähiges Polypropylen (SN 8) gewählt, nur der Speicherkanal (DN 800 mm) wird als korrosionsbeständiges und leicht zu verlegendes GUP Rohr (GFK Rohr) erstellt. Sämtliche Schächte sind in Beton Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 48 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 vorgesehen. Die Schlammsammler wurden gemäss SN 592'000, Kap. 7.4, Abs. 3 nach erhöhten Anforderungen dimensioniert (Kap. 5.4.1.4). 7.3.4 Retentionsflächen Auf den Freiflächen der Bauparzelle werden wechselfeuchte Retentionsbereiche angeordnet, die einerseits permanente Flachwasserflächen aufweisen (unterhalb Höhenkote 412.60 m ü. M.) und andererseits eine Pufferzone für das zufliessende Wasser aus dem Retentionsgraben und den angeschlossenen Verkehrsflächen im Südosten darstellen. Retentionsflächen befinden sich sowohl im Nordwesten (Grösse ca. 500 m²) als auch zwischen Gebäude und Multifunktionsfläche (Grösse ca. 1'500 m²). Die planmässige Einstauhöhe ohne Flachwasserflächen beträgt ca. 20 cm (Höhenkote 412.60 bis 412.80 m ü. M.), so dass daraus ein Speichervolumen von ca. 400 m³ generiert werden kann. Auf der Nordseite am Fabrikkanal werden auf den zwei Retentionsflächen an definierten Übergabepunkten Drosselschachtbauwerke angeordnet, welche das Wasser gemäss Vorgabe GEP mit 2 Liter/sec und 1000 m² = 30 Liter/sec über Auslaufrohre mit d = 150 mm in den Vorfluter abgeben. Die Ein- und Auslaufhöhen der Drosseleinheiten liegen auf einer Höhenkote von 412.60 m ü. M, so dass eine planmässige Entleerung der Retentionsflächen inkl. Retentionsgraben gewährleistet wird. Darüber hinaus soll eine Notüberlaufschwelle auf Höhe 412.80 m ü. M. errichtet werden. Für den Bemessungsregen Voralpen wird für die angeschlossenen Flächen insgesamt unter Berücksichtigung einer gedrosselten Abgabe in den Fabrikkanal von ca. 30 Liter/sec (= 1.8 m³/min) ein Retentionsvolumen von ca. 360 m³ benötigt (siehe Abbildung 19). Demgegenüber besitzen der Retentionsgraben und die Retentionsflächen insgesamt eine Speicherkapazität von ca. 800 m³. Da sie untereinander mit Rohrleitungen verbunden sind, ist eine rasche Verteilung der anfallenden Wassermengen über die Gesamtfläche möglich. Die Retentionsflächen bieten damit eine ausreichende Speicherkapazität für das anfallende Oberflächenwasser. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 49 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildung 19 Nachweis Retentionsvolumen In einer zweiten Berechnung wird untersucht, inwieweit sich das Wasser aufstauen würde, wenn kein Drosselabfluss angeschlossen wäre. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich das Wasser auf den Retentionsflächen nach einem Niederschlagsereignis, gemäss Regenintensitätskurve für den Kanton Luzern, sammelt (sehr geringe Durchlässigkeit des Untergrundes). Nach einem 5-jährlichen Niederschlagsereignis würde ein Speichervolumen von ca. 800 m³ benötigt, um das Wasser auf ca. 23 cm aufzustauen (siehe Abbildung 20). Die projektierten Sohlhöhen der Retentionsflächen liegen bei 412.60 m ü. M., so dass der Wasseraufstau ohne Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 50 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Drosselabfluss bis auf ca. 412.83 m ü. M. reichen würde, was der Höhenkote des Notüberlaufs entspricht. Abbildung 20 Wasseraufstau ohne Drosselabfluss 7.3.5 Häusliches Abwasser Das häusliche Abwasser (WAS-H) wird aufgrund der geringen Höhenunterschiede jeweils separat in den bestehenden Sammelkanal (Mischwasserleitung) geleitet. Da geringe Mengen anfallen, werden diese Leitungen mit minimalem Querschnitt ausgeführt (DE 160 mm). Aufgrund der Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 51 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Baugrundverhältnisse wurde als Leitungsmaterial widerstandsfähiges Polypropylen (SN 8) gewählt. 7.4 Versorgung Südwestlich der KVA erfolgt die Erschliessung der Versorgungsmedien durch eine Rohrbrücke, welche die Gleisanlagen überquert. Ab dieser Rohrbrücke erfolgt die Feinerschliessung der KVA über den Mittelgrat. Die genaue Lage der Leitungen ist zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht festlegbar. Allfällige Anpassungen aufgrund der Gebäudedisposition werden im Projektverlauf vorgenommen. 7.4.1 Wasser Rund um das Gebäude wird eine Feuerlöschringleitung erstellt. Diese Ringleitung wird aus Polyethylen (PN 16) mit einem Aussendurchmesser von 200 mm erstellt, die Rohre werden mittels Heizelement-Stumpfschweissung verbunden. Total gewährleisten 6 Hydranten mit jeweils mindestens einem 75 Storz Abgang die Wasserzufuhr im Brandfall. Drei Streckenschieber dienen der Sicherheit, bei allfälligem Leitungsschaden kann somit die Hälfte der Strecke (dies entspricht auch der Hälfte der Hydranten) saniert werden ohne alle Hydranten ausser Betrieb zu nehmen. Auf der Nord- und Südseite des Gebäudes wird die KVA mit Löschwasser versorgt, diese Leitungen haben einen Aussendurchmesser von 160 mm (PEH). Angebunden wird die Feuerlöschringleitung im Westen zur Papierfabrik mit einer 200’er Leitung und gegen die Perlenstrasse auch mit einer 200’er Leitung. Angeschlossen wird zwar an eine 160’er Leitung, wegen der Leitungslänge und deren Reibungsverluste muss jedoch eine 200’er Leitung gewählt werden. 