This article deals with the analysis and evaluation of the structural behavior of segmented tower constructions in large-scale experimental investigations. For this purpose, a tower model with dry horizontal joints on a scale of approximately 1:10 is constructed and loaded. The objective of these large-scale investigations is to determine the load-bearing behavior of concrete segment towers subjected to normal force (external prestressing), bending, shear force and torsion and to derive more efficient and realistic design models. The transfer of shear stresses between individual segments is ensured by frictional resistance in the horizontal joints due to prestressing. The current design models are based on plane flange surfaces at the top and bottom of the segments as well as their ideal circular ring shape. This assumes a constant normal stress distribution for the compression connection. Within the large-scale experimental tests, findings for uneven force distribution in the horizontal joints due to prestressing and shear bending were obtained, that have a significant impact on the design models. However, for the evaluation of the results and the projection onto the real construction components, the scale effects must be urgently taken into account.
Hybride Turmkonstruktionen für Windenergieanlagen haben sich in den letzten Jahren vor allem für Anlagen mit großen Nabenhöhen etabliert. Der obere Teil derartiger Türme besteht aus Stahlsektionen, wohingegen sich der untere Teil aus vorgespannten Betonfertigteilringen zusammensetzt. Die zwangsläufig zwischen den Betonfertigteilen entstehenden Horizontalfugen werden üblicherweise als Trockenfugen ausgeführt. Aufgrund der fehlenden Ausgleichsschicht in der Fuge entstehen erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit der Fugenoberflächen. Aus Messdaten von realen Segmenten von Windenergieanlagen konnte abgeleitet werden, dass die Fugenoberflächen Ungenauigkeiten hinsichtlich der Querschnittsform und Ebenheit aufweisen. Mittels numerischer Simulationen wurde der Einfluss dieser Imperfektionen auf das Fugentragverhalten unter kombinierter Belastung aus Vorspannung, Biegung und Torsion untersucht. Es zeigt sich, dass in Abhängigkeit von der Imperfektionsart und vom Vorspanngrad Imperfektionen das Fugentragverhalten erheblich beeinflussen können.
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