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Bautechnik aktuell 7/2015 Bautechnik 7/2015 533-534 Bautechnik aktuell

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Aus den Hochschulen:
34. Steinfurter Stahlbauseminar / Bauprojekte erfolgreich managen

Nachrichten: Aus Seismic Safety wird SeSa Build

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Bautechnik 7/2015 535-536 Veranstaltungskalender

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 Inhalt

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Empelmann, Martin "Geh deinen Weg und lass die Leute reden" (Dante Alighieri) Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 445 Editorial

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Tue, Nguyen Viet; Ehmann, Rainer; Tung, Nguyen Duc Schubversuche an Stahlbetonbalken unterschiedlicher M/V-Kombinationen Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 446-457 Fachthemen

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Der vorliegende Aufsatz berichtet über experimentelle Untersuchungen zum Einfluss des statischen Systems und der Belastungsart auf das Querkraftverhalten von Biegebauteilen ohne Querkraftbewehrung. Zehn rechteckige Stahlbetonbalken mit drei statischen Systemen und zwei Belastungsarten wurden hierbei getestet, wodurch nahezu alle in der Praxis möglichen M/V-Kombinationen erfasst werden konnten. Die Ergebnisse zeigen erhebliche Unterschiede in der Querkrafttragfähigkeit von Schubfeldern unterschiedlicher M/V-Kombinationen. Die Querkrafttragfähigkeit von Einfeldbalken unter Gleichlast ist höher als jene von vergleichbaren Balken unter Einzellast. Ferner ist die Querkrafttragfähigkeit von Krag- und Mittelstützen von Durchlaufbalken unter Gleichlast deutlich höher als die Querkrafttragfähigkeit von Einfeldbalken. Im Allgemeinen kann mit den Versuchsergebnissen festgestellt werden, dass die zugehörige Biegebeanspruchung die Querkrafttragfähigkeit eines Bauteils positiv beeinflusst. Weiterhin spielt das Rissbild infolge Biegung eine entscheidende Rolle für die Querkrafttragfähigkeit bei schubschlanken Stahlbetonbauteilen.

Shear tests on reinforced concrete beams with different M/V-combinations
This paper presents an experimental investigation on the effect of structural system and load configuration on the shear behavior of flexural reinforced concrete (RC) members without shear reinforcement. A total of ten rectangular beams with three structural systems and two load configurations were tested. With the chosen test set-up, almost all M/V-combinations commonly encountered in practice can be investigated. The test results indicate significant differences of the shear capacity of members with different M/V-combinations. The shear capacity of the simply supported beam under a uniform load is higher than that of similar beams under a concentrated load. Moreover, the shear capacity of the cantilever and continuous beams under uniform load is significantly higher than that of simply supported beams. Generally, it can be concluded that the co-existing flexural action has a positive influence on the shear resistance of a RC member without shear reinforcement. Furthermore, the flexural crack pattern plays an important role in the shear resistance of slender RC members.

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Empelmann, Martin; Krakowski, Waldemar Erweitertes Modell zur Berechnung der Rissbreite Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 458-467 Fachthemen

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Die Beschränkung der auftretenden Rissbreiten ist bei Stahlbetonbauteilen eine maßgebliche Bemessungsaufgabe zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit. Im vorliegenden Beitrag wird ein neues, praxisgerechtes Modell zur Berechnung der charakteristischen Rissbreite vorgestellt, welches auf allgemeingültigen mechanischen Ableitungen aufbaut und den charakteristischen Rissabstand sowie die zugehörigen charakteristischen Dehnungen über eine konsistente, verbundorientierte Methodik bestimmt. Die Bestimmungsgleichungen wurden in einer umfangreichen Parameterstudie ermittelt, sodass das neue Berechnungsmodell den Ansatz des EC2/NA [2] bzw. der DIN 1045-1 [10] im Hinblick auf verbundspezifische und rissmechanische Zusammenhänge verbessert und den Anwendungsbereich in der praktischen Anwendung erweitert.