7.4.2 Hoch- / Niederspannung, Kommunikation Die Zufuhr des elektrischen Stromes und der Kommunikationsleitungen erfolgt ebenfalls über die Rohrbrücke von der Pepa. Es sind zwei Kabelschutzrohre (KSR) mit Aussendurchmesser 92 mm (PE) vorgesehen. Darin können die Kabel interne Kommunikation, Steuerung sowie die Beleuchtung geführt werden. Die Kommunikation beinhaltet die Videoüberwachung und die Sprechübertragung. Die Steuerung beinhaltet die Zutrittskontrolle sowie die Steuerung des Drosselorgans (Kanalisation). Unter interner Beleuchtung wird die Platz-, Parkier-, und Strassenbeleuchtung auf dem gesamten Areal verstanden. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 52 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 8 8.1 Ausrüstungen Fassadeneinbauten, Fenster, Türen, Tore, Lüftungselemente Bei der Bemessung der Fenster in ständig besetzten Arbeitsräumen wird ein hoher Standard zu Grunde gelegt (Sicht nach aussen, Lüftung, Belichtung) um optimale Arbeitsbedingungen zu schaffen. Die Fensterkonstruktionen werden so ausgeführt, dass eingedrungenes Niederschlagswasser oder Kondenswasser nach aussen geführt wird. Besondere Anforderungen an die Fenster, wie z. B. Schallschutz, Einbruchschutz, Brandschutz, werden berücksichtigt. Die höher gelegenen Fenster müssen zu öffnen und von innen zugänglich sein, da eine Aussenreinigung auf Grund der Rippen schwierig ist. Grundsätzlich sind thermisch getrennte Aluminiumprofile als flächenbündiges System vorgesehen. Die Oberflächen werden im Rahmen des Gesamtfarbkonzeptes farblich behandelt. Die Ausführung erfolgt als horizontale Fensterbänder. In den verfahrenstechnischen Bereichen Kesselhaus und der Rauchgasreinigung sorgen horizontale Fensterbänder für natürliche Belichtung. Die Ausführung erfolgt als Industrieverglasung mit Einscheibensicherheitsglas oder Fiberglas. Lage und Umfang der Fensterflächen werden nach gestalterischen und nutzungsabhängigen Faktoren in der weiteren Projektbearbeitung festgelegt. Je nach Grösse der vorgesehenen Fensteröffnungen kann der Einsatz von schallgedämmten Verglasung notwendig werden. Die Vorgaben aus dem UVB sind abgestimmt und werden berücksichtigt. In Abhängigkeit von der Gebäude- und Raumnutzung werden unterschiedliche Türen und Tore eingesetzt. Grundsätzlich beträgt die Mindestgrösse bei einflügeligen Türen B/H 1,00/2,125 m. In Ausnahmefällen können die Türen auch Breiten von 0,875 bzw. 0,76 m erhalten. Die Zugänge in verfahrenstechnische Betriebsräume werden mittels zweiflügeliger Tore mit einer Grösse B/H 2,00/2,50 m (Stand- und Gehflügel 1,0 m breit) ausgeführt. Es werden elektrisch betriebene Tore des gleichen Systems und Herstellers vorgesehen (z.B. Hubtore der Stawin AG, Pfungen) vorgesehen, um die Ersatzteilhaltung und Wartung zu vereinfachen. Die Grösse der Tore wird so gestaltet, dass wenige einheitliche Torbreiten (mindestens 3,00 m) und einheitliche Torhöhen (5,50 m) vorgesehen werden. Es kommen robuste Systeme zum Einsatz, die der hohen Nutzungsfrequenz und mechanischen Belastung des Anlagenbe- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 53 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 triebes standhalten. Sogenannte Hubtore verbinden die Vorteile von Sektionaltoren (Stabilität) und Rolltoren (Platzbedarf) und verfügen zudem über einen höheren Schalldämmwert. Die Torelemente aus Fiberglas mit Aluminium-Rahmen werden in einem Paket zusammengefahren und hängen spannungsfrei in der Parkposition. Die verdeckte Kettenführung hat sich zudem als sehr wartungsarm bewährt und hält dem robusten Verkehr in Kehrrichtanlagen stand (siehe Abbildung 21). Schlupftüren in den Torflächen sind nicht vorgesehen, da sie als Fluchttüren nicht zulässig sind. Notwendige Türen im Bereich der Tore sind neben den Toren angeordnet. Kleinere Innentore werden als zweiflügelige Stahlblechtore vorgesehen. Die Aussentüren und –tore werden passend zu den Toren als Industriefassadensystem ausgeführt und erhalten entsprechende Oberlichter aus Fiberglaselementen. Erforderliche Fluchttüren werden mit Panik-Beschlag ausgerüstet. Zweiflügelige Türen erhalten Schliessfolgeregler. Besondere Türen mit Brandschutzanforderung werden als einoder zweiflüglige Stahlblechtür in Stahlzarge mit REI30 bzw. REI60 mit Zulassung ausgeführt. Als Innentüren für die Leitwarte und Verwaltung werden Holztüren mit lackierten Stahlumfassungszargen mit kunststoffbeschichteten Türblättern in Vollspan ausgeführt. Türen für Nassräume werden in wasserbeständiger Ausführung vorgesehen. Abbildung 21 Querschnitt Hubtor 8.2 8.2.1 Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Anforderungen Auf Basis der funktionellen Zusammengehörigkeit einzelner Raumbereiche, deren Lage innerhalb des Baukörpers sowie spezieller Nutzungsbedingungen, erfolgt die Zuordnung der Anla- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 54 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 gen