Concrete Structures for Wind Turbines

This book gives a comprehensive overview for planning and structural design analysis of reinforced concrete and pre-stressed concrete wind turbine towers, and hybrid structures as well. Focus is on the profoundly dynamical actions on both, onshore and offshore wind turbines.

Die Windindustrie in Deutschland nimmt bei der Entwicklung und Herstellung von Windenergieanlagen (WEA) weltweit eine herausragende Stellung ein. Durch die fortschreitende Entwicklung von immer leistungsfähigeren Windenergieanlagen sowie die zusätzlichen Anforderungen bei der Bemessung und Ausführung von Offshore-Gründungstragwerken wird der bisherige Erfahrungsbereich in den verschiedenen Teilgebieten des Bauingenieurwesens überschritten. Im vorliegenden Buch werden die Grundlagen für Planung, Entwurf, Berechnung und Konstruktion von Turmkonstruktionen für WEA aus Stahlbeton und Spannbeton, und zwar für Onshore- und für Offshore-Anlagen, behandelt. Windenergieanlagen sind dynamisch hochbeanspruchte Bauwerke. Für die Bemessung von Tragkonstruktionen sind daher neben den maximalen Lasten die Ermüdungsbeanspruchungen von großer Bedeutung, insbesondere in den Anschluss- und Knotenbereichen von Beton- und Hybridkonstruktionen. Dort treten mehraxiale Beanspruchungszustände auf, die bisher durch die Bemessungsvorschriften nicht erfasst werden. Die speziellen Einwirkungen und das nichtlineare Werkstoffverhalten werden detailliert dargestellt und die Modellbildungen für die Berechnungen erläutert. Bemessung und Nachweise werden unter besonderer Berücksichtigung der Ermüdung behandelt. Das Kapitel Herstellung schließt hybride Tragwerke, die Segmentbauweise für Spannbetontürme und die Fundamente für Offshore-WEA ein. Seit 1906 begleitet der Verlag Ernst & Sohn mit dem Beton-Kalender die Entwicklung des Stahlbeton- und Spannbetonbaus. Dieses Buch sollte das Fortschreiten des Eisenbetonbaus jährlich begleiten, und zwar so lange, bis die "stürmische Entwicklung", so der erste Herausgeber Fritz von Emperger (1862-1942), der Bauweise ein Ende gefunden hätte. Ausgewählte Kapitel des Beton-Kalender werden in der neuen englischsprachigen Reihe BetonKalender Series dem internationalen Markt zur Verfügung gestellt.

Autorentext
Univ.-Prof. Dr.-Ing.Jürgen Grünberg studierte Bauingenieurwesen an der TU Berlin und an der Leibniz Universität Hannover, wo er später promovierte. Nach acht Jahren Tätigkeit als Bauleiter bei HOCHTIEF bzw. Projektleiter bei der Ingenieurgemeinschaft Meerestechnik und Seebau (IMS), ging er 1983 als Beratender Ingenieur in die Selbständigkeit. Seit 1986 ist er Prüfingenieur für Baustatik, im Jahr 1993 wurde er als Universitätsprofessur an das Institut für Massivbau an die Leibniz Universität Hannover berufen. Bereits seit 1980 beschäftigt er sich mit der Bemessung und Konstruktion von Offshore-Strukturen und von Fernmeldetürmen, später kamen Windenergieanlagen hinzu. Prof. Grünberg arbeitet in nationalen und internationalen Fachausschüssen auf dem Gebiet der Stahlbetonbauweise, er ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen in einschlägigen Zeitschriften und Fachbüchern. Dr.-Ing. Joachim Göhlmann studierte Bauingenieurwesen an der Leibniz Universität Hannover und promovierte 'Zur Schädigungsberechnung an Betonkonstruktionen für Windenergieanlagen unter mehrstufiger und mehraxialer Ermüdungsbeanspruchung'. Dr. Göhlmann beschäftigt sich mit Entwurf, Planung, Herstellung und Monitoring von Turmkonstruktionen einschl. Gründung für windenergieanlagen seit 2000. Seit 2010 ist er Geschäftsführer von grbv Ingenieure im Bauwesen GmbH, Hannover, die sich insbesondere der Planung und Berechnung von Turmbauwerken und Tragstrukturen für Onshore- und Offshore-WEA widmen.

Inhalt
Allgemeines Einwirkungen auf Windenergieanlagen - Ständige Einwirkungen - Anlagenbetrieb (Rotor und Gondel) - Windlasten - Höhe des Seewasserstands - Hydrodynamische Umweltbedingungen - Hydrodynamische Analyse - Temperatureinwirkungen - See-Eis - Vereisung von Bauteilen Nichtlineares Werkstoffverhalten - Einführung - Stoffgesetze für Stahlbeton und Spannbeton - Biegemoment-Verkrümmungs-Beziehungen - Verformung und Biegemomente nach Theorie 2. Ordnung - Querschnittsbemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit - Räumliche mechanische Modelle für Beton Tragkonstruktionen und Bemessung - Berechnungsgrundlagen - Strukturmodell für den Turmschaft - Schwingungsuntersuchung - Vorspannung - Auslegung landseitiger Windenergieanlagen (LWEA) - Auslegung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) - Grenzzustand der Tragfähigkeit - Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit - Grenzzustand der Ermüdung - Bemessung von Knotenpunkten - Bemessung der Gründung Herstellung von Türmen aus Spannbeton - Einleitung - hybride Tragwerke aus Stahl und Spannbeton - Spannbetontürme in Segmentbauweise - Offshore-Gründungstragwerke aus Beton Literatur