Extended model to calculate the crack width
The calculation of the crack widths is a main task within the design of reinforced concrete structures in order to secure the serviceability and the durability. In the following a new, practical model for the calculation of the characteristic crack width is presented, which is based on general mechanical relationships and determines the characteristic crack spacing and the associated characteristic strains with a consistent, bond-oriented methodology. The calculation formulas were determined in an extensive parameter study so that the new calculation model improves the approach of the EC2/NA [2] or DIN 1045-1 [10] in terms of bond specifics and crack mechanics and extends the application range in the practical use.

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Änderungen im baulichen Brandschutz: Deutschland bekommt neue Muster-Industriebau-Richtlinie Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 467 Aktuell

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Oettel, Vincent; Empelmann, Martin Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung für UHPFRC in Anlehnung an DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 468-478 Fachthemen

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Im Gegensatz zur einaxialen Betondruckfestigkeit, die sich relativ einfach an Zylindern oder Würfeln ermitteln lässt, ist die Erfassung der zentrischen Betonzugfestigkeit wesentlich aufwendiger, da die Lasteinleitung mit Schwierigkeiten verbunden ist. Daher bietet sich die indirekte Ermittlung der zentrischen Zugfestigkeit über einen Biegezugversuch an. In diesem Fall muss jedoch die im Biegezugversuch bestimmte Kraft-Verformungs-Kurve in eine Zugspannungs-Dehnungs-Linie umgerechnet werden. Um das Zugspannungs-Dehnungs-Verhalten von ultrahochfestem Faserbeton (UHPFRC) zu untersuchen, wurden am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig, 4-Punkt-Biegeversuche mit Standard-Biegebalken 15/15/70 cm aus ultrahochfestem Fein- oder Grobkornbeton mit unterschiedlichen Faserschlankheiten und -gehalten durchgeführt. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen wurde, in Anlehnung an die DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, eine Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung für UHPFRC hergeleitet und mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) validiert.

Tensile Stress-Strain Relationship for UHPFRC on the basis of DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton
The concrete compressive strength can be easily determined by using cylinders or cubes, whilst determing the axial concrete tensile strength is much more complex due to its load instruction. Therefore, the axial tensile strength can be determined indirectly by bending test. In this case, however, the load-displacement curve determined of the bending test has to be converted into a tensile stress-strain curve. In order to analyse the tensile stress-strain behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC), the iBMB, Division of Concrete Construction of the TU Braunschweig, has conducted 4-point bending tests with standard bending beams 15/15/70 cm made of UHPFRC-mortar or UHPFRC-concrete which differed in fiber slenderness and fiber content. A tensile stress-strain relation for UHPFRC based on the DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton was derived from the experimental results and finally validated by applying the finite element method (FEM).

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R-Beton: Werkstoff der nächsten Generation Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 478 Aktuell

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Köber, Dietlinde; Zahn, Franz A. Verfahren zum Erdbebennachweis von durch Stahlbetonwände ausgesteiften Gebäuden mit explizitem Nachweis der Verformungen - Überprüfung durch Push-Over-Berechnungen Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 479-488 Fachthemen

Kurzfassung

In [1] wird ein Bemessungsverfahren für durch Erdbeben beanspruchte Tragwerke vorgestellt, mit dem die explizite Berücksichtigung von torsionsbedingten Verschiebungen möglich ist und bei dem realistische Biegesteifigkeiten für die Wände verwendet werden. Da mit diesem vereinfachten Verfahren mit vertretbarem Aufwand nur der getrennte Tragsicherheitsnachweis für Erdbebenbeanspruchungen in den Gebäudehauptrichtungen möglich ist, wird in diesem Aufsatz der Frage nachgegangen, ob ein Gebäude, für welches der Nachweis in beiden Hauptrichtungen erbracht wird, auch für Erdbebenbeanspruchung unter 45° zu den Hauptrichtungen ausreichende Standsicherheit besitzt. Zu diesem Zwecke werden zwei Beispielgebäude zunächst mit dem in [1] beschriebenen Verfahren auf ihre Standsicherheit in den Hauptrichtungen untersucht und anschließend mit dem Programm ETABS nachgerechnet, und zwar zunächst jeweils in einer Gebäudehauptrichtung und danach für eine Beanspruchung unter 45° zu dieser.

