Die Lebensdauerprognose für die Tragstruktur von Windenergieanlagen

Studienarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,0, Technische Universität München (Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Berechnung der Restlebensdauer einer Windenergianlage (WEA) geschieht für jede der dynamisch belasteten Komponenten gesondert und ist deswegen stark abhängig von der Bauweise der WEA.

In der Regel bestehen die Türme von WEA aus kostengünstigen Stahlring- oder Stahlfachwerkkonstruktionen, größere Anlagen werden auch in Stahlbetonbauweisen durchgeführt. Innerhalb dieser unterscheidet man weiter zwischen Stahlbeton-, Spannbeton- und Hybridtürmen. Die zu führenden Nachweise sind hier getrennt für den Beton, die eingesetzte schlaffe Bewehrung sowie die
Spannstahlglieder des Systems zu erbringen.

Die vorliegende Arbeit beschränkt sich auf den Spannstahl und somit auf das Bauteil, von dem aufbauend aus Erfahrungen aus dem Brückenbau, vermutlich das höchste Gefahrenpotential für Langzeitschäden ausgeht.

Gemäß des derzeit gültigen Eurocode 2 wird für die Bemessung der Dauerschwingfestigkeit von Spannstahl die Wöhler-Linie in Verbindung mit der Palmgren-Miner-Schadensakkumulationshypothese herangezogen. Im Rahmen dieser Arbeit wird dieser Vorgehensweise folgend ein auf Microsoft Excel basierendes Tool entwickelt, das die Restlebensdauer von Spannstahlgliedern einer WEA durch Verwendung von am Turmkopf erfassten Beschleunigungdaten prognostiziert.
Hierfür wird in Kapitel 2 auf die Geschichte von WEA sowie die verschiedenen Konstruktionsarten der WEA-Türme eingegangen. In Kapitel 3.1 werden zunächst die Anforderungen an die Messdaten und Verfahren zum Pre-Processing beschrieben, bevor in Kapitel 3.2 die Erläuterung der gesamten Berechnungskette vom klassierten Schwingungskollektiv bis hin zur Restlebensdauerabschätzung erfolgt. Den Abschluss bilden in Kapitel 4 Zusammenfassung und Fazit sowie in Kapitel 5 ein Ausblick auf weitere Entwicklungsmöglichkeiten innerhalb des Themengebietes.