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Zur Baugrundsteifigkeit bei der gesamtdynamischen Berechnung von Windenergieanlagen

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[Quelle: https://edocs.tib.eu]

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Ansatz der Baugrundsteifigkeit bei der gesamtdynamischen Berechnung von Onshore-Windenergieanlagen (WEA). Mit der gesamtdynamischen Berechnung muss u. a. nachgewiesen werden, dass die Turmeigenfrequenzen nicht mit den Anregungsfrequenzen, wie z. B der Rotorfrequenz oder der Blattdurchgangsfrequenz, zusammenfallen. Zur Bestimmung der Turmeigenfrequenz kann vereinfacht ein Stabmodell verwendet werden. Die Gründungseigenschaften werden hierbei über lineare Federn berücksichtigt. In den Typenprüfungen sind die Ergebnisse der gesamtdynamischen Berechnung bereits in Form von Mindestdrehfedersteifigkeiten angegeben. Durch den Bodengutachter sind schließlich diese Mindestdrehfedersteifigkeiten zu bestätigen. Zur Berechnung der Drehfedersteifigkeit werden hierbei in der Regel analytische Ansätze verwendet, wobei als Baugrundsteifigkeit der "dynamische" Schub- bzw. Steifemodul für sehr kleine Dehnungen Verwendung findet. Mit zunehmender Dehnung nimmt die Bodensteifigkeit jedoch kontinuierlich ab, bis sich schließlich die wesentlich kleinere "statische" Steifigkeit einstellt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Ansatz der "dynamischen" Baugrundsteifigkeit zu überprüfen, da bei Windenergieanlagen durch die niederfrequenten Einwirkungen zum Teil deutlich größere Dehnungen auftreten, so dass der o.g. Ansatz somit nicht mehr gerechtfertigt ist. Hierfür wurden umfangreiche Finite Elemente-Berechnungen durchgeführt, wobei das Verfahren der äquivalenten Bodensteifigkeit Anwendung fand. Mit diesem Verfahren erfolgte ausgehend vom "dynamischen" Steifemodul eine iterative Anpassung der Steifigkeit in Abhängigkeit der auftretenden Dehnungen. Auf diese Weise konnte für jedes untersuchte System die tatsächlich vorhandene Bodensteifigkeit bestimmt werden. Untersucht wurden verschiedene Fundamentabmessungen, Einbindetiefen und Einwirkungen sowie der Einfluss einer Baugrundschichtung. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse wurde u. a. ein Bemessungsdiagramm entwickelt, mit dem ein Drehfederabnahmefaktor I klein k bestimmt werden kann. Mit Hilfe dieses Bemessungsdiagramms kann sehr einfach auf Grundlage der Bodensteifigkeit für sehr kleine Dehnungen und der Fundamentabmessungen sowie der Größe der Momenteneinwirkung die tatsächlich vorhandene Bodendrehfedersteifigkeit bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Einbindetiefe des Fundamentes und die Baugrundschichtung nur einen geringen Einfluss auf den Drehfederabnahmefaktor haben. Auf Grundlage einer weiteren Parameterstudie wurde für verschiedene Baugrundschichtungen, die außerhalb des Geltungsbereiches der analytischen Formel nach GAZETAS liegen, ein empirischer Korrekturfaktor für die Formel nach GAZETAS eingeführt. Schließlich wurde für die Praxis eine Vorgehensweise zur Ermittlung der Gründungssteifigkeit bei Onshore-WEA vorgeschlagen.

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Empfehlungen des Arbeitskreises "Baugrunddynamik"
2., Aufl.
2018, VIII, 174 S., 71 SW-Abb., 20 Tabellen. 244 mm, Hardcover
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Die in dem Sammelband "Empfehlungen des Arbeitskreises 1.4 Baugrunddynamik" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) zusammengefassten Empfehlungen haben das Ziel, das Vorgehen bei baugrunddynamischen Aufgaben zu vereinheitlichen. Ferner geben sie Hinweise, wie durch angemessene baugrunddynamische Untersuchungen die Beeinträchtigung von Einrichtungen, Schäden an Bauwerken und Anlagen sowie störende Umwelteinwirkungen auf Menschen und Geräte vermieden werden können. Die Empfehlungen stellen den neuesten Stand von Wissenschaft und Technik auf dem Gebiet der Baugrunddynamik dar. Sie beruhen auf gesicherten Erkenntnissen, die einen empirischen Nachweis einschließen, d.h. es liegen für diese Empfehlungen auch praktische Erprobungen vor. Sie sind daher Bestandteil der "allgemein anerkannten Regeln der Technik". Für die zweite Ausgabe wurden die Empfehlungen erneut umfangreich überarbeitet und um zwei Teile ergänzt.

