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Tragverhalten und Ermüdungsfestigkeit von Sandwichtürmen für Windenergieanlagen

Shaker,
Buch
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Kurzbeschreibung

Die Leistung und Größe von Windenergieanlagen ist in den letzten Jahren immer weiter angestiegen. Damit erhöhen sich zwangsläufig auch die Anforderungen an die Turmkonstruktionen, die bislang als Stahlrohr-, Spannbeton- oder Fachwerkturm zur Ausführung kommen. Als Alternative dazu werden in dieser Arbeit mehrere Varianten von Sandwichtürmen untersucht, mit denen die Schalenstabilität und Tragfähigkeit gesteigert werden können. Eine Sandwichturmsektion besteht dabei grundsätzlich aus einem stählernen Innen- und Außenrohr, die durch einen dazwischen liegenden Verbundwerkstoff vollflächig ausgesteift werden. Als Verbundwerkstoffe können pumpfähige Elastomere, Epoxidharze und Vergussmörtel zum Einsatz kommen, die vom Turmfuß aufsteigend in den Ringspalt gefüllt werden. Neben der Steifigkeit und Druckfestigkeit der Füllmaterialien ist deren Verbundfestigkeit von essentieller Bedeutung für das Tragverhalten des Sandwichquerschnitts, der ohne zusätzliche Verbundmittel auskommen soll.
Für die neuen Sandwichturmsektionen wurden analytisch die Querschnittstragfähigkeiten für Axial- und Biegebeanspruchungen bestimmt. Die elastische Momententragfähigkeit erhöht sich um bis zu 30% gegenüber einer Stahlturmsektion mit gleichem Stahleinsatz, weil sich das Füllmaterial in der Kernschicht am Lastabtrag auf der Biegedruckseite beteiligt. Ferner wurde die Schalenstabilität mit der Theorie für laminierte Kreiszylinderschalen untersucht. In Ergänzung fanden Beulversuche an Sandwichzylindern und begleitende numerische Beulanalysen statt, um ein Nachweiskonzept für das Schalenbeulen vorschlagen zu können. Die Schalenstabilität konnte bei entsprechend großer Dicke und Steifigkeit der Kernschicht soweit gesteigert werden, dass die Streckgrenzen des Innen- und Außenrohrs voll ausgenutzt werden. Damit ist prinzipiell auch der Einsatz von höherfesten Stählen für Türme von Windenergieanlagen denkbar. Zum Beispiel kann die Stahltonnage durch die Verwendung eines S460 um 50% gegenüber einer Variante mit einem S235 reduziert werden. Im Vergleich zu einer Stahlturmsektion sind dann trotz des zusätzlichen Kernschichtmaterials noch Einsparungen beim Gesamtgewicht möglich.

Details
Schlagworte

Titel: Tragverhalten und Ermüdungsfestigkeit von Sandwichtürmen für Windenergieanlagen
Autoren/Herausgeber: Christian Keindorf
Aus der Reihe: Schriftenreihe des Instituts für Stahlbau der Universität Hannover
Ausgabe: 1., Aufl.

ISBN/EAN: 9783832287917

Seitenzahl: 319
Format: 21 x 14,8 cm
Produktform: Buch
Gewicht: 479 g
Sprache: Deutsch

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