Grünberg / Göhlmann Concrete Structures for Wind Turbines

1. Auflage 2013
ISBN: 978-3-433-60331-4
Verlag: Ernst & Sohn
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Englisch, 242 Seiten, E-Book

Reihe: Beton-Kalender Series

Die Windindustrie in Deutschland nimmt bei der Entwicklung und Herstellung von Windenergieanlagen (WEA) weltweit eine herausragende Stellung ein. Durch die fortschreitende Entwicklung von immer leistungsfähigeren Windenergieanlagen sowie die zusätzlichen Anforderungen bei der Bemessung und Ausführung von Offshore-Gründungstragwerken wird der bisherige Erfahrungsbereich in den verschiedenen Teilgebieten des Bauingenieurwesens überschritten.
Im vorliegenden Buch werden die Grundlagen für Planung, Entwurf, Berechnung und Konstruktion von Turmkonstruktionen für WEA aus Stahlbeton und Spannbeton, und zwar für Onshore- und für Offshore-Anlagen, behandelt. Windenergieanlagen sind dynamisch hochbeanspruchte Bauwerke. Für die Bemessung von Tragkonstruktionen sind daher neben den maximalen Lasten die Ermüdungsbeanspruchungen von großer Bedeutung, insbesondere in den Anschluss- und Knotenbereichen von Beton- und Hybridkonstruktionen. Dort treten mehraxiale Beanspruchungszustände auf, die bisher durch die Bemessungsvorschriften nicht erfasst werden. Die speziellen Einwirkungen und das nichtlineare Werkstoffverhalten werden detailliert dargestellt und die Modellbildungen für die Berechnungen erläutert. Bemessung und Nachweise werden unter besonderer Berücksichtigung der Ermüdung behandelt. Das Kapitel Herstellung schließt hybride Tragwerke, die Segmentbauweise für Spannbetontürme und die Fundamente für Offshore-WEA ein.
 
Seit 1906 begleitet der Verlag Ernst & Sohn mit dem Beton-Kalender die Entwicklung des Stahlbeton- und Spannbetonbaus. Dieses Buch sollte das Fortschreiten des Eisenbetonbaus jährlich begleiten, und zwar so lange, bis die "stürmische Entwicklung", so der erste Herausgeber Fritz von Emperger (1862-1942), der Bauweise ein Ende gefunden hätte.
Ausgewählte Kapitel des Beton-Kalender werden in der neuen englischsprachigen Reihe BetonKalender Series dem internationalen Markt zur Verfügung gestellt.

Autoren/Hrsg.

Grünberg, Jürgen

Göhlmann, Joachim

Weitere Mitwirkende

Bergmeister, Konrad

Thrift, Philip

Fingerloos, Frank

Wörner, Johann-Dietrich

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines
Einwirkungen auf Windenergieanlagen
- Ständige Einwirkungen
- Anlagenbetrieb (Rotor und Gondel)
- Windlasten
- Höhe des Seewasserstands
- Hydrodynamische Umweltbedingungen
- Hydrodynamische Analyse
- Temperatureinwirkungen
- See-Eis
- Vereisung von Bauteilen
Nichtlineares Werkstoffverhalten
- Einführung
- Stoffgesetze für Stahlbeton und Spannbeton
- Biegemoment-Verkrümmungs-Beziehungen
- Verformung und Biegemomente nach Theorie 2. Ordnung
- Querschnittsbemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit
- Räumliche mechanische Modelle für Beton
Tragkonstruktionen und Bemessung
- Berechnungsgrundlagen
- Strukturmodell für den Turmschaft
- Schwingungsuntersuchung
- Vorspannung
- Auslegung landseitiger Windenergieanlagen (LWEA)
- Auslegung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA)
- Grenzzustand der Tragfähigkeit
- Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
- Grenzzustand der Ermüdung
- Bemessung von Knotenpunkten
- Bemessung der Gründung
Herstellung von Türmen aus Spannbeton
- Einleitung
- hybride Tragwerke aus Stahl und Spannbeton
- Spannbetontürme in Segmentbauweise
- Offshore-Gründungstragwerke aus Beton
Literatur

