Untersuchungen zur statischen Effizienz polygonaler und kreisförmiger Stahltürme für Windenergieanlagen

Seit 2005 werden in den europäischen Forschungsprojekten HISTWIN (High-Strength Steel Tower for Wind Turbines, 2006-2009) und HISTWIN 2 (High steel tubular towers for wind turbines, 2010-2013) Untersuchungen zur Optimierung von konventionellen sowie polygonalen Stahltürmen von Windenergieanlagen durchgeführt. Die maximale Nabenhöhe von Windenergieanlagen mit Stahlrohrtürmen ist aufgrund der über das Straßennetz transportfähigen Dimensionen und der daraus resultierenden Durchmesserrestriktionen auf ca. 100 bis 120 m begrenzt. Im Rahmen dieser europäischen Forschungsprojekte wurde ein Beitrag zur Lösung dieses Problems durch die Entwicklung einer innovativen Reibverbindung geleistet, welche eine vertikale Segmentierung des Turms ermöglichen sollen. Kommt das Verbindungskonzept überdies anstelle konventioneller Ringflansche zum Einsatz, so ist nicht mehr die Ermüdung im Bereich der Ringflanschverbindung das kritische Bemessungsdetail, vielmehr verschiebt sich die bemessungsrelevante Größe hin zur Stabilität der Turmschale. In diesem Artikel liegt der Schwerpunkt auf den theoretischen Untersuchungen zur möglichen Erhöhung des Stabilitätswiderstandes und gleichzeitig möglicher Materialeinsparung durch die Verwendung eines polygonalen Querschnitts anstelle eines kreisförmigen Querschnitts. Im Rahmen dieser materialbasierten Wirtschaftlichkeitsstudie wurden die Untersuchungen auf Längsspannungen (keine Schubspannungen) und lokales Stabilitätsversagen (Beulen, kein Knicken) beschränkt. Darüber hinaus wurde eine Ovalisierung des Querschnittes nicht berücksichtigt und die Beulfeldkanten als fest unterstellt.