Berechnung großer Flanschverbindungen von ... - GL Group

Ebenso sind die Extremlasten, die z.B. bei Auftreten der 50- Jahresbö oder einem Not-Stopp der
WEA entstehen, im Nachweis der allgemeinen Festigkeit zu beachten.
Bei WEA werden ringförmige Flanschverbindungen sowohl für den maschinentechnischen Teil der
Anlage z.B. zur Befestigung der Rotorblätter an der Nabe, der Nabe an der Welle und des Maschi-
nenträgers am Turm als auch für Montagestöße der Turmsegmente rohrförmiger Stahl- und Schleu-
derbetontürme verwendet (Abb. 1.1). Diese ringförmigen Flansche werden mittels hochfester, vorge-
spannter Schrauben der Güte 8.8 oder 10.9 verbunden.
Bei der Turmflanschverbindung ist die Anwendung eines Schrauben-Berechnungsverfahrens der
genannten Verbindungen am ehesten zugänglich, da die Flanschgeometrie relativ einfach und sym-
metrisch zur Trennfuge ist. Aufgrund der Rotorschubkraft am Turmkopf ist die Belastung im we-
sentlichen durch ein Biegemoment am Flansch gekennzeichnet.
1.1 Unterschiedliche Konzepte im Maschinenbau und im Bauwesen
Windenergieanlagen gelten als bauliche Anlagen und unterliegen dem Bauordnungsrecht, d.h. den
Bauordnungen der Bundesländer. Danach sind die Einwirkungen (Lasten) auf den maschinentechni-
schen Teil sowie an der Schnittstelle zwischen Maschinenträger und Turm, die Nachweise für die
Rotorblätter und die Maschine sowie das Vorhandensein und die Funktionsfähigkeit des Sicherheits-
systems von einer sachverständigen Stelle zu bestätigen.
Für den Standsicherheitsnachweis des Turmes und der Gründung gelten die bauaufsichtlich einge-
führten Technischen Baubestimmungen, zu denen unter anderen die DIN 18 800 [ 11 ] und die
Richtlinie für Windkraftanlagen des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) [ 7 ] zählen.
Historisch gewachsen folgen die Nachweise im Maschinenbau und im Bauwesen unterschiedlichen
Konzepten. Dies liegt zum Teil auch an den Unterschieden bei der Herstellung und Montage der
Flansche, d.h. in den Unterschieden bei der Bearbeitung der Flanschflächen, bei der Schmierung und
der Größe der Vorspannkräfte.
Die Flansche der Rotorblätter und der maschinenbaulichen Komponenten werden mit Hilfe der Be-
rechnungsverfahren der VDI 2230 [ 1 ] nachgewiesen. Ein klassisches Berechnungsverfahren im
Rahmen der DIN 18 800 für die Turmflansche ist das Verfahren von Petersen (s. [ 4 ]) 1 .
1.2 Reduktion der Vielschraubenverbindung auf die Ein-Schraubenverbindung
In den folgenden Betrachtungen wird die Vielschraubenverbindung ringförmiger Flansche auf die
Ein-Schraubenverbindung (SV) reduziert.
1 Der Germanische Lloyd ist sowohl als sachverständige Stelle im Sinne der baugesetzlichen Regelungen für den maschinenbaulichen Teil
der WEA benannt als auch im Rahmen der Prüfung von Türmen und Gründungen als Sachverständiger für Bauordnungsämter tätig. Außerdem
ist der Germanische Lloyd als Zertifizierungsstelle für WEA akkreditiert. Aus diesem Grund ist die Beschäftigung mit beiden Verfahren
zwingend erforderlich.
3