Windenergieanlagen in Stahlbeton‐ und Spannbetonbauweise

Grünberg, Jürgen; Göhlmann, Joachim

doi:10.1002/9783433601013.ch2

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“…Kommt es jedoch im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) zu einem Aufklaffen der Fuge, sind gemäß die ertragbaren Schubspannungen nach der Saint‐Venant'schen Torsionstheorie zu ermitteln und es kommt so zu einem sehr starken Abfall der zulässigen Torsionstragfähigkeit. Wegen des offenen Querschnitts in der Fuge kann sich nach dieser Theorie kein umlaufender Schubfluss mehr einstellen.…”

Section: Stand Des Wissensunclassified

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Zum Torsionstragverhalten extern vorgespannter Kreissegmente mit trockenen Fugen

Hartwig

Marx

2017

Beton und Stahlbetonbau

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Im Turmbau von Windenergieanlagen haben sich insbesondere bei großen Turmhöhen Beton‐ oder Hybridtürme etabliert, welche durch ihre bessere Transportfähigkeit die traditionellen Stahltürme abgelöst haben. Speziell die Fertigteilbauweise bringt jedoch aufgrund der erforderlichen Fugen Fragestellungen mit sich, welche durch die derzeitigen Modelle und Berechnungsansätze nicht zufriedenstellend gelöst werden. Bei der Ausbildung sogenannter Trockenfugen (Horizontalfugen) zwischen den Segmenten erfolgt die Kraftübertragung der Querkräfte und Torsionsmomente ausschließlich über die Reibung in der Fuge, wobei der Reibwiderstand durch die externe Vorspannung und den Reibbeiwert erzeugt wird. Die Querkrafttragfähigkeit in der Fuge ermittelt sich über einen linearen Ansatz, wonach die zulässige Querkraft der Vorspannkraft, multipliziert mit dem Reibbeiwert, entspricht. Für die Übertragung der Torsionsmomente erfolgt die Berechnung nach den bekannten Torsionstheorien nach Bredt und Saint‐Venant, wonach die Fuge, solange diese überdrückt ist, ein sehr großes Torsionsmoment übertragen kann. Kommt es jedoch im Grenzzustand der Tragfähigkeit zum Aufklaffen der Fuge, fällt das zulässige Moment um ein Vielfaches ab und wird somit zu einem Grenzkriterium in der Bemessung des Turms. Nach aktuellen Untersuchungen beschreiben diese Ansätze das Trag‐ und Verformungsverhalten einer solchen Fuge unzutreffend, woraus sich in der Bemessung sowohl ein Unsicherheitsbereich, aber auch ein sehr großes ungenutztes Potenzial ergibt.

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Section: Stand Des Wissensunclassified

“… Bemessungsansatz nach für geschlossene und klaffende Fugen Calculation methods according to for closed and gaped joints …”

Section: Stand Des Wissensunclassified

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Zum Torsionstragverhalten extern vorgespannter Kreissegmente mit trockenen Fugen

Hartwig

Marx

2017

Beton und Stahlbetonbau

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“…Diese Bauweise stellt für Türme mit besonders großen Nabenhöhen eine wirtschaftliche Bauweise dar. Die Segmente für den unteren Spannbetonbereich des Turms können durch deren senkrechte Teilung in Halbschalensegmente mit großen Gesamtdurchmessern auf die Baustelle geliefert werden . Die geteilten Segmente des Turms werden durch verschiedene herstellerspezifische Methoden kraftschlüssig verbunden, was einen entsprechenden Aufwand auf der Baustelle bedeutet.…”

Section: Introductionunclassified

“…Die untersuchten Biegemomente entstehen durch die regulären Windbelastungen auf die Turbine und den Turm der WEA. Infolge einer schrägen Anströmung oder durch ungleichmäßig gepitchte Flügel kommt es zusätzlich zu bemessungsrelevanten Torsionsmomenten .…”

