Windkraftanlage mit Fachwerksegment aus faserbewehrten Formholzrohren
Kundenprojekt
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Windkraftanlage mit Fachwerksegment aus faserbewehrten Formholzrohren (© Tom-Egmont Werner / STM)
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Windkraftanlage mit Fachwerksegment aus faserbewehrten Formholzrohren (© Tom-Egmont Werner / STM)
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Fachwerksegment aus faserbewehrten Formholzrohren im oberen Bereich des Turms (© Tom-Egmont Werner / STM)
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Montage des Fachwerksegments aus faserbewehrten Formholzrohren (© TU Dresden)
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3D-Modell des Fachwerkturms (links) und Normalkräfte (rechts) in RSTAB (© TU Dresden)
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3D-Modell des Fachwerkturms in RSTAB (© TU Dresden)
Auf dem Firmengelände der STM Montage GmbH in Lunzenau wurde ein innovatives Forschungsprojekt realisiert: Eine Windkraftanlage auf einem Fachwerkturm, dessen oberstes Segment aus glasfaserbewehrten Formholzrohren besteht.
| Förderer Forschungsprojekt |
Zukunftsinitiative Mittelstand (ZIM) Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Förderkennzeichen: KF 2132403WZ3 |
| Entwurf, Tragwerksplanung, Ausführung |
Technische Universität Dresden tu-dresden.de |
| Ausführung und Montage |
STM Montage GmbH www.stm-montage.de |
Modell-Parameter
Modell
Die dünnwandigen Holzrohre haben ein geringes Eigengewicht und besitzen gute dynamische Eigenschaften. Dadurch wird zum einen die Materialeffizienz und das Schwingungsverhalten verbessert, zum anderen wird der Widerstand gegen Materialermüdung erhöht.
Verantwortlich für u. a. den Entwurf und die Bemessung des Fachwerkturms war die Technische Universität Dresden. Bei der Bemessung kam dabei das Stabwerksprogramm RSTAB zum Einsatz.
Konstruktion
Der Fachwerkturm ist insgesamt 32 m hoch und trägt die Windkraftanlage mit einer Leistung von 10 kW. Die untersten ca. 18,5 m der Konstruktion bestehen aus Stahlrohren S235. Darauf wurde das ca. 11 m lange Fachwerksegment mit den Formholzrohren d = 240 mm und Stahlrohrdiagonalen aufgesetzt.
Die Formholzrohre bestehen aus vorverdichteten Holzplatten, die unter Einfluss von Wärme und Wasserdampf in dünnwandige rohrförmige Querschnitte gebogen wurden. Das Institut für Stahl- und Holzbau hat dieses Formholzverfahren entwickelt. Die so hergestellten Bauteile haben eine sehr hohe Tragfähigkeit bei sehr geringem Eigengewicht. Außen wurde zusätzlich eine dünne Schicht aus faserverstärkten Kunststoffen aufgebracht. Dadurch erhöht sich die Druckfestigkeit um bis zu 50 % und zugleich erhält die Konstruktion einen Schutz gegen Bewitterung.
Die Längsstöße der Holzstützen bestehen aus Stahlrohren, an welchen auch die Diagonalen anschließen. Besonderheit dieser Verbindungen ist, dass sie geklebt wurden. Vor deren Einsatz wurden sie von der TU Dresden aufwendig experimentell und numerisch untersucht. Ergebnis der Untersuchungen waren Grenzfestigkeiten für die Anschlüsse, die bei der Berechnung in RSTAB berücksichtigt werden konnten.
Nach der Montage des Fachwerkturms wurden alle Stahlteile und Übergänge zu den Holzrohren mit einen Korrosionsschutzanstrich versehen. Das Forschungsprojekt zeigte, dass sich Formholzrohre sehr gut als tragende Bauteile in schwingungsbeanspruchten Turmtragwerken eignen. Größter Vorteil ist das geringere Eigengewicht gegenüber Stahl und somit die Reduzierung der schwingenden Masse. Bei diesem Projekt konnte das Eigengewicht des obersten Segments um 1,2 Tonnen im Vergleich zum Stahl reduziert werden. Zudem konnten durch die dämpfenden Materialeigenschaften des Holzes Ermüdungseinwirkungen auf die unteren Bauteile verringert werden.
Das Forschungsprojekt wurde durch die Zukunftsinitiative Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Literatur
Projekt-Standort
Cossener Straße 2Schlüsselwörter
Windkraftanlage Fachwerk Turm faserbewehrt Formholzrohre
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- Aktualisiert 29. Oktober 2021
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![[FR] Ermittlung der Innendruckbeiwerte (cpi)](http://img.youtube.com/vi/FEapliPgpUg/mqdefault.jpg)
Getrennte Lasteingabe für Nachweise des Tragwerks beziehungsweise Baugrunds
Für die Fundamentbemessung in RF-/FUND Pro ist es erforderlich, für die unterschiedlichen Bemessungssituationen (STR, GEO, UPL oder EQU) die zugehörigen Belastungen (Lastfälle, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen) zu definieren.
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Stahlanschlüsse | Stabilitätsanalyse
Für die Komponenten des Anschlusses kann geprüft werden, ob Stabilitätsversagen relevant ist (Add-On Strukturstabilität für RFEM 6 / RSTAB 9 erforderlich).
Dabei wird für das Anschlussmodell der Verzweigungslastfaktor für alle untersuchten Lastkombinationen und die gewählte Anzahl an Eigenformen berechnet. Der kleinste Verzweigungslastfaktor wird mit dem Grenzwert 15 aus der Norm EN 1993-1-1, Abschnitt 5 verglichen. Zudem ist eine benutzerdefinierte Anpassung des Grenzwertes möglich. Weiterhin werden als Ergebnis der Stabilitätsanalyse die zugehörigen Eigenformen grafisch dargestellt.
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- Was bedeutet die Überlagerung nach der CQC-Regel in der dynamischen Analyse?
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- Ich habe Temperaturlasten, Dehnungslasten oder eine Vorkrümmung definiert. Sobald ich Steifigkeiten modifiziere, sind die Verformungen nicht mehr plausibel.
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- Wie kann ich den Stabilitätsnachweis für einen gevouteten Stab führen?
