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Optimierte modulare Bauweise von Wind­ener­gie­an­la­gen mit Betonfertigteilen

Türme für Windenergieanlagen werden bevorzugt aus Stahlbetonfertigteilen zusammengesetzt, auf die abschließend ein Stahlrohrturm aufgesetzt wird. Dabei werden die Fertigteile nicht miteinander Verschraubt, sondern trocken aufeinandergestapelt und mit Spanngliedern in vertikaler Richtung zusammengespannt. Da die Anlagen stetig höher und die Rotordurchmesser immer größer werden erhöhen sich auch die Beanspruchungen aus Wind mit jeder neuen Anlagengeneration. Bläst beispielsweise eine Windböe nur auf eine Rotorhälfte, so erfährt der Turm nicht nur Biegung, sondern auch Torsion. Infolge Torsion verdreht sich der Turm um seine eigene Achse, der Turm verdrillt. Die gleichzeitig auftretende Biegung kann, je nach Auslegung klaffende Fugen hervorrufen, die wiederum den Torsionsabtrag über die Segmentfugen hinweg erschweren.

Die bestehenden Nachweiskonzepte zum Torsionstragverhalten trockener Fugen in Kombination mit anderen Beanspruchungen sind entweder zu ungenau oder zu konservativ um mit dem Fortschritt des Anlagenbaus und den damit verbundenen hohen Lasten mithalten zu können. An der Hochschule Mainz wird daher im Rahmen von InnoProm zum Torsionstragverhalten vorgespannter Segmenttürme geforscht. Der Promovend Lutz Loh entwickelte dabei ein Nachweisverfahren für unter Torsion und Biegung stehende Segmentfugen auf Grundlage der Theorie der Wölbkrafttorsion.  Diese wurde bisher vordergründig im Stahlbau angewandt. Eine Anwendung im Massivbau, bzw. für Fugenkonstruktionen ist derzeit einmalig. Das Forschungsvorhaben ist bereits weit fortgeschritten, sodass bereits Versuchsdaten zur Verifikation des Nachweisverfahrens nachgerechnet werden konnten. Die Nachrechnung, der an der Universität Hannover durchgeführten Versuche, haben eine sehr gute Übereinstimmung gezeigt.

    

Die kooperative Promotion ist gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), kofinanziert vom Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur Rheinland-Pfalz.

Veröffentlichungen

Torsionstragverhalten von Betonhohlquerschnitten in geschlossenen und klaffenden Segmentfugen

Teil 1: Eine Nachweisführung gemäß Elastizitätstheorie

Teil 2: Die Umlagerung der Torsionsschubspannungen

Team

Lutz Loh
Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter 
Bauingenieurwesen 
Fachbereich Technik

Hochschule Mainz
55128 Mainz

Tel. 06131 628-1370
E-Mail: lutz.loh (at) hs-mainz.de

Prof. Dr.-Ing. Andreas Garg
Professor für Tragwerksplanung
Fachbereich Techik

Hochschule Mainz
55128 Mainz

Tel. 06131 628-1321
E-Mail: andreas.garg (at) hs-mainz.de
Internet: http://technik.hs-mainz.de

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mark
Leiter des Lehrstuhls für Massivbau

Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Ruhr-Universität Bochum
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

Tel. 0234 32 22700 / 25980 
E-Mail: massivbau (at) rub.de
Internet: http:/www.massivbau.rub.de

Projektpartner