der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA). An die TGA-Anlagen werden unterschiedliche Anforderungen gestellt, wie: Beheizung oder Klimatisierung von Arbeits- und Aufenthaltsräumen Gewährleisten von Frostfreiheit in Technikräumen Abfuhr von Wärmelasten von den maschinen-, elektro-, und verfahrenstechnischen Anlagen Be- und Entlüftung zur Verhinderung von Schadstoff- und Luftfeuchtekonzentrationen und Geruchsbelästigungen Sicherstellung ausreichender Arbeitsplatzbeleuchtung Für die Auslegung der Anlagen werden folgende Parameter berücksichtigt: 8.2.2 Winter: min. Aussentemperatur -15° C; rel. Feuchte 90% Sommer: max. Aussentemperatur +35° C; rel. Feuchte 40% Heizung Für die Wärmeerzeugung wird das Wasserdampfnetz genutzt, dass als primärseitiges Heizmedium betriebsbedingt in ausreichender Menge zur Verfügung steht und bei Nichtnutzung der Rückkühlung zugeführt werden müsste. Im Bereich des Maschinengebäudes in der FWZentrale (Ebene 0.00m) wird über eine zentrale Übergabestation mit Wärmeüberträger und Primärventil aus dem Wasserdampf Heizwasser erzeugt. Das Heizwasser des Sekundärsystems wird entlang des Mittelgrates ungeregelt bis in die einzelnen Versorgungsbereiche geführt. Hier wird das Heizwasser für die Wärmeversorgung der einzelnen statischen und dynamischen Heizkreise aufgeteilt. Die Verteilung des Heizwassers erfolgt über Verteiler / Sammler, die entsprechenden Pumpengruppen, Absperrarmaturen, Sicherheitseinrichtungen und einer Druckhaltung. Folgende Regelkreise sind vorgesehen: HRLT (MH) Umluftheizung Maschinenhaus (Stillstandsheizung), Hstat (MH) statische Heizung Maschinenhaus (Heizkörper), HRLT (KH) Teilklimaanlagen, Umluftheizung Kesselhaus (Stillstandsheizung), Hstat (KH) statische Heizung Kesselhaus (Heizköper), Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 55 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 HRLT (BG) Klimaanlage Betriebsgebäude, Hstat (BG) statische Heizung Betriebsgebäude (Heizkörper), HRLT (SG) Teilklimaanlagen Sozialgebäude, Hstat (SG) statische Heizung Sozialgebäude (Heizkörper). Der Transport des Heizwassers bis zu den verschiedenen Verbrauchern (wie statische Heizflächen, Lufterhitzer, -heizgeräte usw.) erfolgt über isoliertes, blechummanteltes C-Stahlrohr im Zweirohrverteilsystem. Für das Maschinen- und Kesselhaus ist eine Stillstandsheizung mittels Luftheizgeräte im Umluftbetrieb vorgesehen. Für ständige Arbeitsräume, wie z. B. Büros, Leitwarte sowie Sozialräume ist ein Temperaturbereich von +18 °C bis +24 °C einzuhalten. Für nicht ständige Arbeitsräume, wie z.B. Kesselhaus, Treppenhäuser ist Frostfreiheit, d. h. mind. 5 °C, sowie für Lagerräume ist eine Raumtemperatur von mind. 15°C vorzuhalten. 8.2.3 Kälte Für die Teil-, Klima- sowie Umluftkühlanlagen der einzelnen Gebäude ist eine zentrale Kaltwassererzeugung verdeckt im Dachbereich des Maschinenhauses (Ebene 17.50m) vorgesehen. Die Festlegung der Temperaturbereiche und Auslegung der Anlagen erfolgt im weiteren Projektverlauf nach Ermittlung der auftretenden Wärmelasten. Die Erzeugung der Gesamtleistung ist aus redundanten Gründen auf zwei Anlagen mit jeweils 60% der erforderlichen Leistung aufgeteilt. Von hier aus wird das Kaltwasser in die FW-Zentrale (Ebene 0.00m) geführt. Das Medium im Primärkreislauf ist aus Gründen des Frostschutzes ein Wasser-/Glykolgemisch. Im Sekundärkreislauf im Gebäude ist Wasser als Medium vorgesehen. Die Systemtrennung der Medien erfolgt über einen Wärmeüberträger in der FW-Zentrale. Hier werden auch der Pufferspeicher, die Versorgungspumpen, Absperrarmaturen, Sicherheitseinrichtungen und eine Druckhaltung angeordnet. Das Kaltwasser des Sekundärsystems wird entlang des Mittelgrates ungeregelt bis in Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 56 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 die einzelnen Versorgungsbereiche geführt. Hier wird das Kaltwasser für die einzelnen Verbraucher (wie Luftkühler, Umluftkühlgeräte usw.) aufgeteilt. Der Transport des Kaltwassers bis zu den verschiedenen Verbrauchern (wie Luftkühler, Umluftkühlgeräte usw.) erfolgt über isoliertes, blechummanteltes, geprimertes Stahlrohr im Zweirohrverteilsystem. 8.2.4 Mechanische Lüftung Die einzelnen Nutzungsbereiche werden entsprechend der Anforderungen an das Raumklima unterschiedlich mit Lüftungsanlagen ausgestattet. Unterschieden werden: Abluftanlagen mit freier Nachströmung für Luftaustausch (z.B. WC-Räume), Abluftanlagen mit freier Nachströmung für Raumkühlung (z.B. Maschinenhaus), Zu- und Abluftanlagen (filtern, heizen) für Luftaustasch (z.B. Lagerräume), Teilklimaanlagen (filtern, heizen, kühlen) für Raumkühlung (z.B. Schaltanlagenräume), Teilklimaanlagen (filtern, heizen, kühlen) für Luftaustausch und Raumkühlung (z.B. Mehrzweckraum), Klimaanlagen (filtern, heizen, kühlen, be- und entfeuchten) für Luftaustausch und Raumluftkonditionierung (z.B. Krankanzel). Im Anhang sind Schemata zu den einzelnen, im Folgenden beschriebenen Systemen beigefügt. • Maschinenhaus Die im Maschinenhaus, in der FW-Zentrale, im Speisepumpen- und FW-Netzpumpenraum anfallende Wärme wird mittels Dachventilatoren