Publikationen

Keindorf, C.; Bülow, T.; Kaschner, H.

Traglastversuche an Großprüfkörpern für modulare Polygonturmsektionen von Windenergieanlagen Artikel

In: Stahlbau, Bd. 93, Ausg. 5/24, S. 357-372, 2024, ISSN: 0038-9145 (print); 1437-1049 (online), (Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet).

Abstract | BibTeX

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title = {Traglastversuche an Gro\sspr\"{u}fk\"{o}rpern f\"{u}r modulare Polygonturmsektionen von Windenergieanlagen},

author = {C. Keindorf and T. B\"{u}low and H. Kaschner

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year  = {2024},

date = {2024-05-10},

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journal = {Stahlbau},

volume = {93},

issue = {5/24},

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abstract = {Bei der Bemessung von Stahlt\"{u}rmen f\"{u}r Onshore-Windenergieanlagen f\"{u}hren oftmals Stabilit\"{a}ts- und Erm\"{u}dungsnachweise infolge der hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen zu gro\ssen Turmabmessungen. Aufgrund der Steigerung von Nennleistung und Nabenh\"{o}he f\"{u}r Windturbinen m\"{u}ssen auch die Dimensionen bei den Tragstrukturen erh\"{o}ht werden. Einige Anlagentypen erfordern mittlerweile einen Turmfu\ssdurchmesser von \> 4,5 m. In diesen Durchmessern lassen sich Turmsektionen auf der Stra\sse nicht mehr (wirtschaftlich) transportieren. Daher sind vermehrt modulare Bauweisen entwickelt worden, wobei die Stahlsektionen aus l\"{a}ngsgeteilten Segmenten bestehen, die auf der Baustelle endmontiert werden. Des Weiteren stellt die Verbindungstechnik f\"{u}r turmartige Bauwerke immer wieder eine neue Herausforderung dar, wenn gr\"{o}\ssere Windenergieanlagen geplant werden. Als technische Alternative zu den bisherigen Turmkonfigurationen wird ein Konzept f\"{u}r einen modularen Polygonturm vorgestellt, dessen Plattensegmente entlang der L\"{a}ngskanten \"{u}ber Strangpressprofile verbunden werden sollen, sodass am Standort keine weiteren Schraub- oder Schwei\ssverbindungen erforderlich sind. Durch diese innovative Verbindungstechnik und die l\"{a}ngsorientierte Fertigung von ebenen Turmsegmenten sollen Umformprozesse und teilweise auch Schwei\ssprozesse w\"{a}hrend der Fertigungsphase eingespart werden, die bislang bei den rohrf\"{o}rmigen Stahlt\"{u}rmen erforderlich sind. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde die technische Machbarkeit eines modularen Polygonturms f\"{u}r eine Anlagenklasse mit 10 MW Nennleistung und 200 m Nabenh\"{o}he analysiert, um L\"{o}sungsans\"{a}tze f\"{u}r die n\"{a}chste Generation von Onshore-Windenergieanlagen anbieten zu k\"{o}nnen. F\"{u}r eine fiktive Referenz-Windenergieanlage wurden Lastf\"{a}lle generiert, um Bemessungen f\"{u}r die Turmsektionen durchf\"{u}hren zu k\"{o}nnen. Auf Basis der berechneten Turmabmessungen wurde ein Versuchsprogramm erstellt und es wurden Traglastversuche an Gro\sspr\"{u}fk\"{o}rpern im Ma\ssstab 1 : 10 durchgef\"{u}hrt. In diesem Aufsatz werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen vorgestellt, wobei die Traglasten der einzelnen Turmkonfigurationen miteinander verglichen und die Versagensmechanismen erl\"{a}utert werden.},

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Bei der Bemessung von Stahltürmen für Onshore-Windenergieanlagen führen oftmals Stabilitäts- und Ermüdungsnachweise infolge der hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen zu großen Turmabmessungen. Aufgrund der Steigerung von Nennleistung und Nabenhöhe für Windturbinen müssen auch die Dimensionen bei den Tragstrukturen erhöht werden. Einige Anlagentypen erfordern mittlerweile einen Turmfußdurchmesser von > 4,5 m. In diesen Durchmessern lassen sich Turmsektionen auf der Straße nicht mehr (wirtschaftlich) transportieren. Daher sind vermehrt modulare Bauweisen entwickelt worden, wobei die Stahlsektionen aus längsgeteilten Segmenten bestehen, die auf der Baustelle endmontiert werden. Des Weiteren stellt die Verbindungstechnik für turmartige Bauwerke immer wieder eine neue Herausforderung dar, wenn größere Windenergieanlagen geplant werden. Als technische Alternative zu den bisherigen Turmkonfigurationen wird ein Konzept für einen modularen Polygonturm vorgestellt, dessen Plattensegmente entlang der Längskanten über Strangpressprofile verbunden werden sollen, sodass am Standort keine weiteren Schraub- oder Schweißverbindungen erforderlich sind. Durch diese innovative Verbindungstechnik und die längsorientierte Fertigung von ebenen Turmsegmenten sollen Umformprozesse und teilweise auch Schweißprozesse während der Fertigungsphase eingespart werden, die bislang bei den rohrförmigen Stahltürmen erforderlich sind. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde die technische Machbarkeit eines modularen Polygonturms für eine Anlagenklasse mit 10 MW Nennleistung und 200 m Nabenhöhe analysiert, um Lösungsansätze für die nächste Generation von Onshore-Windenergieanlagen anbieten zu können. Für eine fiktive Referenz-Windenergieanlage wurden Lastfälle generiert, um Bemessungen für die Turmsektionen durchführen zu können. Auf Basis der berechneten Turmabmessungen wurde ein Versuchsprogramm erstellt und es wurden Traglastversuche an Großprüfkörpern im Maßstab 1 : 10 durchgeführt. In diesem Aufsatz werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen vorgestellt, wobei die Traglasten der einzelnen Turmkonfigurationen miteinander verglichen und die Versagensmechanismen erläutert werden.

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Keindorf, C.; Wagner, D.; Hartmann, K.

Einfluss des sequentiellen Anziehens von großen Schrauben bei gerammten Ringflanschverbindungen Artikel

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