Alternative Seismic Design Methodology for Reinforced Concrete Wall Buildings Incorporating the Prediction of Wall Displacements. Check by Push-Over Analysis
In [1] a design methodology is presented for the seismic design of structures, using realistic cracked member stiffness and explicitly allowing for additional wall displacements related to torsion. Because the methodology is only suited for earthquake design separately in the principal directions of the building, the question arises whether a building so designed will also be safe for skew earthquake actions. In order to address this problem this paper presents the application of the proposed methodology, [1], to two example structures in each principal direction. These two buildings are then analysed using the program ETABS, first in one principal direction and then for lateral loads at a 45° angle.

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Siebert, Björn Betonbau bei chemischem Angriff - neue DBV-Arbeitshilfen Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 489-494 Bericht

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In verschiedenen Anwendungsgebieten ist der Baustoff Beton hohen Beanspruchungen von außen, z. B. durch betonaggressive Wässer, ausgesetzt, die die Dauerhaftigkeit des Bauwerks beeinträchtigen können. Für einen chemischen Angriff in natürlichen Böden und Grundwässern bestehen normative Vorgaben, um den Angriffsgrad anhand der Art und Konzentration der angreifenden Stoffe in Expositionsklassen einzustufen. Ob und inwieweit die Einstufungen für Böden und Grundwässer auch auf andere Bereiche mit chemischem Angriff auf Beton, z. B. Kraftwerksbau, Abwasseranlagen, Biogasanlagen etc., zu übertragen sind, ist stets im Einzelfall zu überprüfen.
Um Beton mit einem für die jeweilige Exposition adäquaten chemischen Widerstand auszustatten, sind in der Regel die betontechnologischen Vorgaben der einschlägigen Regelwerke ausreichend. Bei besonders starker Beanspruchung werden darüber hinaus zusätzliche Maßnahmen erforderlich, die sowohl die Betontechnologie als auch die Bauausführung betreffen können. Über die Art und den Umfang solcher im jeweiligen Anwendungsgebiet zusätzlich erforderlichen Maßnahmen wird in der Fachwelt kontrovers diskutiert.
Diese Problemstellungen in der Praxis aufgreifend, hat der Deutsche Beton- und Bautechnik-Verein E.V. neue Arbeitshilfen herausgegeben, in denen auf die derzeitige Vorgehensweise bei der Bewertung des chemischen Angriffsgrads in unterschiedlichen Anwendungsgebieten des Betonbaus und bei der Festlegung geeigneter Schutzprinzipien eingegangen wird.

Concrete structures under chemical attack - new DBV Guide to Good Practice
In various fields of application concrete is highly stressed by the environmental exposure, e. g. by aggressive water, which may affect the durability of the structure. There are normative guidelines dealing with the chemical attack in natural soil and ground water which allow a classification of the attack in exposition classes on basis of the type and concentration of the corrosive substances. Whether and to what extent the classification criteria for soils and groundwater are transferable to other areas with chemical attack on concrete, e. g. power plants, wastewater treatment plants, biogas plants, etc. must always be checked individually.
In order to provide concrete with an adequate chemical resistance, the requirements for the concrete technology according to the general standards and regulations are usually sufficient. For particularly high stresses additional measures are needed which can affect both the concrete technology and the construction. A controversial debate among experts exists with respect to the type and extent of such measures required in the respective field of application.
With focus on these practical issues, the German Society for Concrete and Construction Technology (DBV) has published a new Guide to Good Practice which provides the common procedure for the evaluation of a chemical attack on concrete in different fields of application and deals with appropriate protection principles.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 7/2015 Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 495-496 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Nachrichten:
duraBASt-Baubeginn am Autobahnkreuz Köln-Ost / Fachseminar “Gartengestaltung mit Beton” / International Business für Ingenieurinnen und Ingenieure / Call for Papers zum Baukongress 2016 in Wien