Introduction
Actions on wind turbine towers
- Permanent actions
- Turbine operation (rotor and nacelle)
- Wind load
- Height of sea level
- Hydrodynamic environment conditions
- Hydrodynamic analysis
- Thermal actions
- Sea ice
- Icing of construction elements
Non-linear material behaviour
- General
- Material laws for reinforced and prestressed concrete
- Bending moment?curvature relationships
- Deformations and bending moments to second-order theory
- Cross section design ultimate limit state
- Three-dimensional mechanical models for concrete
Support structure and design analysis
- Basis of calculation
- Structural model of the tower
- Vibration analysis
- Pre-stressing
- Design of onshore wind turbines
- Design of offshore wind turbines
- Ultimate limit state
- Verification of serviceability limit state
- Verification against fatigue
- Node design
- Foundation design
Manufacturing of prestressed concrete towers
- Introduction
- Hybrid structures of steel and prestressed concrete
- Segmental construction method for prestressed concrete towers
- Offshore concrete foundation
References

Über Autor(innen)

Univ.-Prof. Dr.-Ing.Jürgen Grünberg studierte Bauingenieurwesen an der TU Berlin und an der Leibniz Universität Hannover, wo er später promovierte. Nach acht Jahren Tätigkeit als Bauleiter bei HOCHTIEF bzw. Projektleiter bei der Ingenieurgemeinschaft Meerestechnik und Seebau (IMS), ging er 1983 als Beratender Ingenieur in die Selbständigkeit. Seit 1986 ist er Prüfingenieur für Baustatik, im Jahr 1993 wurde er als Universitätsprofessur an das Institut für Massivbau an die Leibniz Universität Hannover berufen. Bereits seit 1980 beschäftigt er sich mit der Bemessung und Konstruktion von Offshore-Strukturen und von Fernmeldetürmen, später kamen Windenergieanlagen hinzu. Prof. Grünberg arbeitet in nationalen und internationalen Fachausschüssen auf dem Gebiet der Stahlbetonbauweise, er ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen in einschlägigen Zeitschriften und Fachbüchern.
Dr.-Ing. Joachim Göhlmann studierte Bauingenieurwesen an der Leibniz Universität Hannover und promovierte 'Zur Schädigungsberechnung an Betonkonstruktionen für Windenergieanlagen unter mehrstufiger und mehraxialer Ermüdungsbeanspruchung'. Dr. Göhlmann beschäftigt sich mit Entwurf, Planung, Herstellung und Monitoring von Turmkonstruktionen einschl. Gründung für windenergieanlagen seit 2000. Seit 2010 ist er Geschäftsführer von grbv Ingenieure im Bauwesen GmbH, Hannover, die sich insbesondere der Planung und Berechnung von Turmbauwerken und Tragstrukturen für Onshore- und Offshore-WEA widmen.

Jürgen Grünberg, Univ.-Prof. Dr.-Ing., studied civil engineering at the Technical University Berlin and at the University Hannover where he gained his doctorate from. Following eight years as project manager at HOCHTIEF AG and at IMS, Ingenieurgemeinschaft Meerestechnik und Seebau, since 1983 as consulting engineer and since 1986 as test engineer for structural engineering, he became professor for concrete construction at the University Hannover in 1993. Already since 1980 he deals with design and construction of offshore structures, telecommunication towers and later on of wind turbine towers. Professor Grünberg is a member of numerous national and international expert commissions in the fields of reinforced concrete and the author of a large number of books and articles.
 
Joachim Göhlmann, Dr.-Ing., studied structural engineering at the Leibniz University Hannover where he completed his doctorate with the doctorate thesis 'Damage calculation of concrete constructions for wind turbines subjected to multi-stage and multi-axial fatigue loading'.
Dr. Göhlmann has been involved with the design, manufacture and measurement of towers and foundations for wind turbines for over 13 years. Since 2010 he has been managing director at grbv Ingenieure im Bauwesen GmbH in Hannover, Germany. grbv is an independent planning and consulting company for structural design of towers and support structures for on- and offshore wind farms.