Hybridturm – eine Turmvariante mit Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen

Als Hybridtürme werden Konstruktionen bezeichnet, die sich aus zwei unterschiedlichen Bauweisen oder Materialien zusammensetzen, wie. z.B. Beton und Stahl. Häufig bestehen sie aus einem unteren Betonschaft der vorgespannt wird und einem aufgesetzten Stahlschaft mit mehreren Rohrsektionen.

Insbesondere bei Windenergieanlagen ist die Turmhöhe ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit. Umso höher die Anlagen errichtet werden können desto größer ist der Ertrag an Windenergie. Allerdings muss mit steigender Nabenhöhe auch der Turmfußdurchmesser vergrößert werden, um die Standsicherheit noch gewährleisten zu können.

Der Turmfußdurchmesser wird jedoch durch Transportbedingungen auf der Straße auf ca. D = 4.3 m begrenzt. Deshalb werden jenseits von 100 m Nabenhöhe vorwiegend Hybridtürme eingesetzt, deren unterer Betonschaft vor Ort gefertigt wird oder aus einzelnen im Werk gefertigten Teilen zusammengesetzt wird.

Der beispielhaft dargestellte Hybridturm vom Typ VENTUR besitzt im Bereich des Betonschafts einen achteckigen Polygonquerschnitt als Grundrissform und verläuft über die Höhe konisch zu. Das Oktagon wird aus mehreren wandartigen Betonfertigteilen zusammengesetzt, die sich stetig nach oben verjüngen. Die einzelnen Wandelemente werden im Werk unter kontrollierten Bedingungen vorgefertigt und anschließend auf die Baustelle transportiert.

Hybridturm VENTUR

Die Montage auf der Baustelle erfolgt mit der von der Fa. Drössler GmbH Umwelttechnik aus Siegen entwickelten Kletterbauweise. Die Vorspannung der Betonfertigteile wird über externe Spannkabel realisiert, die entlang der inneren Turmwand verlaufen. Der hochfeste Beton ermöglicht verkürzte Fertigungszeiten und ein Erscheinungsbild in Sichtbetonqualität.

Anhand der Abbildungen wird die Auslegung des Spannsystems verdeutlicht, wobei mit Hilfe eines 3D-Modells jedes einzelne Spannglied überprüft wird. Die Spannungsänderungen auf der Biegedruck- und Biegezugseite werden in Abhängigkeit von dem einwirkenden Biegemoment analysiert und in Diagrammform ausgewertet.

Modell des Turmfußes mit Fundament
Spannungsverläufe in den Spanngliedern

Anhand der Abbildungen wird die Auslegung des Spannsystems verdeutlicht, wobei mit Hilfe eines 3D-Modells jedes einzelne Spannglied überprüft wird. Die Spannungsänderungen auf der Biegedruck- und Biegezugseite werden in Abhängigkeit von dem einwirkenden Biegemoment analysiert und in Diagrammform ausgewertet.

Leistungen

Die SKI Ingenieurges. mbH begleitet diese Onshore-Entwicklungen mit folgenden Leistungen:

  • Entwurf und Bemessung von Tragstrukturen
  • Berechnung von Windlasten in Kombination mit anderen Einwirkungen
  • Spannungs- und Stabilitätsnachweise für “Primary and Secondary Steel”
  • Nachweise im Grenzzustand der Ermüdung
  • Entwicklungsarbeiten in zusammenhang mit neuartigen Tragstrukturen
  • Detailnachweise für Schweis- und Schraubkonstruktionen
  • Nachweis von vorgespannten Tragstrukturen
  • Bemessung von Flach und Tiefgründungen
  • Konzeptstudien für neuartige Gründungsstrukturen
  • Statisch-konstruktive Begleitung bei Zertifizierungen 
Installation einer WEA mit Hybridturm
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Beratende Ingenieure

Ingenieurkammer Niedersachsen

Sachverständigenbeirat

Bundesverband der Windenergie