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Tuesday, September 17, 2019, Saal 2 1:00 PM Stahlbau I |
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Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Schwingfestigkeit von Schweißdetails in Stahlrohrtürmen moderner Windenergieanlagen |
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Andreas Gericke / Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Ralf Glienke* / Hochschule Wismar, Bereich Maschinenbau / Verfahrens- und Umwelttechnik, Deutschland Filip Wegener/ Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik, Deutschland Knuth-Michael Henkel/ Universität Rostock, Deutschland Frithjof Marten/ Nordex Energy GmbH, Deutschland Adolf Hobbacher/ Jade Hochschule Wilhelmshaven, Deutschland |
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In den letzten Jahrzehnten haben sich die technische Entwicklung und das Größenwachstum der Windenergieanlagen (WEA) an Land rasant gestaltet. Moderne WEA weisen Turmkonstruktionen mit Nabenhöhen von mehr als 120 Metern auf. Es wird davon ausgegangen, dass ab einer Nabenhöhe von 100 Metern mit jedem Meter mehr eine Steigerung der Windernte um 0,5 - 1 % zu erzielen ist, womit ein wirtschaftlicher Anlagenbetrieb an Schwachwindstandorten möglich wird. Infolge des Transports vom Werk zum Errichtungsstandort sind allerdings geo¬metrische Beschränkungen zu beachten, die sich vor allem aus der Durchfahrtshöhe von Brücken ergeben. Der Außendurchmesser von klassischen Stahlrohrtürmen ist aus Transportgründen regelmäßig auf 4,30 Meter beschränkt. Das Größenwachstum für klassische Rohrtürme kann durch die Betriebsführung (Soft-Soft-Technologie) oder zusätzlich durch die Längsteilung der unteren Segmente zur Erhöhung des Turmfußmessers erreicht werden. Für derartige Türme wird häufig der Nachweis der Ermüdungssicherheit maßgebend, woraus sich die Anforderung der Schwingfestigkeitssteigerung für Schwei߬details der Turmwand (S355, t = 15 bis 70 mm) ergibt. Intensive Forschungsbemühungen, an denen sich die Verfasser maßgeblich beteiligen, widmen sich dieser Problemstellung. Der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit ist mit der bevorstehenden Einführung der Normenreihe DIN 18803 (Tragstrukturen für Windenergieanlagen und Plattformen - Teil 3: Stahlbauten) auf das Basis von Nennspannungen i. V. m. EN 1993-1-9, aber auch erstmalig nach dem Kerbspannungs-konzept möglich. Die Verfasser berichten zu neuen experimentellen Untersuchungen an Schweißdetails großer Wandstärken (bis 40 mm). Ferner werden numerische Unter-suchungen für die Bewertung der Schwingfestigkeit nach den örtlichen Konzepten (Struktur- und Kerbspannungskonzept) aus der Sicht des praktischen Ingenieurs vorgestellt und mit der Versuchsbasis (Kerbfall auf der Basis von Nennspannungen) verglichen. Schlussendlich sollen Maßnahmen zur Steigerung der Schwingfestigkeit aufgezeigt werden, die derzeit in Hinblick auf eine Zertifizierbarkeit untersucht werden. |