12.05.2022
Bauteilermüdung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung
Am 1. Mai 2022 startet unter Leitung des Instituts für Massivbau der Technischen Universität Dresden das neue Verbundforschungsvorhaben „WinConFat-Structure: Bauteilermüdung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung“ mit einer Laufzeit von drei Jahren. Es wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen für die Energiewende“ der Bundesregierung mit insgesamt 1,7 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK gefördert. Das Konsortium setzt sich eine generelle Erweiterung und Verbesserung der Nachweiskonzepte gegen Ermüdung in bestehenden Regelwerken sowie die Weiterentwicklung von Monitoringkonzepten und Verfahren zur Bestimmung der realen Ermüdung von WEA und damit die genauere messdatengestützte Ermittlung von Restnutzungsdauern bestehender Anlagen zum Ziel. Das Verbundforschungsvorhaben schließt somit die Lücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung in der Praxis.
In dem vorangegangenen Verbundforschungsvorhaben WinConFat (FKZ 0324016) wurde das Ermüdungsverhalten von Beton, Betonstahl und deren Verbund auf der Materialebene adressiert. Ziel war es, durch Ermüdungsuntersuchungen bis in den Bereich von sehr hohen Lastwechselzahlen (> 107) die Verbesserung des derzeitigen Bemessungskonzepts zu ermöglichen. In WinConFat wurden in bisher noch nie dagewesenem Umfang Materialuntersuchungen an normal- und hochfestem Beton unter Druckschwellbeanspruchung realisiert. Diese umfangreichen Forschungsarbeiten bilden die essenzielle Grundlage für Weiterentwicklungen des Bemessungskonzepts für Betonermüdung. Jedoch werden von den regelwerksgebenden Gremien, wie zum Beispiel dem Sachverständigenausschuss Windkraftanlagen beim Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt), zusätzliche, über die reinen Materialuntersuchungen hinausgehende, Analysen an Bauteilen verlangt. Diese liegen derzeit nicht vor, was zur Folge hat, dass sich die bisherigen Erkenntnisse noch nicht in die Bemessungspraxis übertragen lassen. Das nun bewilligte dreijährige Vorhaben „WinConFat-Structure“ macht sich diese noch ausstehende Übertragung der Ergebnisse von der Materialebene auf die Bauteil- bzw. Bauwerksebene zum Schwerpunkt. Folgende Ziele sollen dabei erreicht werden:
I. Klärung des Zusammenwirkens von Beton und Bewehrung bei Ermüdungsbeanspruchung von Bauteilen
II. Entwicklung von Bemessungsmodellen zur Berücksichtigung der Ermüdungsbeanspruchung in trockenen Fugen von Betonfertigteilsegmenten
III. Weiterentwicklung von numerischen Modellen und Ingenieurmodellen zur Ermüdungsberechnung von Windkrafttürmen aus Beton
IV. Entwicklung von Methoden zur in-situ-Beobachtung von ermüdungsbedingten Schädigungsprozessen in Windkrafttürmen aus Beton
V. Zusammenfassung der Ergebnisse aus WinConFat und WinConFat-Structure zu einem probabilistisch basierten Bemessungsmodell für Betonermüdung
Über das Projektkonsortium
Das Konsortium besteht aus dem Institut für Massivbau der Technischen Universität Dresden, dem Lehrstuhl und Institut für Massivbau der RWTH Aachen, dem Institut für Massivbau der Leibniz Universität Hannover und der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung. Die Projektpartner bringen langjährige Erfahrungen aus den Bereichen der Windenergie- und Ermüdungsforschung ein und sind durch die sehr erfolgreiche Zusammenarbeit im vorangegangenen Verbundvorhaben WinConFat bereits ein eingespieltes Konsortium. Professionelle fachliche Unterstützung liefern die assoziierten Partner e.disnatur GmbH, H+P Ingenieuere GmbH, Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG, Nordex SE & Co. KG, TÜV NORD EnSys GmbH & Co. KG und Vallen Systeme GmbH. Die Ergebnisverwertung und Überführung in Praxishilfen werden durch den Deutscher Ausschuss für Stahlbeton und den Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. unterstützt und begleitet.
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