und umwelttechnische Aspekte von Off-shore Windenergieanlagen ...

7 Tragstruktur – Turm Abschlussbericht GIGAWIND
die Bestimmung der Strukturantwort unter den Beanspruchungen wird das kommerzielle FE-
Programm ANSYS © verwendet. Im Rahmen des Postprocessings können
Rohrknotenverbindungen mit dem Strukturspannungskonzept bewertet werden, siehe
Schaumann, Illig, Kleineidam, Reiche (2004), sowie Schädigungsberechnungen im
Zeitbereich mit der Rainflow-Methode bzw. im Frequenzbereich nach Durchführung einer
FFT z.B. mit dem Verfahren nach Dirlik bewertet werden. Zur Ermittlung der anzusetzenden
Wellenlasten existiert eine Schnittstelle zu dem Programm WaveLoads, das am Institut für
Strömungsmechanik entstanden ist. Parallel dazu sind auch eigene Programmentwicklungen
im Bereich der Wellenlasten implementiert worden.
7.3 Konstruktive Details
Neben den Untersuchungen zu den Berechnungskonzepten und Beanspruchungen von
Offshore-Tragstrukturen wurden Untersuchungen zu den Widerständen einzelner
konstruktiver Details durchgeführt, die bei Offshore-WEA zu erwarten sind und den
etablierten Bereich der Offshore-Technik verlassen. Dabei wurden sowohl
Rohrknotenverbindungen für Tripods im Hinblick auf ihr Trag- und Ermüdungsverhalten
untersucht als auch der Einfluss von „Grouted Joint“-Verbindungen auf das Beulverhalten
von Offshore-WEA mit Monopile Gründung.
7.3.1 Rohrknotenverbindungen
Für die Konstruktion von Offshore-WEA kommen unterschiedliche Konstruktionsformen in
Frage, wie z.B. im Jahresbericht 2001 (Zielke [Hrsg.], 2002: Kap.7) beschrieben. Während in
den bisher realisierten Offshore-Windparks singulär Schwerkraftfundamente in der Regel
jedoch so genannte Monopile-Gründungen eingesetzt worden sind, sind für die geplanten
Parks in tieferem Wasser auch aufgelöste Strukturen wie Tripod- und Jacket-Strukturen zu
erwarten.
Die Tragfähigkeiten von stählernen Rohrknoten lassen sich in ebenen Anschlüssen mit Hilfe
der Bemessungsregeln nach den unterschiedlichen Vorschriften gut bestimmen. Der
Parameterbereich für diese empirischen Ansätze ist begrenzt, da sie auf Versuchen beruhen.
Mit einem anhand von Versuchsergebnissen validierten FE-Modell wurden Tragfähigkeiten
für ebene Knoten bestimmt, die den zulässigen Parameterbereich verlassen. Im untersuchten
Bereich liefern die empirischen Formeln konservative Tragfähigkeiten.
An dem FE-Modell einer Tripod-Gründung wurden weiterhin die Auswirkungen der
speziellen räumlichen Beanspruchungsverhältnisse untersucht. Bei Annahme eines Y-
Anschlusses konnte die Tragfähigkeit des Knotens für die untersuchten Beanspruchungen gut
vorausgesagt werden. Über die Untersuchungen wurde in Schaumann, Cosack, Kleineidam
(2002) berichtet.
Die Nachweise gegen Ermüdung sind oft maßgebend für die Auslegung von Offshore-
Windenergieanlagen. Als typisches Detail für die Gründungsvariante Tripod wurden daher
Rohrknotenverbindungen unter diesem Aspekt betrachtet. Im Rahmen der Bearbeitung des
Forschungsprojektes wurden numerische Vergleichsuntersuchungen zur Bewertung von
parametrisierten Ansätzen zur Bestimmung von Spannungskonzentrationsfaktoren an
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