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Bastian Fuchs, Hans-Gerd Haugwitz
Homogenbereiche
Aus Bodenklassen werden Homogenbereiche - technische und rechtliche Auswirkungen auf die VOB Teil C
2., aktual. Aufl.
2017, 182 S., 48 teilw. farb. Abb. u. Tab., Softcover
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Forschungsberichte

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Erschütterungsschutz. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1991, 270 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Praxis zeigt, daß bei der Errichtung von Wohnbauten und anderen schutzwürdigen baulichen Anlagen der Erschütterungsschutz im Hinblick auf die Baugrundübertragung im allgemeinen bei der Planung nicht berücksichtigt wird, sondern erst auf Klagen von Bewohnern Beachtung findet. Ziel des Forschungsvorhabens war es daher, das Vorgehen bei baugrunddynamischen Aufgaben zu vereinheitlichen und Hinweise zu geben, wie durch rechtzeitige baugrunddynamische Untersuchungen Baukosten gespart und Schäden an Gebäuden/Anlagen sowie störende Umwelteinwirkungen vermieden werden können. Sowohl für den Verursacher von Erschütterungen als auch für den planenden Baufachmann sollen die Bedingungen definiert werden, wann und wie das Schwingungsverhalten des Baugrundes berücksichtigt werden muß. Hierzu wurden Labor- und Felduntersuchungen durchgeführt, die der Ermittlung der maßgebenden Kennwerte des Untergrundes dienten. Diese Bodenkennwerte werden dann als Eingangsparameter für die vergleichenden Untersuchungen des dynamischen Verhaltens eines starren Fundamentes benutzt. (-y-)

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K. Bruhm
Rammsondierungen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1990, 102 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Baugrunderkundung mit der leichten Rammsondierung nach DIN 4094 tritt in bestimmten Bodenarten eine mantelreibungsbedingte Erhöhung der Sondierwiderstände auf, was zu einer Überschätzung der Baugrundeigenschaften führen kann. Ziel der Forschung ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahren, die eine von den Mantelreibungseinflüssen unabhängige Interpretation der mit der leichten Rammsonde Sondierergebnisse ermöglichen. Folgende 4 in Frage kommenden Verfahrensweisen wurden untersucht: 1. Verwendung eines Schutzrohres, in dem das Sondiergestänge nahezu mantelreibungsfrei geführt ist; 2. Stützung und Schmierung des hinter der verdickten Sondenspitze entstehenden Ringspaltes mit Bentonitsuspension; 3. Mantelreibungsmessung durch Messung des zum Drehen des Sondiergestänges im Boden erforderlichen Drehmoments; 4. mantelreibungsunabhängige Messung des Spitzenkraftverlaufs jedes Rammschlags direkt in die Sondenspitze mit Hilfe von in der Spitze angeordneten Dehnmeßstreifen. Von den 4 untersuchten Verfahrensweisen ermöglichte nur die Schutzrohrmethode eine zuverlässige Ausschaltung der Mantelreibung. Die Verwendung der Bentonitsuspension führte nur zu einer geringen Reduzierung des Einflusses. Die Mantelreibungsmessung ergab so große Streuungen, daß eine Korrektur des Sondierwiderstandes um den Mantelreibungseinfluß nicht genau genug möglich war. Die mit DMS gemessenen Spitzenkraftverläufe ermöglichten keine ausreichenden Rückschlüsse. (-y-)

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Klaus Hilmer, Rolf Weissmantel, Guenter Grimm
Baukostensenkung durch wirtschaftliche Bemessung von Draenanlagen
Bau- und Wohnforschung
1988, 103 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der vorliegenden Forschungsarbeit werden im wesentlichen zwei Ziele verfolgt: 1. Der Hinweis auf die Bedeutung einer sorgfältig geplanten und fachgerecht ausgeführten Dränung zum Schutz baulicher Anlagen. 2. Die Entwicklung geeigneter Methoden zur Messung der anfallenden Dränwassermengen sowie die Erstellung der Meßreihen einschließlich der Abteilung von praxisnahen Bemessungsgrundlagen. Die Bedeutung der Dränanlagen soll im 1. Teil der Arbeit zunächst durch eine Querschnittsstudie hervorgehoben werden, in der einige Schadensfälle einschließlich der Schadensursachen aus der langjährigen Praxis des Verfassers aufgezeigt werden. Aus den anschließend durchgeführten Sanierungsmaßnahmen lassen sich die Folgen von fehlerhaften Dränanlagen insbesondere in finanzieller Hinsicht ermessen. Im zweiten Teil sollen Beispiele vorgestellt werden, bei denen durch die Zusammenarbeit von Bauherren, Architekten, Baugrundsachverständigen und Baufirmen fachgerechte Dränsysteme unter Berücksichtigung der geologischen und hydrologischen Verhältnisse geplant und ausgeführt wurden. (-z-)

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Siegfried Jaenke
Ermittlung der Grenztiefe des Verformungsbereiches unter Flaechengruendungen
Bau- und Wohnforschung
1978, 137 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Lingenauber, Dan
Möglichkeiten zur Baugrundklassifizierung von HDD-Projekten
3R Fachzeitschrift für sichere und effiziente Rohrleitungssysteme, 2021

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Classen, Jens; Stegbauer, Thomas; Kresse, Katharina; Sonack, Tina
Unterfahrung der Autobahn A 8 mittels Lockergesteinsvortrieb. Wegen geringer Überdeckung waren Rohrschirm, Sicherungsmaßnahmen, Messsystem, 3D-Simulation, Maßnahmen- und Alarmplan notwendig (kostenlos)
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Grünthal, Gottfried; Bosse, Christian
Unterschiede, Beziehungen und Gemeinsamkeiten der Erdbebenkarten nach bisherigem und neuem Nationalen Anhang zum Eurocode 8. Erdbebenzonenkarte nach DIN EN 1998?1/NA:2011?01 und Karte der spektralen Antwortbodenbeschleunigungen nach E DIN EN 1998?1/NA:2018?10
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Unger, Sven
Die Weiternutzung von Gründungen bei der Ertüchtigung von Brücken
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Stütz, Dominik; Herten, Markus
Evaluation von Software zur Generierung von Baugrundschichtenmodellen
Geotechnik, 2020

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