Tragverhalten von hohen Stahlbetontürmen für Aufwindkraftwerke

Aufwindkraftwerke sind solarthermische Kraftwerke zur Gewinnung erneuerbarer Energie aus der direkten und indirekten Sonneneinstrahlung. Für diese Kraftwerke sind Türme mit Höhen bis zu 1000 m und mehr erforderlich, die als freistehende Stahlbetonröhren geplant sind. Diese Stahlbetonröhren werden mit mehreren Aussteifungen wie z. B. Speichenrädern, die über die Höhe verteilt angeordnet sind, ausgesteift, um die Membranschnittgrößen aus Wind möglichst gering zu halten. Das Tragverhalten dieser mehrfach ausgesteiften Türme besteht aus einem stabartigen über die gesamte Turmröhre und einem schalenartigen Tragverhalten in den Segmenten zwischen den Aussteifungen. Die Traglasten verschiedener 1000 m hoher Türme wurden mit geometrisch und physikalisch nichtlinearen FEM-Berechnungen ermittelt. Dabei zeigt sich, dass die Rissbildung das Tragverhalten maßgeblich beeinflusst. In Verbindung mit dem Flankensog führt diese zu einer typischen sichelförmigen Ovalisierung der Segmente zwischen den Aussteifungen, die auf das schalenartige Tragverhalten zurückzuführen ist. Es zeigte sich, dass das schalenartige Tragverhalten im Bereich der sichelförmigen Ovalisierung infolge Biegung mit Längsdruck maßgebend ist. Vergleichsrechnungen am obersten Turmsegment zeigen wiederum dieses typische Tragverhalten.