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ProBeton - Entwicklung und versuchstechnische Erprobung von ermüdungsfesten Gründungskonstruktionen aus Beton für Offshore- Windenergieanlagen

Leitung:Univ. Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx
Laufzeit:3 Jahre
Förderung durch:Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Bild ProBeton - 
Entwicklung und versuchstechnische Erprobung von ermüdungsfesten Gründungskonstruktionen aus Beton für Offshore- Windenergieanlagen

Abb. 1: Schwergewichtsgründung aus Beton

 

Derzeit werden Gründungen für Offshore Windenergieanlagen (OWEA) fast ausschließlich als Stahlkonstruktionen errichtet. Die Betonbauweise bietet jedoch gegenüber einer Ausführung in Stahl deutliche Vorteile hinsichtlich der Herstellungs- und Instandhaltungskosten sowie der Dauerhaftigkeit. Dies lässt sich mit Blick auf die Historie von Ingenieurbaukonstruktionen (z. B. im Brücken- und Behälterbau) belegen, welche anfänglich aus Stahl, heute jedoch überwiegend aus Stahlbeton und Spann-beton hergestellt werden. Auch in etablierten Offshore-Bereichen (z. B. Bohrinseln) ist diese Entwicklung zu beobachten, insbesondere bei steigenden Anlagengrößen. Für OWEA besitzt die Ermüdungsbeanspruchung eine außerordentlich große Bedeutung, da aufgrund der kombinierten Beanspruchung aus Wind, Wellen und Eigendynamik der Anlage erhebliche Lastspielzahlen (bis zu 109) resultieren. Dafür liegen derzeit keine zuverlässigen Erkenntnisse zum Material- und Strukturverhalten vor, insbesondere nicht zum Ermüdungs- verhalten von Betonen unter Wasser. Die nur unsicher zu beurteilende Ermüdungsfestigkeit beeinträchtigt wesentlich die wirtschaftliche Anwendung der Betonbauweise bei Gründungen für OWEA.

Basierend auf früheren numerischen Ermüdungsuntersuchungen an Windenergieanlagen und experimentellen kleinmaßstäblichen Versuchen an hochfesten Betonproben für Offshore-Gründungsstrukturen sollen in diesem Projekt das Ermüdungsverhalten von realen Strukturausschnitten sowie der Einfluss der vorherrschenden Umgebungsbedingungen (Wasser, Chloride) untersucht und die Erkenntnisse für die Optimierung von Betongründungsstrukturen angewendet werden. Dadurch soll eine deutlich realistischere Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von Gründungsstrukturen in Betonbauweise ermöglicht und so die wirtschaftliche Anwendung von Beton im Bereich der Offshore-Windenergie gewährleistet werden.

 

Ansprechpartner Leibniz Universität Hannover


Univ. Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx 

Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Massivbau

marxifma.uni-hannover.de

 

Konsortium

Partner der Leibniz Universität Hannover

Institut für Baustoffe (IfB)
Institut für Massivbau (IFMA)

 

Weitere Partner

Ed. Züblin AG - Zentrale Technik

Publikationen

von der Haar, C.; Marx, S.; Krompholz, R. (2015): Ultraschalluntersuchungen an statisch beanspruchten Betonproben, Beton- und Stahlbetonbau 110, Heft 11, Seiten 759 - 766.

von der Haar, C.; Hümme, J.; Marx, S.; Lohaus, L. (2015): Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten eines höherfesten Normalbetons , Beton- und Stahlbetonbau 110, Heft 10, Seiten 699 - 709.

von der Haar, C.; Marx, S. (2016): Development of stiffness and ultrasonic pulse velocity in fatigue loaded concrete, Structural Concrete 17 , Heft 4, Seiten 630-636.

von der Haar, C.; Marx, S. (2016): Strain development of plain high strength concrete under fatigue loading, Proceedings of the 4th International Symposium on Ultra-High Performance Concrete and High Performance Materials (HiPerMat), Kassel, Germany, 9.-11. März 2016.

von der Haar, C.; Marx, S. (2016): Entwicklung von Steifigkeit und Ultraschallgeschwindigkeit dynamisch beanspruchter Betonproben, Beton- und Stahlbetonbau 111, Heft 3, Seiten 141 - 148.

Hümme, J.; von der Haar, C.; Lohaus, L.; Marx, S. (2016): Fatigue behaviour of a normal-strength concrete – number of cycles to failure and strain development, Structural Concrete 17, Heft 4, Seiten 637-645.

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