Monopfahlgründungen – Besonderheiten der stahlbaulichen Nachweisführung von gerammten Ringflanschen

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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“…Die Nachweisführung wird im Folgenden nicht weiter hergleitet. Es kann auf die Ausführungen zur Nachweisführung in [5] verwiesen werden.…”

Section: Berechnungsansatzunclassified

Vibrationsinstallierte Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen

Lüddecke¹,

Zipfel

Schwedler³

et al. 2021

Stahlbau

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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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Gerammte Ringflanschverbindungen von Monopfahlgründungen

Bartminn¹,

Griesshaber²,

Lüddecke³

et al. 2016

Stahlbau

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Derzeit ist bei Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen ein Trend hin zu geschraubten Ringflanschverbindungen zwischen Monopfahl und dem Übergangsstück (Transition Piece) zu erkennen, analog zu den herkömmlichen Verbindungen im Bereich des Turmbaus von Windenergieanlagen. Das Einbringen der Monopfähle erfolgt weiterhin zumeist mittels Impuls‐Rammung, wobei der Lasteintrag zwischen dem Hydraulik‐Hammer und dem Pfahl durch direkten Kontakt bzw. Formschluss an der Flanschoberseite erfolgt. Für diesen temporären Bauzustand kommt der Nachweisführung des monopfahlseitigen Flansches und dessen Anschlusses an den Pfahl eine besondere Bedeutung zu. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden Berechnungsergebnisse den tatsächlich gemessen Ergebnissen gegenübergestellt. Zusätzlich wurde aus den Berechnungsergebnissen eine Korrelation aus den zu erwartenden Beanspruchungen und maximalen Kontaktbreiten während der Rammung zwischen Anvil und Flanschoberseite herausgearbeitet. Diese Berechnungsergebnisse münden in einem für die Installation praxisgerechten Vorschlag zur Durchführung begleitender Überwachungen. Driven flange connection of monopile foundations – FE‐based sensitivity analysis compared to survey results during the installation. In analogy to conventional connections of turbine towers, a trend towards flanged connections between the monopile substructures and the transition pieces can be currently observed in monopile foundations of offshore wind turbines. The predominant installation technique for the monopile substructures will most probably be with conventional impact driving. The load transfer between the hydraulic hammer and the pile is achieved by direct contact on top of the pile. For this temporary condition of pile driving, the verification of the monopile‐sided flange and its connection to the monopile is very critical. As part of this paper, the calculation results are compared to the actual measured and surveyed results. Furthermore, a correlation between the resulting stresses and maximal contact widths between anvil and flange is interpreted. The results presented in this paper open a path for instantaneous accompanying monitoring and quality control of the impact driven flange, removing much of the uncertainties.

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Monopfahlgründungen – Besonderheiten der stahlbaulichen Nachweisführung von gerammten Ringflanschen

Cited by 3 publications

References 6 publications

Vibrationsinstallierte Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen

Vibrationsinstallierte Monopfahlgründungen von Offshore‐Windenergieanlagen

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

Gerammte Ringflanschverbindungen von Monopfahlgründungen

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