Innovatives Betonfertigteilkonzept mit optimierter Fugenausbildung für besonders hohe Windenergieanlagen

Figure: Garg et al.

Abb. 1 Größenentwicklung von Onshore-Windenergieanlagen in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2015

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Abb. 3 Allgemeiner Turmaufbau und Fertigteilgeometrie

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Abb. 2 Entwurf einer möglichen Horizontalfuge zwischen den Eckelementen

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Abb. 4 Aufgeklappter Probekörper

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Abb. 5 Probekörper und Versuchsumgebung

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Abb. 6 Probekörper mit Vorspanneinrichtung

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Abb. 7 Übersicht Versuchskörper im Einbauzustand

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Abb. 8 Bruchbild Vorversuch 1 nach Versagen Last: 1535 kN

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Abb. 9 Näherungsfunktion der kraftabhängigen Verformung

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Abb. 10 Verlauf der Schubsteifigkeit der Versuchskörper

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Abb. 11 Einsetzten des vierten Fertigteils der zweiten Ebene des Mockup-Turms

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Abb. 12 Einfluss der Schubsteifigkeit in den Horizontalfugen im Eck- und Wandbereich auf die maximale Schraubenlast

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Abb. 13 Gegenüberstellung der Optimierungsziele bei einer Belastung um die 45°-Achse (s. Abb. links)

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Abb. 14 Gegenüberstellung der Optimierungsziele bei einer Belastung um die 0°-Achse (s. Abb. rechts)

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Für sehr hohe Windenergieanlagen sind hybride Konstruktionen aus Betonfertigteilen und aufgesetztem Stahlrohrturm wirtschaftlich. Das Konzept des PCC Tower von Tubularis ist für den internationalen Windmarkt geeignet und setzt auf kleinformatige Betonfertigteile, die in nicht spezialisierten Werken baustellennah hergestellt werden können. Die Konzeption der Segmentfugen entwickelte die Hochschule Mainz.

1. Einleitung

Die Windenergie ist treibende Kraft bei der Umsetzung der Energiewende und produzierte 2017 bereits 49 % der gesamten erneuerbaren Energien. Sie stellte dabei 16 % der Bruttostromerzeugung in Deutschland sicher. Die Onshore-Windenergie machte 83 % der produzierten Windenergie aus [1][2]. Die durchschnittliche Nabenhöhe neu installierter Windenergieanlagen betrug 2017 deutschlandweit 129,1 m. Diese Anlagen wurden im Durchschnitt mit einem Rotordurchmesser von 113,8 m ausgerüstet und stellten eine Leistung von 2,9 MW [3].

Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass sich die...