Torsionstragverhalten segmentierter Turmkonstruktionen für Windenergieanlagen

Abstract

Bei der weiteren Kostensenkung der Windstromerzeugung haben sich in den letzten Jahren sogenannte Hybridturme erfolgreich etabliert. Der untere Teil dieser Turmstrukturen besteht aus aufeinander gestapelten Betonfertigteilringen, die mit dem aufgesetzten Stahlturm verbunden sind. Mit der neuen Turmgeneration zerlegen vertikale Fugen die Betonsegmente in kleinere Komponenten, sodass Halbschalen einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung der Transportkosten und des Montageaufwands leisten. Dieser Artikel beschäftigt sich mit numerischen Voruntersuchungen zum Vergleich der Torsionstragfähigkeiten von konventionellen Kreisring- und geteilten Halbschalenkonstruktionen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Torsionstragverhalten zusammengesetzter Halbschalen deutlich komplexer ist. Die Auswertung der Verdrehsteifigkeiten zeigt, dass die geteilten Segmente lediglich geringfügig kleinere Tragfähigkeiten aufweisen. Das Verhältnis von Reibbeiwert zu Vorspannung wird dabei als signifikante Einflussgröße für die Ermittlung der Fugentragfähigkeit identifiziert.

In recent years, so-called hybrid towers have been successfully established themselves in the further cost reduction of wind power generation, especially for large hub heights. The lower part of these tower structures consists of stacked concrete ring segments whereas the upper part is composed of steel sections. With the new generation of towers, vertical joints divide the concrete segments into even smaller components, so that half shells increase transportability and reduce installation effort. This paper deals with numerical investigations to compare the torsional load capacities of conventional circular rings with half shell constructions. The results indicate that the torsional load bearing behaviour of composite half shells is much more complex. The evaluation of the torsional stiffness shows that the divided segments have only a slightly reduced load carrying capacity. The ratio of friction coefficient to prestressing level is identified as a significant factor for determination of joint load bearing capacity.