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Buch: Torsionstragmodell extern vorgespannter Kreisringsegmente mit trockenen Fugen

Torsionstragmodell extern vorgespannter Kreisringsegmente mit trockenen Fugen

Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, Band 16
Steffen Hartwig
Hrsg.: Leibniz Universität Hannover, Institut für Massivbau; Steffen Marx
2020, 112 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
ISBN 978-3-7388-0477-5


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Inhalt

Seit einigen Jahren kommt die Segmentbauweise für die Errichtung von Windenergieanlagen (WEA) zum Einsatz. Die entstehenden Fugen werden je nach Lage und Beanspruchung unterschiedlich ausgebildet. In der Arbeit werden die horizontalen Fugen von WEA aus Kreisringsegmenten behandelt. Diese Fugen werden seit einiger Zeit als Trockenfugen ausgeführt. Die Fugen werden durch eine CNC-Schleifmaschine plan geschliffen und nach dem Errichten extern vorgespannt. Lediglich der Traganteil der Reibkräfte überträgt in den Fugen entstehende Schubspannungen.
Die Arbeit konzentriert sich auf die Übertragung der Schubspannungen aus Torsion. Die derzeitigen Tragfähigkeitsmodelle werden in der Arbeit widerlegt und ein neues Modell konnte entwickelt werden. Numerische Berechnungen sowie versuchstechnisch ermittelte Tragfähigkeiten eines Kleinversuches aus Aluminium konnten das Modell bestätigen. Bei der Verwendung des Materials Stahlbeton in Großversuchen konnten die im Modell ermittelten Tragfähigkeiten nur in Teilen erreicht werden.
Zum Ende der Arbeit wurde eine vereinfachte Torsionstragfähigkeitskurve für extern vorgespannte Kreisringquerschnitte mit trockenen Fugen herausgearbeitet.


Verfügbare Formate

Softcover
EUR 40.00 (* inkl. MwSt.)
✓ Lieferzeit ca. 11 Werktage



Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

1.2 Zielsetzung / Hypothese

1.3 Aufbau der Arbeit

2 Stand von Wissenschaft und Technik

2.1 Segmentbauweise im Turmbau

2.2 Fugenausbildung

2.3 Schubkraftübertragung in Segmentfugen

2.4 Reibung in Segmentfugen

3 Verwendete Methoden und Verfahren

3.1 Materialverhalten von Beton und Stahlbeton

3.1.1 Beton

3.1.2 Betonstahl

3.1.3 Verhalten des Verbundbaustoffes

3.2 Numerische Berechnungen

3.2.1 Kontakte in der FE-Analyse

4 Modellentwicklung

4.1 Grenzen der aktuellen Theorie

4.2 Torsionstragmodell

4.3 Referenzbeispiel

5 FE-Simulationen

5.1 Torsionstragverhalten einer Kreisringfuge

5.1.1 Modellbeschreibung

5.1.2 Allgemeine Simulationsergebnisse

5.1.3 Ergebnisse zur Torsionstragfähigkeit

5.2 Torsionstragverhalten eines Segmentturmes

5.2.1 Modellbeschreibung

5.2.2 Allgemeine Simulationsergebnisse

5.2.3 Ergebnisse zur Torsionstragfähigkeit

6 Versuche zum Torsionstragverhalten

6.1 Aluminiumrohrversuch

6.1.1 Versuchsaufbau

6.1.2 Versuchsdurchführung

6.1.3 Allgemeine Versuchsergebnisse

6.1.4 Versuchsergebnisse zur Torsionstragwirkung

6.2 Segmentturm Stahlbeton

6.2.1 Versuchsaufbau

6.2.2 Versuchsdurchführung

6.2.3 Allgemeine Versuchsergebnisse

6.2.4 Versuchsergebnisse zur Torsionstragwirkung

7 Erweiterte FE-Simulationen zur Torsionstragfähigkeit

7.1 Veränderung des Reibbeiwertes im Versuch

7.1.1 Modellbeschreibung

7.1.2 Ergebnisse zur Torsionstragfähigkeit

7.2 Einfluss des nichtlinearen Betonverhaltens

7.2.1 Modellbeschreibung

7.2.2 Allgemeine Simulationsergebnisse

7.2.3 Ergebnisse zur Torsionstragfähigkeit

7.3 Einfluss von Rissbildungen

7.3.1 Modellbeschreibung

7.3.2 Allgemeine Simulationsergebnisse

7.3.3 Ergebnisse zur Torsionstragfähigkeit

8 Erweiterte Modellbetrachtungen

8.1 Modellgrenzen

8.1.1 Geometrische Randbedingungen (Steifigkeiten)

8.1.2 Materielle Einflüsse

8.2 Reduzierter Modellansatz

8.2.1 Geometrische Zusammenhänge

9 Zusammenfassung und Ausblick

9.1 Zusammenfassung

9.2 Ausblick

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Der Verkauf von selbst erzeugter elektrischer Energie an Mieter innerhalb des Gebäudes kann die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in regenerative Erzeugungsanlagen bzw. Kraft-Wärme-Kopplung nennenswert verbessern und so die Nutzung dieser Techniken befördern. Im Forschungsvorhaben wurden konkrete Umsetzungen von Mieterstrom durch Wohnungsunternehmen oder Kooperationspartner sowie unterschiedliche Modelle des Verkaufs des Stroms an die Mieter an Hand von Praxisbeispielen zusammengestellt und analysiert. Weiterhin wurden verschiedene Messkonzepte für Mieterstrom dokumentiert. Die gefundenen Lösungen zeigen die Bandbreite für Wohnungsunternehmen (inkl. Genossenschaften) bei der Vermarktung selbst erzeugter elektrischer Energie. In Experteninterviews mit Entscheidungsträgern der Wohnungs-, aber auch der Energiewirtschaft wurden die Motivationen und Entscheidungswege in unterschiedlichen Unternehmen erfragt. Die Experteninterviews wurden durch eine Online-Umfrage bei über 100 Wohnungsunternehmen ergänzt, in der die Gründe erhoben wurden sich mit Mieterstrom zu beschäftigen oder auch nicht. Die Stromerzeugung beeinflusst auch die Energiebilanz des Gebäudes, je nach energetischem Standard, Strombedarf und Anlagentechnik. In Vergleichsrechnungen wurden diese Zusammenhänge analysiert. Weiterhin wurde die Wirtschaftlichkeit von Mieterstrom aus Sicht eines Wohnungsunternehmens, eines Contractors sowie aus Mietersicht beispielhaft berechnet. Aus den Experteninterviews, der Online-Umfrage und eigenen Recherchen wurden Hemmnisse für eine stärkere Verbreitung von Mieterstrom im organisatorischen, energiewirtschaftlichen und juristischen Bereich identifiziert und Vorschläge zum Abbau der Hemmnisse erarbeitet. Mit Mieterstrom sind einerseits Effizienzsteigerungen in den Beständen möglich, andererseits z. B. für Plus-Energie-Gebäude gangbare Modelle zu skizzieren. Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigen, dass Mieter durch günstigere Stromtarife profitieren können. Zum Mieterstrom wurde im Juni 2015 eine Tagung in Darmstadt vera


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