As basements of offshore wind turbines (OWTs) in deep water (>50 m), jacket structures are an economic alternative to monopiles. For this reason, the structural durability of jackets has become more important. In such structures, welded tubular joints are weak points for fatigue design. The harmful effect of tensile residual stresses in welding joints is well known. For these reasons, the residual stresses and the loading stresses of offshore jacket structures were determined by X-ray diffraction (XRD) using a mobile diffractometer. This allows us to directly determine the load stress at the fatigue-critical locations, namely at the weld toe at the testing rig. High tensile residual stresses up to 250 MPa were determined in a welded (and unloaded) condition. At a loaded structure (10,000 load cycles), a lower residual stress level was determined. During loading, a local increase in the stress at the welded joint that is between 1.4 and 4 times higher than the applied nominal stress was determined. Furthermore, it is shown that additional treatment (grinding and clean blasting) influences the local stress state significantly.
Suction Buckets sind etablierte Gründungselemente für Offshore‐Öl‐ und ‐Gasplattformen, die bisher in der Offshore‐Windindustrie nur vereinzelt eingesetzt wurden. Diese Fundamente können zusammen mit der Unterstruktur installiert werden, wodurch zusätzliche Offshore‐Operationen wie das Grouting von Transition Pieces oder von Jacket‐Beinen vermieden werden. Außerdem werden bei der Installation von Suction Buckets, im Gegensatz zu Pfahlgründungen, minimale akustische Emissionen erzeugt, sodass zusätzliche schallreduzierende Maßnahmen überflüssig sind. Aus diesen Gründen gelten Suction Buckets als eine praktikable und potenziell kostengünstige Gründungslösung für Offshore‐Windenergieanlagen (OWEA). Das Forschungsvorhaben ProBucket wurde 2020 initiiert und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Durch die geplanten vielfältigen physikalischen und numerischen Untersuchungen strebt das Vorhaben an, die Unsicherheiten der existierenden Bemessungsverfahren zu verringern. In diesem Beitrag werden die aktuellen Herausforderungen zum Design und zur wirtschaftlichen Umsetzung von Suction Buckets für OWEA erläutert. Darüber hinaus werden die Forschungsaktivitäten von ProBucket beschrieben.
Tragstrukturen von Windenergieanlagen sind längst Serienprodukte. Allein in der deutschen Nord‐ und Ostsee sind mittlerweile etwa 1 350 Offshore‐Windenergieanlagen (OWEA) installiert. Die großen Dimensionen, die hohen dynamischen Beanspruchungen und die spezifischen Umgebungsbedingungen offshore sind besonders herausfordernd und im Grenzbereich dessen, was Bemessungsvorschriften abdecken. Dennoch treten an Tragstrukturen bisher wenige schwerwiegende Schäden auf. Dies ist selbstredend positiv, bedeutet auf der anderen Seite aber auch, dass möglicherweise Potenzial besteht, die Strukturen schlanker auszulegen. Der Kostendruck erfordert es, diese Traglastreserven genauer zu quantifizieren und Potenziale aufzuzeigen. Insbesondere großmaßstäbliche Versuche bieten die Möglichkeit, Konstruktion und Auslegung individueller und damit effizienter zu gestalten. Seit 2014 werden im Testzentrum Tragstrukturen Hannover (TTH) großmaßstäblich Komponenten und Bauteile analysiert, geprüft und damit Berechnungsgrundlagen validiert. In diesem Beitrag werden wesentliche Ergebnisse aus der Projektbearbeitung der jüngeren Vergangenheit vorgestellt. Die betrachteten Projekte adressieren die Erarbeitung von Turmkonzepten in Stahlbauweise für große Nabenhöhen, die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens dickwandiger Schweißkonstruktionen auch unter dem Aspekt des Korrosionsschutzes und die Untersuchung eines Structural‐Health‐Monitoring‐Systems zur Überwachung der Zuverlässigkeit von Grout‐Verbindungen.
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