auf dem Dach des Maschinenhauses abgeführt. Die frei über die nördliche Aussenwand nachströmende Zuluft strömt innerhalb des Gebäudes über entsprechende Öffnungen in den Wänden und Decken der einzelnen Räume nach. Die Aussenluftgitter mit vorgeschalteten Jalousieklappen und Schalldämpfer sind ausreichend hoch anzuordnen, so dass keine schadstoffbelastete Luft in das Gebäude nachströmen kann. Das Schmierstofflager erhält eine Abluftanlage mit Ansteuerung über eine Zeitschaltuhr und einem Luftqualitätsfühler. Die Nachströmung der Zuluft erfolgt aus den angrenzenden Flurbe- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 57 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 reichen über Lüftungsgitter mit vorgeschalteter Jalousieklappe. Die Fortluft wird ebenfalls in den Flurbereich geblasen. • Kesselhaus/Schaltanlagen Die frei werdende Wärme der Schaltanlagenräume des Kesselhauses wird mittels zweier Teilklimaanlagen mit Wärmerückgewinnung (Umluftbetrieb) abgeführt. Die Teilklimaanlagen schaffen im Einzelbetrieb 60% der erforderlichen Gesamtleistung und sind für einen redundanten Betrieb vorgesehen. Die Ansteuerung der Teilklimaanlagen erfolgt über eine Raumtemperaturregelung. Als maximale Raumtemperatur sind 38 °C vorgesehen. Im Winter werden die Räume über die Anlage gekühlt oder im Stillstandsfall auch beheizt. Die Räume sind frostfrei zu halten. Die beiden Teilklimaanlagen werden in der Technikzentrale (Ebene 10.50m) des Kesselhauses angeordnet. Der Aussenluftansaug und Fortluftausblas erfolgt über die Aussenwand. Die angesaugte Luft wird in den Teilklimaanlagen lufttechnisch aufbereitet und über Lüftungsleitungen in die Versorgungsbereiche geführt. Die Zuluft wird anteilmässig direkt in die Räume und in die Doppelbodenbereiche der Räume eingebracht. Die Abluft wird anteilig aus den Räumen und direkt über die Schaltschränke abgesaugt. Die Feuerlöschzentrale und –becken im Kesselhaus erhält eine Abluftanlage mit Ansteuerung über eine Zeitschaltuhr und einem Feuchtefühler. Die Nachströmung der Zuluft erfolgt über Aussenluftgitter mit vorgeschalteten Jalousieklappen. Die Fortluft wird in den angrenzenden Durchfahrtsbereich geblasen. Die Traforäume erhalten eine natürliche Be- und Entlüftung über entsprechende Wandöffnungen zu den angrenzenden Gang- und Aussenbereichen. • Bunker Die frei werdende Wärme der Schaltanlagenräume der Bunkerkrane und des Reissers (Ebene +10,50 m/ Achse E00-E09) sowie der Hydraulikräume für Rosthydraulik und Reisser (Ebene +14,00 m/ Achse E00-E09) wird mittels Teilklimaanlagen, die in Form von Teilklimaschränken mit einem 5% Aussenluftanteil im Versorgungsbereich angeordnet werden, abgeführt. Die überschüssige Luft wird über dezentrale Abluftanlagen abgeführt. Die Ansteuerung der Teilklimaanlagen erfolgt über eine Raumtemperaturregelung. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 58 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Als maximale Raumtemperatur sind 38°C in den Schaltanlagenräumen und 45°C in den Hydraulikräumen vorgesehen. Im Winter werden die Räume über die Anlage gekühlt oder im Stillstandsfall auch beheizt. Die Räume sind frostfrei zu halten. • Betriebsgebäude Im Bereich der Leitwarte werden die Räume Kranführer, Server, Kommando- und Programmierraum klimatisiert. In diesen Räumen findet ein dauerhafter Personenaufenthalt (365d/24h) statt. Die Raumtemperatur sollen min. +20°C im Winter und max. + 28 °C im Sommer im Versorgungsbereich betragen. Die Raumfeuchte ist zwischen 35% r.F. im Winter und 65 % r.F. im Sommer (Komfortbereich) zu gewährleisten. Die Aussenluftrate ist mit 12 m³/(h*m²) bemessen. Für die Zuluft dieser Räume wird Aussenluft oder Mischluft gefiltert, erhitzt, gekühlt und befeuchtet. Aufgrund der unterschiedlichen inneren Kühllasten sind für die Räume der Leitwarte und für den Serverraum dezentrale Umluftkühlgeräte vorgesehen. Das zentrale Klimagerät mit Wärmerückgewinnung wird in der Technikzentrale (Ebene 35.00m) des Leitwartenbereiches angeordnet. Es sind folgende Luftwechsel vorgesehen: innnenliegende Archivräume 2-facher Luftwechsel, WC-Räume 5-facher Luftwechsel. Die Büroräume sind mittels Fenster zu belüften. Eine Komfortlüftung ist vorerst nicht vorgesehen. Für die Sitzungszimmer sind optional Umluftkühlgeräte vorgesehen. • Sozialgebäude Für die lufttechnisch zu behandelnden Räume des Sozialgebäudes ist eine zentrale Be- und Entlüftungsanlage in der Technikzentrale (Ebene 7.00m) des Gebäudes vorgesehen. Die für Lüftungsanlagen vorgeschriebene Wärmerückgewinnung kann bei der Renergia auch in der Form erfolgen, dass die Wärme für die gebäudetechnischen Anlagen aus der Nutzung der Abwärme einer verfahrenstechnischen Komponente kommt. Der Aussenluftansaug und Fortluftausblas erfolgt über das Dach des Gebäudes. Die angesaugte Luft wird in den Lüftungsanlagen lufttechnisch aufbereitet und über Lüftungsleitungen in die Versorgungsbereiche geführt. Es sind folgende Luftwechsel vorgesehen: Lagerräume 2-facher Luftwechsel, Innnenliegende Putz- und Technikräume 2-facher Luftwechsel, Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 