Gerammte Ringflanschverbindungen von Monopfahlgründungen

Bartminn, Daniel; Griesshaber, Tobias; Lüddecke, Falk; Otaibi, Walid Al; Wirth, Rainer

doi:10.1002/stab.201610411

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“…Der Einfluss der Flanschebenheit auf die Nachweisführung beim Rammen des Monopfahls wurde bereits in [15] und [16] [19] beschrieben. Alternativ sind selbst geringste Klaffungen (0,5 mm, [21]) zu sanieren.…”

Section: Auswirkung Der Ebenheiten Und Mantelseitigen Klaffungen Der unclassified

Einflussfaktoren auf die Vorspannkraft von Schrauben mit Durchmessern bis M72 in Ringflanschverbindungen

Schwedler¹,

Dörfeldt²,

Lüddecke³

et al. 2018

Stahlbau

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Bei Monopfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen wird die Verbindung zwischen Monopfahl und Übergangsstück als geschraubter Ringflansch ausgeführt. Die zunehmende Leistungsfähigkeit der Windenergieanlagen führt zu immer größeren Schnittgrößen in diesem Anschluss. In der Folge erhöhen sich nicht nur die Querschnittsabmessungen, sondern es kommen auch zunehmend größere Schrauben zum Einsatz. Da die einschlägigen Regelwerke zur Bemessung dieser Verbindungen nicht für Schrauben der Größen M64 oder M72 konzipiert wurden, stellt sich die Frage der Übertragbarkeit auf solche Anwendungsfälle. Im Rahmen des Aufsatzes werden Einflüsse diskutiert, die eine Herabsetzung der Schraubentragfähigkeit verursachen könnten. Diese Einflüsse, vornehmlich geometrische Imperfektionen, werden systematisch untersucht und ergänzend in praxisrelevanten Beispielen bewertet. Die somit gewonnenen Erkenntnisse werden für die abschließende Beurteilung der großen Schrauben in Ringflanschverbindungen herangezogen. Stichworte: Ermüdung; Vorspannung; Imperfektion; offshore; Windenergieanlage; SchraubenFactors influencing the pretension force in bolts with diameter up to M72 in ring flange connections. The joint between monopile and transition piece in monopile foundations of offshore wind turbines is realized by bolted ring flanges. The increased size of the wind turbines leads to ever larger internal forces at this joint. This does not only cause an increase in cross sectional dimensions, but also requires the use of larger bolts. Since the relevant regulations for the verification of this joint type were not devised for bolts of size M64 or even M72, the applicability of these rules is challenged. Therefore, influences that may have the potential to lower the strength of these bolts are discussed in this work. These influences, primarily geometric imperfections, are systematically investigated and additionally evaluated with realistic examples. The findings from these analyses are used to give a final assessment for the use of large bolts in bolted ring flanges. Normativer HintergrundDie im Bereich Offshore Wind eingesetzten Garnituren für hochfeste vorspannbare Schraubverbindungen sind in DIN EN 14399-1 [2] bzw. deren nachgeordneten Normenteile DIN EN 14399-3 bis -10 geregelt. Die spezifischen Produktnormen für das System HV, DIN EN 14399-4 [3] für Schrauben und Muttern sowie DIN EN 14399-6 [4] für flache Scheiben, beschränken sich auf die Regelung der

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Section: Auswirkung Der Ebenheiten Und Mantelseitigen Klaffungen Der unclassified

Einflussfaktoren auf die Vorspannkraft von Schrauben mit Durchmessern bis M72 in Ringflanschverbindungen

Schwedler¹,

Dörfeldt²,

Lüddecke³

et al. 2018

Stahlbau

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Einfluss des sequenziellen Anziehens von großen Schrauben bei gerammten Ringflanschverbindungen

2019

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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.

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Vibrationsinstallierte Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen

Lüddecke¹,

Zipfel

Schwedler³

et al. 2021

Stahlbau

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Mit einem Marktanteil von 81,2 % stellen Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen nach wie vor die verbreitetste Gründungskonstruktion für Offshore‐Windenergieanlagen dar. Aktuell ist ein Trend zur Vibrationsrammung zu verzeichnen. Die Vibrationsrammung hat das Potenzial, die Installationszeit sowie den Eintrag von Rammschall stark zu reduzieren. Im Rahmen dieses Fachbeitrags werden für das neuartige Installieren von Monopfahlgründungen mittels Vibratorhammer in Bezug auf die zu erwartenden Beanspruchungen die wesentlichen bestimmenden Parameter benannt. Die Auswirkungen bei Variation dieser bestimmenden Parameter, wie die axiale Steifigkeit aus der Baugrund‐Bauwerksinteraktion, werden in genereller Form sowie im Hinblick auf den Arbeits‐ bzw. Frequenzbereich des Vibratorhammers vorgestellt. Die stahlbaulichen Nachweise und die zu erwartenden Beanspruchungshöhen im Vergleich zur Schlagrammung wie auch die zu erwartenden Ausnutzungsgrade für die Ermüdungsschädigung während der Vibrationsrammung werden untersucht.

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Gerammte Ringflanschverbindungen von Monopfahlgründungen

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Einflussfaktoren auf die Vorspannkraft von Schrauben mit Durchmessern bis M72 in Ringflanschverbindungen

Einflussfaktoren auf die Vorspannkraft von Schrauben mit Durchmessern bis M72 in Ringflanschverbindungen

Einfluss des sequenziellen Anziehens von großen Schrauben bei gerammten Ringflanschverbindungen

Vibrationsinstallierte Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen

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