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GROW Experimentelle und numerische Untersuchung zum Tragverhalten von GRout-Strukturen für Offshore Windenergieanlagen 2. Projekttreffen Hamburg, 12.06.2007.

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Präsentation zum Thema: "GROW Experimentelle und numerische Untersuchung zum Tragverhalten von GRout-Strukturen für Offshore Windenergieanlagen 2. Projekttreffen Hamburg, 12.06.2007."—  Präsentation transkript:

1 GROW Experimentelle und numerische Untersuchung zum Tragverhalten von GRout-Strukturen für Offshore Windenergieanlagen 2. Projekttreffen Hamburg,

2 2. Projekttreffen GROW2 Übersicht über die Arbeitspakete ArbeitspaketInhaltBearbeitung AP 1Recherche zu Lastdaten für Bemessung, Analyse ausgeführter Beispiele GL Wind Aufzeigen von OptimierungspotenzialInstitut f. Stahlbau AP 2Konkretisierung der zu untersuchenden Anwendungen für Grout- Strukturen, Entwurf und Bemessung von Konstruktionsvarianten alle Projektpartner AP 3Fertigung und Lieferung von PrüfkörpernSIAG / Oevermann MaterialuntersuchungenInstitut f. Stahlbau AP 4Konzeption, Durchführung und Auswertung von Versuchenalle Projektpartner AP 5Numerische Analysen parallel zu den experimentellen Untersuchungen Institut f. Stahlbau GL Wind AP 6Entwicklung von BemessungsgrundlagenInstitut f. Stahlbau Festlegen von konstruktiven AnforderungenGL Wind AP 7Konkretisierung des Sicherheitskonzeptes für Grout-Strukturen sowie Entwurf und Ergänzung von Richtlinien GL Wind AP 8Abschlussbericht und VeröffentlichungInstitut f. Stahlbau

3 2. Projekttreffen GROW3 Netzplan

4 2. Projekttreffen GROW4 AP1 Optimierungspotenzial Optimierung von bereits realisierten Konstruktionsvarianten: Groutmaterial Spaltgröße Übergreifungslänge Shear Keys Montage Prestressed Grout

5 2. Projekttreffen GROW5 AP1 Optimierungspotenzial Groutmaterial aktuell: Grout der Firma Densit A/S, DK - sehr hohe Druckfestigkeit - schnelle Aushärtung - aber: vergleichsweise hohe Kosten Einsatz alternativer Groutmaterialien mit: - hoher Druckfestigkeit - schneller Aushärtung - niedrigen Materialkosten Potenzial: groß (+) Preisniveau für Groutmaterial senken!

6 2. Projekttreffen GROW6 AP1 Optimierungspotenzial Prestressed Grout - Materialen mit Quelleigenschaften besitzen nur geringe Druckfestigkeit - Grad der Vorspannung nicht exakt bestimmbar - temperaturabhängig Potenzial: mittel (o) Kein Optimierungspotenzial! Spaltgröße abhängig von: - Schiefstellung - Mörtelrezeptur und Größtkorn - Anforderungen aus der Normung Potenzial: gering (-)

7 2. Projekttreffen GROW7 AP1 Optimierungspotenzial Übergreifungslänge Empfehlung aus den Standards: L/D 1,50 Konservative Bemessungsergebnisse! - Übergreifungslänge reduzieren - Grenzwertbetrachtungen im Großversuch - Sicherheitsniveau einstufen - Einfluss des L/D - Verhältnisses Potenzial: groß (+) Stahl- und Groutmasse sowie Montageaufwand reduzieren

8 2. Projekttreffen GROW8 AP1 Optimierungspotenzial Shear Keys - positiv für die Gesamtsteifigkeit - Einbau auch bei geringer Normalkraft sinnvoll Potenzial: mittel (o) abhängig von anderen Parametern Shear Keys bei allen Großversuchen! Montageaufwand - Randbedingungen auf der Baustelle (Zeitfaktor) - abhängig vom Material Potenzial: mittel (o) Optimierungspotenzial baubetriebswirtschaftlicher Art!

9 2. Projekttreffen GROW9 AP1 Optimierungspotenzial KonstruktionsdetailOptimierungspotenzial Groutmaterial+ Prestressed Grouto Spaltgröße- Übergreifungslänge+ Montageaufwando Shear Keyso Maßgebende Parameter:1. Groutmaterial 2. Übergreifungslänge

10 2. Projekttreffen GROW10 AP2 Realisierte Konstruktionsvarianten TripodJacket Monopile Einsatzmöglichkeiten für Grout-Strukturen: zwischen Turm und Monopile zwischen Rohrprofilen bei Jackets zwischen Pile und Sleeve Materialkombinationen bei Grout-Strukturen: Stahl - Grout - Stahl Stahl - Grout - Beton