59 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Innnenliegende Trockenräume geregelter Luftwechsel 2- bis 10-fach, Innenliegende Wasch- und Umkleideräume 10-facher Luftwechsel (tageszeitgesteuert), WC-Räume 5-facher Luftwechsel, Aufenthalts- und Mehrzweckraum 20 m³/(h*Pers.). Die WC-Räume werden über eine dezentrale Abluftanlage mit Ausblas über Dach lufttechnisch entsorgt. Die Zuluft strömt über die angrenzenden Bereichen nach. Alle sonstigen Räume sind mittels Fenster zu belüften. Für den Aufenthaltsraum, den Konferenzraum und dem Raum für Öffentlichkeitsarbeit sind optional Umluftkühlgeräte vorgesehen. • Treppenhäuser Für die Treppenhäuser mit Höhen von mehr als 22 m Treppenhaus Achse W94 im Rauchgasreinigung, Treppenhaus Achse W38 im Kesselhaus, Treppenhaus Achse E37 im Betriebsgebäude sind Druckbelüftungsanlagen zur Rauchfreiheit vorgesehen. Die Druckbelüftungsanlagen resultieren neben der Höhe zum einen aus der Gleichzeitigkeit von Innenlage und schleusenloser Ausführung der Treppenhäuser (Rauchgasreinigung, Kesselhaus) und zum anderen aus der besonderen Lage des Ausganges innerhalb der Anlieferhalle (Betriebsgebäude). Die Anlage sind druckgeregelten und halten einen konstanten Überdruck in den Fluchttreppenhäusern (Rauchgasreinigung, Kesselhaus) sowie im Fluchttreppenhaus und den zugehörigen Schleusen (Betriebsgebäude). 8.2.5 Natürliche Lüftung In verschiedenen Bereichen der Anlage entstehen hohe Wärmelasten, die in den Sommermonaten abgeführt werden müssen. Für diese hohen Wärmelasten wäre die Installation von mechanischen Lüftungsanlagen mit hohen Investition- und Betriebskosten verbunden. Diese Bereiche werden natürlich belüftet (freie Lüftung). Die maximale Raumtemperatur unterhalb des jeweiligen Daches kann bei der maximalen Aussentemperatur im Sommer auf bis zu 55°C ansteigen. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 60 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Für die natürliche Lüftung sind verschiedene Lastfälle zu berücksichtigen. Da zum Beispiel aus dem Kesselhaus eventuell auch Luft entnommen wird (Sekundärluftgebläse), sind Massnahmen zu treffen, die eine Frostgefährdung der Anlagen nach / bei einem Stillstand im Winter sicher ausschliessen. Die Tabelle in Abbildung 22 zeigt die zu berücksichtigenden Lastfälle. Die exakte Bemessung erfolgt auf der Basis der im weiteren Projektverlauf ermittelten Wärmelasten aller Aggregate sowie nach Feststehen des Gebläseluftanteils der Kessel. Eine Vorabschätzung hat ergeben, dass die Summe der Zuluftflächen mindestens ca. 30 m² geometrische Fläche je Linie umfassen muss. Die Anordnung dieser Zuluftelemente ist im unteren Bereich der Fassade möglich. Die Zuluftelemente werden mit geregelten Jalousieklappen und Schalldämpfern ausgestattet. Eine Vorwärmung der Zuluft zum Beispiel über Luft-LuftWärmetauscher ist nicht vorgesehen. Die Abluftelemente in gleicher Bauart wie die Zuluftelemente werden in den Seitenwänden des Mittelgrates oberhalb des Daches angeordnet. Nr. Punkt Wärmelast Kessel Wärmeabsorption Sonnenstrahlung (n. erfasst) Transmission und diffuse Verluste Winter Summe Wärmelast Einh. kW kW kW kW 1 1.000 0 0 1.000 2 900 0 0 900 3 900 0 0 900 4 Winter -15°C 1 Kessel Anfahren nach Stillstand Winter -15°C Klappe Primärluft wg. Bunkerbrand Winter -15°C Kessel 1 x 100% Winter -15°C Kessel 2 x 100% Sommer 35°C Havarie 2 Kessel Sommer 35°C Havarie Kessel +32°C -15°C +55°C + 5°C 3,0 m/s Sommer 35°C Kessel 100% Außentemperatur max. Außentemperatur min. Innentemperatur max. Innentemperatur min. Maximale Luftgeschwindigkeit Gitter Lastfälle Winter -15°C Kessel Stillstand Vorplanung 0 0 -200 -200 5 1.000 0 -300 700 6 7 0 0 -300 -300 0 0 -200 -200 8 900 0 -300 600 Erforderliche Luftmenge Wärmeabfuhr Abluft Sekundärluftgebläse Abluft Primärluftgebläse Bunkerbrand m³/h m³/h m³/h 250.000 235.000 210.000 -70.000 -35.000 0 0 0 0 0 0 0 68.000 -70.000 0 28.000 -35.000 0 0 -35.000 0 60.000 -70.000 -70.000 Fortluft Permanententlüfter Dach Fortluft Rauchabzug (Notentlüftung) m³/h m³/h 180.000 200.000 200.000 0 0 10.000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Frischluft natürliche Lüftung m³/h 250.000 235.000 200.000 0 70.000 35.000 Frischluft aufheizen Heizbedarf Transmission und diffuse Verluste Heizbedarf zugeführte Frischluft Heizbedarf gesamt Grün-Fett = Auslegungsfall Rot-Fett = Zusatzmaßnahmen m³/h kW kW kW 0 200 0 200 2.000 200 15 215 7.000 200 50 250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 35.000 140.000 35.000 200 250 450 80.000 200 550 750 Abbildung 22 Tabelle Auslegungslastfälle natürliche Lüftung Kesselhaus Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 61 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 8.2.6 Sanitärinstallation Die Verteilung des Trinkwassers erfolgt je nach Einbauort mit Kunststoff- oder Edelstahlleitungen. Die Rohrleitungen innerhalb der Gebäude werden über Steigeleitungen und Anschlussleitungen zu den Objekten geführt. Die einzelnen Nassbereiche erhalten Absperrorgane. Die sanitären Objekte sollen in handelsüblichem weissem Porzellan und Einhandhebelmischern