und umwelttechnische Aspekte von Off-shore Windenergieanlagen ...

7 Tragstruktur – Turm Abschlussbericht GIGAWIND
Berechnungsprogramme für Onshore-WEA sind in den letzten Jahren auf den Offshore-
Bereich erweitert worden. Allerdings sind sie momentan noch nicht in der Lage, aufgelöste
Strukturen wie Tripods oder Jackets zu berücksichtigen. Solche Strukturen werden diskutiert
für die Windparks in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ). Die
Berechnungsprogramme können daher noch nicht für eine integrierte Auslegung verwendet
werden, so dass die aerodynamischen Beanspruchungen und die Seegangslasten in geeigneter
Weise miteinander zu kombinieren sind. Die im Rahmen des Projektes durchgeführten
Arbeiten konzentrieren sich auf den Teilbereich der Seegangsbeanspruchungen. Verschiedene
Methoden für die Lebensdaueranalyse von Offshore-Tragstrukturen unter besonderer
Berücksichtigung der Randbedingungen für Offshore-WEA wurden untersucht. Im
Vordergrund standen das deterministische Konzept sowie Berechnungen im Zeit- und
Frequenzbereich, wie im Folgenden näher ausgeführt wird, siehe auch Abbildung 7-1.
Deterministisches
Konzept
Wave height h [m]
Wellenhöhen-Überschreitungs-
Diagramm
Spannungs-Wellenhöhen-
Diagramm
Langzeitstatistische Beschreibung
der Umgebungsbedingungen
z.B. Wellenverteilungsdiagramm
Berechnungen im
Zeitbereich
Zeitreihe der Wellenkinematik
Einzelwellen Analyse Transiente Analyse
∆σ [N/mm²]
25
20
15
10
5
0
100 102 104 106 0
100 102 104 106 120
80
40
108 10 Log n [-]
8 -]
0
0 5 10 15 20 25 h [m]
ζ [m]
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0
600 605 610 615 620 t [s]
σ
Spannungszeitreihe
Schädigung
ε
S ζζ (f) [m²s]
Berechnungen im
Frequenzbereich
2
1
0
0 0,3 0,6 0,9 f [Hz]
600
300
Wellenspektrum
Transfer-Funktion
0
0 0,3 0,6 0,9 f [Hz]
Spannungsspektrum
Schadenssumme Rainflow-Auszählung Formel nach Dirlik
Abbildung 7-1: Verwendete Berechnungskonzepte zur Schädigungsbewertung
von Offshore-Tragstrukturen unter Seegangsbeanspruchungen
S σσ (f) [N²s/mm 4 ]
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