11 2. Projekttreffen GROW11 AP2 Neue Konstruktionsvarianten Neue Einsatzmöglichkeiten für Grout-Strukturen: zwischen Betonfundament und Stahladapter zwischen Turmsektionen zwischen Stahladapter und Messplattformen Favorisierte Materialkombinationen bei Grout-Strukturen: Stahl - Grout - Stahl Stahl - Grout - Beton als Hybrid Tower bei kombinierter Pfahl-Platten-Gründung (KPP)

12 2. Projekttreffen GROW12 AP2 Betonfundament - Stahladapter Variante 1 Stahl - Grout - Beton Variante 2

13 2. Projekttreffen GROW13 AP2 Stahladapter - Plattform Messplattform Stahladapter Stahl - Grout - BetonVerbindung als Stahl - Grout - Stahl oder [Quelle: Züblin AG] Messplattform Arkona-Becken Südost

14 2. Projekttreffen GROW14 AP2 Hybrid-Tower Steel-Tower Hybrid-Tower Vorteile Nachteile Erhöhung der Schalenstabilität Aufteilung der Blechdicke auf zwei Schalen Blechdicken- und Massenersparnis durch Verwendung höherfester Stähle Schweißvolumen, Wärmebehandlung und Bauteilverzug reduzieren Hybridvarianten und neue Verbindungstechniken denkbar Ziel: Reduktion der Massen bei gleichzeitiger Steigerung der Tragfähigkeit Idee: Doppelwandige Kreiszylinderschalen mit einer flächig aussteifenden Kernschicht aus geeigneten Füllmaterialien

15 2. Projekttreffen GROW15 AP2 Hybrid Tower S-TSES-TSGS-TSCS-T Steel Tower Steel-Elastomer-Steel Tower Steel-Grout-Steel Tower Steel-Concrete-Steel Tower

16 2. Projekttreffen GROW16 AP2 Hybrid Tower Reduzierung der Stahlmasse bis zu 50 % bei Verwendung höherfester Stähle (Grenzzustand der Tragfähigkeit) S-TSES-TSGS-T SCS-T

17 2. Projekttreffen GROW17 AP2 Hybrid Tower Schweißaufwand Vorteile: bis t = 30 mm kein Vorwärmen erforderlich Einsparung von Elektrodenmaterial Verkürzung der Schweißzeit Verringerung der Wärmenachbehandlung durch geringeren Verzug

18 2. Projekttreffen GROW18 AP3/4 Versuchsparameter KonstruktionsvarianteVerbindungstypGroutmaterial Sika-Grout 311 Pagel Verguss V 1/10 Densit Elastomer HPC Stahl – Grout – Stahl Stahl – Grout – Beton Grouted Joint (1:50) Grouted Joint (1:6,25) Hybrid Tower (1:20) ohne Shear Keys mit Shear Keys Übergreifungslänge Spaltmaß

19 2. Projekttreffen GROW19 AP3 Materialuntersuchungen Pile-Sleeve beim Tripod von BHV Schwergewichtsfundament – Stahladapter Stahladapter – Messplattform Monopile – Turm (Grouted Joint) Turmsektion – Turmsektion (KPP-Gründung) Stahl - Grout - Stahl Stahl - Grout - Beton

20 2. Projekttreffen GROW20 AP5 Numerische Simulationen Pile Grout Sleeve Shear Keys Vordimensionierung - Mit und ohne Shear Keys - Werkstoffgesetze für Groutmaterialien [Diplomarbeit Niebuhr]

21 2. Projekttreffen GROW21 AP4 Großmodellversuche aufbauend auf Schaumann / Wilke ( ) Grouted Joint:D p = 5,00 m mit D p /t p = 100 Turbine:4 MW Maßstab:1 : 6,25 Versuchsparameter:Densit S5 L/D = 1,30 L ü 1040 mm Ziel: Verwendung gleicher Abmessungen und Lastspektren garantiert die Vergleichbarkeit der Ergebnisse und ermöglicht die Nutzung vorhandenen Wissens

22 2. Projekttreffen GROW22 AP4 Großmodellversuche Nr.L ü /D p L ü [mm]GroutmaterialShear Keys 11,0800Densit S5Ja 21,31040Pagel V1/10Ja 31,0800Pagel V1/10Ja 41,31040HPC (C55/67)Ja ~ 800 mm

23 2. Projekttreffen GROW23 AP5 Numerische Simulationen VordimensionierungAusführungspläne fertig!

24 2. Projekttreffen GROW24 AP4 Hybrid Tower Beulversuche Axialdruck Probekörper S / SES / SGT /SCS FE-Modell mit opt. gemess. Imperfektionen

25 2. Projekttreffen GROW25 AP5 Numerische Simulationen DimensionierungAusführungspläneFertigung & Lieferung

26 2. Projekttreffen GROW26 Soll / Ist


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