installiert werden. Die WC – Einheiten werden wandhängend mit Unterputzspülkästen ausgeführt. Die WC – Becken sollen eine eigene Luftabsaugung zur Entsorgung der anfallenden Gerüche erhalten. Die abgezogene Luft wird dem angeschlossenen Abwasserrohr zugeführt (System Geberit Aerotec o.glw.). Die Warmwasserversorgung erfolgt aufgrund der Abnahmekapazität der Duschen durch eine Warmwasserzentrale mit Speicher und entsprechenden Pumpen, sowie einem Zirkulationssystem. Notduschen und Augenduschen werden an allen erforderlichen Gefahrenstellen installiert. Zur Vermeidung von Keimen werden nicht ständig genutzte Verbraucher, wie z. Bsp. Notduschen und Augenduschen, durchgeschliffen. Das heisst, hinter jedem dieser selten genutzten Verbraucher befindet sich ein ständig genutzter Verbraucher (z.B. WC, Pantry, Reinigungsausguss). Das Abwasser aus den Bereichen der Nasszellen und Teeküchen wird über Einzelanschluss-, Sammel- und Fallleitungen aus duktilem Gussrohr und PP-Rohr dem Grundleitungssystem zugeführt. Zur Be-und Entlüftungen wird das System über Dach geführt. Die innenliegende Regenentwässerung besteht aus Sammelleitungen und Fallrohren. Die Fallrohre entwässern auf der Südseite in die unterirdische Rohrrigole und auf den anderen drei seiten frei in den umlaufenden Sickergraben. Das Leitungssystem wird innerhalb des Gebäudes aus duktilem Gussrohr erstellt. 8.2.7 Aufzüge Die Anlage wird über vier Aufzugsanlagen (Sozialgebäude, Betriebsgebäude, Kesselhaus, Rauchgasreinigung) verfügen. Die Aufzüge werden als Seilaufzüge mit frequenzgeregelten Antrieben ausgeführt (z.B. Schindler Typ 2600). Die Tragfähigkeit der Lastenaufzüge wird zwischen 1,6 t und 2,5 t betragen, da für grössere Lasten die Hebezeuge an den Montageöffnun- Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 62 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 gen mit jeweils 5 t Tragkraft zur Verfügung stehen. Die Beschränkung auf maximal 2,5 t ermöglicht eine Fahrgeschwindigkeit von 1,6 m/s wie bei Personenaufzügen. Die Kabinen der beiden Anlagen Kesselhaus und Rauchgasreinigung werden im Standard von Lastenaufzügen mit robusten Stahlpaneelen an den Wänden und Teleskoptüren aus Stahl ausgeführt. Die Bedienpaneele werden in sogenannter vandalensicherer Ausführung gewählt, weil diese einem gelegentlichen Anstossen mit Material oder Werkzeug standhält. Die Kabinengrösse wurde mit B/T/H 2.000/2.300/2.500 mm (Kesselhaus) bzw. B/T/H 1.600/2.300/2.500 mm (Rauchgasreinigung) gewählt. Bei den Anlagen im Sozialgebäude sowie im Betriebsgebäude, die als Personenaufzüge konzipiert sind, wird etwas mehr Wert auf die Kabinenausstattung gelegt. Hier kommen Wandpaneele und Teleskoptüren in Edelstahlausführung zum Einsatz. Die Kabinengrösse beträgt hier B/T/H 1.250/2.300/2.500 mm, was den Transport einer Krankenliege erlaubt. 8.3 Elektrotechnik und Gebäudeelektrik Die Basis der elektrotechnischen Planung bilden die folgenden Rahmenbedingungen des Kraftwerkes: Verfahrenstechnische Vorgaben Strom: o Stromabgabe in 110kV Netz: Die maximale Generator Leistung beträgt gemäss heutigen Angaben 21.9 MVA. Es ist abzuklären , ob für diese Leistung ein Anschluss an das 110 kV Netz notwendig ist, oder ob ein Anschluss an das MS Netz von 22 kV möglich ist. o Inselbetrieb nicht erforderlich: Aufgrund der verfahrenstechnischen Ausführung sind alle notwendigen Aggregate auf der Elektrischen Seite vorhanden um einen Inselbetrieb zu realisieren. Somit wird ein Inselbetrieb im Konzept vorgesehen, jedoch kein Kaltstart der Anlage ohne Netz. o Notstromversorgung nur für gesichertes Abfahren der Gesamtanlage: Für das gesicherte Abfahren genügt eine Notstromanlage mit geringerer Leistung. Dies bedingt dass kein Kaltstart ohne Netz für die Anlage realisiert wird. Leitsystem: o Es ist ein Kraftwerksleitsystem vorzusehen. Die Vorgabe für ein Leitsystem für Kraftwerke werden mit den VGB Richtlinien R170 abgehandelt. Diese Richtlinien beschreiben die Auslegungsstandards für die Leittechnik in Bezug auf Hinweise Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 63 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 auf weitere Normen und Richtlinien; Auslegungsstandards für die Leittechnik sowie Richtlinien für die Dokumentation der Kraftwerksleittechnik. 8.3.1 Gebäudeelektrik Bei der Elektro Installation Gebäude werden generell 2 Bereiche unterschieden: Funktionelle und Technik-Räume: Für Funktionelle und Technik-Räume gelten generell Elektro Installation in Aufputz-Ausführung Büro- und Sozialräume: Für den Bürotrakt mit allen Personalräumen wie Büros. Besprechungen, Empfang etc. erfolgen die Elektro Installationen in UnterputzAusführung resp. Installation in Boden-, Brüstungs- oder Deckenkanäle. Es gelten die Vorgaben der Architektur. Die Elektro Installation Gebäude beinhaltet im wesentlichen: Licht / Kraft Installation für Beleuchtung und Stekdosen und Steckdosen-Verteiler Elektro Installation der HLKS Anlagen wie Heizung, Lüftung, Klima und Sanitär Anlagen gemäss den Angaben des HLKS Planers resp. Unternehmer. Schwachstrominstallation für Brandmeldeanlage, Zutrittskontrolle, Uhrenanlage EDV Installation als UKV (Universelle Kommunikation Verkabelung) für Kommunikationsanlagen wie Telefon, EDV Büronetz etc.. 8.3.2 Gebäudeautomation Die Gebäudeautomation erfolgt in konventioneller Art. Alle Gebäudegewerke verfügen über ihre eigene autonome Steuerung und werden autonom betrieben. Die betrifft im wesentlichen die einzelnen HLKS Ausrüstungen wie Heizung, Klimageräte, Lüftung und Sanitäranlagen, die somit je einzeln autonom gesteuert und geregelt werden. Ein integriertes Gebäudeleitsystem für die gesamte Gebäudetechnik für alle HLKS Anlagen ist nicht vorgesehen. 