Einfluss des sequenziellen Anziehens von großen Schrauben bei gerammten Ringflanschverbindungen

Abstract

Herrn Prof. Dr.‐Ing. Peter Schaumann zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet Offshore‐Windenergieanlagen werden in der Nord‐ und Ostsee vorwiegend mit sogenannten Monopiles gegründet, die am Pfahlkopf eine kraftschlüssige Verbindung zum Transition‐Piece bzw. Turm benötigen. Als Alternative zu den Groutverbindungen werden dafür seit einigen Jahren gerammte Ringflanschverbindungen eingesetzt, die aufgrund der ungeregelten Bauart eine Zustimmung im Einzelfall beim BSH benötigen. Eine Besonderheit ist zum Beispiel, dass die Flanschoberflächen nicht planparallel, sondern geneigt ausgeführt werden, um die Kontaktfläche zwischen Amboss und Flansch gering zu halten. Nach dem Aufsetzen des TP liegt dadurch ein planmäßig nach innen geneigter Spalt vor. Des Weiteren werden die Größe und Form des Spalts durch Herstell‐ und Montagetoleranzen sowie durch den Rammvorgang beeinflusst. In diesem Aufsatz werden Ergebnisse von Parameterstudien vorgestellt, mit denen der Einfluss des planmäßigen Spalts sowie der geometrischen Imperfektionen auf die Vorspannkraft der Schrauben analysiert wurde. Mithilfe von Finite‐Element‐Berechnungen wurde auch die tatsächliche Montageabfolge simuliert, wobei die Schrauben sequenziell vorgespannt wurden. Dabei konnten Reihenfolgeeffekte aufgezeigt werden, die im Aufsatz diskutiert werden. Abschließend werden Empfehlungen für zukünftige Ausführungen von gerammten Ringflanschverbindungen im Offshore‐Bereich gegeben.

Numerische Modellierung des Kraft‐Verformungsverhaltens vorgespannter Schrauben in L‐Flanschverbindungen

“…, der Anziehreihenfolge in Kombination mit Imperfektionen [7] und der Plastifizierung des Verbindungselements [2,8] oder des Flansches [9] unter maßgebenden Lastfällen mit berücksichtigt werden.…”

“…Das zur Bemessung angesetzte Vorspannkraftniveau muss über die gesamte Lebensdauer der WEA gewährleistet sein. Hierbei müssen u. a.Vorspannkraftverluste infolge von Setzeffekten , der Anziehreihenfolge in Kombination mit Imperfektionen und der Plastifizierung des Verbindungselements oder des Flansches unter maßgebenden Lastfällen mit berücksichtigt werden.…”