Section: Introductionunclassified

Torsionstragverhalten eines Segmentturms mit alternativer Fugenausbildung

Hartwig

Bock

Göhlmann

et al. 2018

Beton und Stahlbetonbau

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Eine Weiterentwicklung der zurzeit gängigsten Herstellungsart von Segmenttürmen für Windenergieanlagen stellt die veränderte Ausbildung der entstehenden Fugen dar. Die seit vielen Jahren für die Horizontalfugen verwendete Trockenfuge, welche ohne eine Ausgleichsschicht durch Epoxid‐ oder Zementmörtel auskommt, soll auch für die senkrechten Fugen verwendet werden. Die Ebenheit in den Fugen wird über eine hochpräzise CNC‐Fräse hergestellt und dadurch die Dichtigkeit der Konstruktion sowie die flächige Kraftübertragung sichergestellt. Die in diesem Artikel durchgeführten numerischen Untersuchungen zeigen die durch die neuartige Konstruktion entstehenden Veränderungen in der Lastabtragung und der Tragfähigkeit. Für diese Konstruktionsart existieren derzeit keine allgemeingültigen Bemessungsansätze, welche die Veränderung des Querschnitts vom geschlossenen Kreisringsegment zu zwei „offenen“ Halbkreisringsegmenten berücksichtigen.

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Zyklisch belastete Betonstrukturen

Urban

Strauß²,

Macho³

et al. 2012

Bautechnik

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Bei Ermüdungsnachweisen von Betonstrukturen, vor allem im Bereich Offshore, wird die schrittweise Degradation von Materialparametern oftmals nicht berücksichtigt. Eine Auswirkung dieser Schädigung des Materials in Teilbereichen des Betonquerschnitts in Abhängigkeit des Belastungszustands ist eine Spannungsumlagerung innerhalb des Querschnitts und somit die Verlängerung der theoretischen Nutzungsdauer der Betonstruktur. Beton wird in seinen Eigenschaften mithilfe von Materialparametern näher bestimmt. Ein sehr wichtiger Materialparameter ist der E‐Modul, auch Elastizitätskoeffizient genannt. Ein Weg, die Schädigung des Materials in einer FE‐Analyse zu berücksichtigen, ist die schrittweise Anpassung und Minimierung des E‐Moduls. Um ein Bauwerk zu bemessen, seinen internen Spannungsverlauf oder sein Verformungsverhalten vorherzusagen, ist es somit von großer Wichtigkeit, diesen Parameter genau zu bestimmen, seine Veränderung mit der Zeit und aufgrund seiner Belastungshistorie zu kennen. In diesem Beitrag wird zusätzlich zur Robustheits‐ und Redundanz‐Definition auch eine Lebenszeitberechnung des Strabag‐Testfundaments in Cuxhaven nach Model Code 1990 für die geplanten Ermüdungsversuche mit realistisch verändertem E‐Modul ausgeführt. An der Fallstudie Cuxhaven wird mithilfe eines linearen, iterativen Modellbildungsprozesses die Nutzung der Robustheit des Systems für die Verlängerung der verbleibenden Nutzungsdauer gezeigt. Concrete structures under cyclic loading – robustness and redundancy considerations for residual lifetime optimization Concerning fatigue analysis of concrete structures, especially in offshore areas, the continuous degradation of material parameters is not taken into account. One effect of the damaged material structure in parts of the concrete cross section is the stress redistribution from highly loaded (damaged) areas to low loaded (undamaged) areas and therefore an elongation of the theoretical residual service life. Concrete is described by the use of material parameters. A very important parameter is the E‐modulus, also called the modulus of elasticity. A possibility to consider the degradation process within the material concrete is the gradual adaption and minimization of the E‐modulus. In order to analyze and dimension a structure, to predict the internal stress distribution and deflection behavior, it is very important to specify this parameter and to know the variation according loading history and time. In addition to robustness and redundancy definition given in this article, a life time calculation of the Strabag gravity base test foundation in Cuxhaven according Model Code 1990 for the planned fatigue tests with realistic reduction of E‐Modulus is performed. Concerning the case study “Cuxhaven” the use of system robustness in order to extend the residual service life is been demonstrated by means of a linear iterative modeling process.

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Windenergieanlagen in Stahlbeton‐ und Spannbetonbauweise

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Zum Torsionstragverhalten extern vorgespannter Kreissegmente mit trockenen Fugen

Zum Torsionstragverhalten extern vorgespannter Kreissegmente mit trockenen Fugen

Torsionstragverhalten eines Segmentturms mit alternativer Fugenausbildung

Zyklisch belastete Betonstrukturen

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