8.3.3 Beleuchtungssteuerung Die Beleuchtungssteuerung aller Funktionellen und Technik-Räumen wird konventionell mit Schalter, Bewegungsmelder etc. ausgeführt. Für den Bürotrakt kann die Beleuchtungssteuerung mittels KNX / EIB Komponenten und Steuerung erfolgen. Damit sind diverse Anpassungen an Büro, repräsentative Räume in Bezug auf Komfort und Flexibilität möglich. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 64 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 8.3.4 Beleuchtung Die Innen-Beleuchtung wird entsprechend den Funktionen der Räume gemäss der Norm SIA 380-4 / EN 12464 (Leitfaden Elektrische Energie im Hochbau) ausgerüstet. Industriebeleuchtung für Funktionelle Räume: Für verfahrenstechnische Räume und Hallen wird eine flächendeckende Grundbeleuchtung erstellt. Punktuell sind zusätzliche Scheinwerfer vorgesehen. Für Technik-Räume wie E-Räume, Lager, Werkstatt etc. wird eine flächendeckende Grundbeleuchtung für Arbeitszwecke erstellt. Design Beleuchtung für Bürotrakt: Es werden die Vorgaben betreffend Design, Lichtstärke etc. des Architekten zugrunde gelegt. Aussenbeleuchtung Grundbeleuchtung: Die Aussenbeleuchtung wird eine zweckentsprechende Beleuchtung für Areal, Zufahrten und Eingänge gemäss Norm SIA 380-4 / EN 12464 ausgeführt. Zentrale Notlichtanlage für alle Technischen Räume, Fluchtwegbeleuchtung und Bürotrakt 9 9.1 Schutzmassnahmen Erdbebenschutz Einige Gebäudebereiche weisen eine Vielzahl von regelmässig über den Grundriss verteilten Wand- und Deckenscheiben auf (Werkstatt- und Sozialgebäude, Betriebsgebäude, Bunker, Schaltanlagen, Maschinenhaus). Diese Scheiben dienen nebst dem Abtrag der Vertikallasten und deren Verteilung auf die Pfähle ebenfalls als aussteifende Elemente für die horizontalen Einwirkungen infolge Wind und Erdbeben. Durch die zweckmässige Anordnung dieser Wandund Deckenscheiben wird die Wind- und Erdbebenstabilität in diesen Bereichen problemlos gewährleistet. In den frei überspannten Gebäudebereichen Kesselhaus und Rauchgasreinigung muss die Aussteifung gegen horizontale Einwirkungen über das Dach abgeleitet und vom Mittelgrat übernommen werden. Im Mittelgrat stehen für die Lastableitung in die Gründung die Treppenhäuser und drei in den Zwischenbereichen angeordnete Wandscheiben zur Verfügung. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 65 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Eine Vorbemessung hat ergeben, dass auf Grund der Federwirkung der Pfahlgründung die Einflüsse aus Erdbeben weniger massgeblich sind, als zunächst angenommen. Durch den Verzicht auf Schrägpfähle ist diese Federwirkung gegeben und die Aussteifung über den Mittelgrat ist sicher gewährleistet. 9.2 Brandschutz Alle Belange des Brandschutzes sind im Brandschutzkonzept ausführlich behandelt. Das Brandschutzkonzept behandelt die Themenkomplexe Baulicher Brandschutz o Schutzabstände o Brandabschnitte, Brandmauern o Flucht- und Rettungswege Branderkennung, Brandmeldung Brandbekämpfung o Entrauchung o Löscheinrichtungen o Löschwasserrückhaltung Abwehrender und betrieblicher Brandschutz Brandschutz während der Bauphase Alle im Brandschutzkonzept getroffenen Vorgaben werden in der weiteren Planung und Ausführung berücksichtigt. Das Brandschutzkonzept wird mit der Feuerwehr und der kantonalen Gebäudeversicherung abgestimmt. 9.3 Erdung, Blitzschutz, Potentialausgleich Das Konzept betreffend Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz wird aufgrund der Anlagenteile und auf der Basis der Baupläne erstellt. Die Ausführung erfolgt gemäss den einschlägigen Vorschriften und Richtlinien: Erden als Schutzmassnahme in elektrischen Starkstromanlage SN3755 Leitsätze SEV FundamenterderSEV SN 4113 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 66 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Leitsätze SEV Blitzschutzanlagen SEV SN 4022 Blitzschutz und Blitzschutzbauteile EN 62305 / EN 50164 Potentialausgleich und Erdung in Gebäuden mit informationstechnischen Einrichtungen EN 50310 9.3.1 Erdungskonzept: Generell gilt, dass alle leitfähigen Anlagenteile, die normalerweise unter Spannung stehen, geerdet werden müssen, um die Gefährdung von Personen durch Berührungs- und Schrittspannungen zu vermeiden und Sachschäden durch Fehler- und Erdschlussströme zu vermindern sind. Die Erdung der gesamten KVA besteht aus Fundamenterdungen des Gebäudes. Auf dem Grundsatz der Fundamenterdung werden alle entspr. Anlagenteile, Elektro-Anlagen sowie die Baukonstruktion an die Fundamenterdung