Erhöhung der Nennvorspannkräfte axial beanspruchter Schraubverbindungen in WEA durch Einsatz der DISC (Kooperationsprojekt ForWind)

Projektbeschreibung

Axial beanspruchte Schraubenverbindungen werden in Konstruktionen von Windenergieanlagen vielfach angewendet. Typische Beispiele sind die Ringflanschverbindungen bei stählernen Rohrtürmen. Wegen der hohen dynamischen Beanspruchung kommt der Vorspannkraft für die Ermüdungsfestigkeit eine besondere Bedeutung zu. Untersuchungen zeigen, dass die Vorspannkräfte häufig nicht erreicht werden und zusätzlich starken Streuungen unterworfen sind.

Im Rahmen des Entwicklungsprojektes „Erhöhung der Nennvorspannkräfte in axial beanspruchten Schraubenverbindungen von Windenergieanlagen durch den Einsatz der DISCTM“ wurde der Einfluss des Konstruktionselementes DISCTM auf die Streuung der erreichten Vorspannkräfte und eine Erhöhung der bisherigen Nennvorspannkräfte untersucht. Dafür wurden statische Anziehversuche an 90 Schraubengarnituren M36 der Festigkeitsklasse 10.9 durchgeführt.

Es zeigte sich, dass die Vorspannkräfte der Versuchskörper ohne DISCTM starken Streuungen unterworfen waren. Die Streuungen der Vorspannkräfte konnten durch den Einsatz der Sechskant- Unterlegscheibe DISCTM reduziert werden. Die geringeren Streuungen konnten unter anderem auf das nahezu seitenlastfreie Anziehen der Verbindung zurückgeführt werden. Die Erhöhung der Nennvorspannkräfte axial beanspruchter Schraubenverbindungen in WEA ist durch den Einsatz der DISCTM bei gleichzeitiger Reduzierung der Vorspannkraftstreuungen möglich. Hinsichtlich der Nachweise im Grenzzustand der Ermüdung ist ein erhöhter Ansatz der anrechenbaren Vorspannkraft gegenüber den aktuellen Regelungen sinnvoll, da dadurch die eingebauten Schraubenverbindungen höher ausgenutzt werden und somit kostenoptimiert konstruiert werden können. Grundsätzlich ist bei vorgespannten Schraubenverbindungen drauf zu achten, dass die Verbindungen in keinem Fall überspannt werden.

Vertragspartner

• Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover
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