angeschlossen. Die gesamte Erdung ist nach den Vorschriften des SEV zu erstellen. Das Erdungkonzept ist mit den Erdungsplänen dem ESTI zur Prüfung und Genehmigung vorzulegen. Das Erdungskonzept behandelt die Erdungen der gesamten Anlage und beinhaltet im wesentlichen: Auslegung der Erdungen in den Hochspannungsanlagen Auslegung der Erdung aller Mittelspannungsanlagen wie Generatorraum, Traforäume und MS Anlagenraum Erdung aller NS räume und Anlagen Erdung aller mechanischen Anlagenteile Erdung der Baukonstruktion etc. Gebäudeerdung 9.3.2 Potentialausgleich Der Potentialausgleich wird für alle elektrischen Anlagen gefordert. Der Potentialausgleich beseitigt Potentialunterschiede zur Verhinderung gefährlicher Berührungsspannungen. Sämtliche Metallteile sind an den Potentialausgleich anzuschliessen wie: Wasserleitungen Gasleitungen Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 67 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Kabeltrassen Lüftungs- und Klimakanäle Metallkonstruktionen Bau Mechanische Anlagenteile EMT (Elektro-Mechanische-Teile) Verfahrenstechnische Rohrleitungen Kabelschirme Etc. Im Normalfall erfolgt der Potentialausgleich mit einer Anschlusslitze von 50mm2 Kupfer mit gelb-grüner Isoliermarkierung. In Anlagenteile, wie E-Räumen etc., mit vielen Anschlüssen und gleichzeitig hoher Erdschlussströmen wird ein Aufputz- Potentialausgleichsleiter verlegt. In den E-Räumen erfolgt dieser Raumerder rund um den Raum im Doppelbodenraum, in MS – und Traforäumen innerhalb des Raumes. Die Potentialausgleichs-Schiene ist mindestens alle 10m an die Fundamenterdung anzuschliessen. Für die Erdungsanschlüsse innerhalb von Schaltanlagenräumen werden statt einfacher Fahnen einbetonierte Erdungsdosen eingesetzt. 9.3.3 Blitzschutz Der Blitzschutz teilt sich auf in äusseren Blitzschutz in inneren Blitzschutz und wird nach den SEV Leitsätzen Blitzschutz SEV SN 4022 ausgeführt. Der äussere Blitzschutz behandelt die Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdung an den Fundamenterder des Gebäudes. Ein ausreichender Blitzschutz wird über Fundamenterder und Dachfangleitungen sichergestellt. Die Dachfangleitungen werden sturmsicher auf dem Dach verlegt. Die Erdungsanlage wird an die Bewehrung der Pfahltiefgründung angeschlossen und gewährleistet somit eine funktionsfähige Erdungs- und Blitzschutzanlage. Die vorhandenen Baugrundverhältnisse lassen schliessen, dass zusätzliche Erdungsmassnahmen in Form von Ring- oder Tiefenerdern wegen des vorhandenen Grundwassers nicht notwendig sein werden. Die Funktionsfähigkeit der Erdung wird mittels Potentialmessungen nachgewiesen. Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 68 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 10 Kostenschätzung Für den gesamten bautechnischen Leistungsumfang wurden Kosten abgeschätzt. Die Abschätzung erfolgt auf der Basis früherer Projekt mit jeweils vergleichbarer Aufgabestellung. Die Abschätzung der Baumeisterarbeiten als grösster Einzelumfang erfolgte dabei unabhängig einmal in der Schweiz und einmal in Deutschland. Die Elementpreise aus den Projekten in Deutschland wurden um 15% erhöht. Das entspricht dem für 2009 ermittelten Preisniveauindex des Bundesamtes für Statistik der Schweizerischen Eidgenossenschaft für das Baugewerbe. Die Kostenabschätzungen für die Baumeisterarbeiten ergaben einen Schätzwert von ca. CHF 30 Mio. und für die Gesamtkosten Bautechnik von ca. CHF 60 Mio. (alle Kosten netto o. Mwst.). Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc Seite 69 von 70 Baugesuch RENERGIA Baubeschrieb Bautechnik 15.06.2011 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Gesamtansicht von Nordost Abbildung 2 Tabelle Geschätzte Erwartungswerte Baugrund 24 Abbildung 3 Beispiel Bemessung Pfahlfundation 26 Abbildung 4 Lage Neubau im Grundwasserstrom 28 Abbildung 5 Fundationsplan mit Konzentrationsbereich Pfähle 29 Abbildung 6 Querprofil Pfahlfundation im Grundwasserstrom 30 Abbildung 7 Querprofil Anlieferbunker im Grundwasserstrom 31 Abbildung 8 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspiegeländerungen hum 33 Abbildung 9 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspielgeländerung hunter 34 Abbildung 10 Auszug aus (U2) Ermittlung Wasserspiegeländerung hum/hunter 35 Abbildung 11 Tabelle Materialbilanz 37 Abbildung 12 Beispiel Bemessung Baugrubensicherung Ebene - 3.5 m 38 Abbildung 13 Beispiel Bemessung Baugrubensicherung Ebene - 7.0 m 38 Abbildung 14 Beispiel Situation Baugrube Bunkeranlage mit Wasserhaltung 39 Abbildung 15 Fassade Ortbeton (Maschinenhaus, Bunker, Sockelbereich 11,00m) 41 Abbildung 16 Stahlleichtbau mit Systemfassade (Kesselhaus/Bunker) 41 Abbildung 17 Querschnitt Dach (rot = Verlauf Dachhaut/Fassade) 43 Abbildung 18 Ansicht und Querschnitt Kanalbrücke 46 Abbildung 19 Nachweis Retentionsvolumen 50 Abbildung 20 Wasseraufstau ohne Drosselabfluss 51 Abbildung 21 Querschnitt Hubtor 54 Abbildung 22 Tabelle Auslegungslastfälle natürliche Lüftung Kesselhaus 61 Z:\1009_RENERGIA_Luzern\03_Planungstexte\03_Genehmigungssplanung\3_Baubeschrieb\110530_Baubeschreibung.doc 8 Seite 70 von 70