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 7/2015 497-498 Veranstaltungskalender

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Inhalt: Stahlbau 7/2015 Stahlbau 7/2015 Inhalt

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Dietrich, Rolf Das neue Schiffshebewerk Niederfinow - ein Beitrag zur Baukultur in Deutschland Stahlbau 7/2015 453 Editorial

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Huth, Peter; Lindlar, Hans-Gerd Neues Schiffshebewerk in Niederfinow - Überblick und technische Aspekte Stahlbau 7/2015 454-465 Fachthema

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In Niederfinow wird neben dem bestehenden ein zweites Schiffshebewerk errichtet. Nach umfangreichen Voruntersuchungen entschied sich die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung für ein Senkrechthebewerk mit Gegengewichtsausgleich. Ein Tragwerk, bestehend aus Stahlbetontürmen, -stützen und Seilrollenträgern, die in einer gemeinsamen Trogwanne gegründet werden, leitet die Lasten des wassergefüllten Troges (ca. 9 800 t) über Seilrollenträger in den Untergrund ab. Der an Seilen durch Gegengewichte im Gleichgewicht gehaltene Trog erhält eine nutzbare Länge von 115 m, eine nutzbare Breite von 12,5 m und lässt eine Wassertiefe von 4,0 m zu. Die Vertikalbewegungen des Troges erfolgen mittels Zahnstangenantrieb. Ein Sicherungssystem aus Mutterbackensäulen und Drehriegeln gewährleistet ein sicheres Absetzen des Troges bei Reparatur und in Havariefällen.
Im Mai 2008 wurde die Arge Neues Schiffshebewerk Niederfinow bestehend aus den heutigen Firmen Bilfinger Construction GmbH, DSD Brückenbau GmbH, Johann Bunte Bauunternehmung GmbH

New ship lift at Niederfinow, Germany.
A second ship lift is to be constructed in Niederfinow adjacent to the existing lift. After extensive preliminary studies, the Federal Waterways Administration decided on a vertical lift with balancing counterweights. A load-bearing structure consisting of reinforced concrete towers, columns and cable pulley girders, all with foundations in a common trough well, transfers the loads from the water-filled trough (9 000 t) into the bedrock via cable pulley girders. The trough, which is suspended on cables and balanced with counterweights, has a usable length of 115 m, a usable width of 12.5 m and allows a water depth of 4.0 m. Vertical movements of the trough take place by means of rack and pinion drives. A safety system consisting of internally threaded columns and rotary locking bars ensures that the trough stops safely in an emergency.
In May 2008 the contract to construct the new ship lift was awarded to the consortium Neues Schiffshebewerk Niederfinow, consisting of Bilfinger Construction GmbH, DSD Brückenbau GmbH, Johann Bunte Bauunternehmung GmbH

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Richtlinie zur Darstellung von Stahlkonstruktionen in Werkstattzeichnungen Stahlbau 7/2015 465 Aktuell

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Gebhardt, Heiner; Schülke, Jens; Augustin, Eric Schiffshebewerk Niederfinow - Bemessung, Herstellung und Montage des Troges Stahlbau 7/2015 466-476 Fachthemen

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Die Stahlkonstruktion des Troges für das neue Schiffshebewerk in Niederfinow wurde in einer komplexen Bemessung für die Betriebszustände gewichtsmäßig optimiert. Gleichzeitig mussten verschiedene außergewöhnliche Belastungszustände bei der Dimensionierung berücksichtigt werden. Die hierfür erforderlichen Berechnungen wurden an einem Finite-Elemente-Modell des Troges mit unterschiedlichen Lagerungsbedingungen durchgeführt. Damit die Montage der Gegengewichte nicht für die Bemessung des Troges maßgebend wird, musste ein detailliertes Ballastierungskonzept ausgearbeitet werden.
Bei der Fertigung und Montage des Troges waren unter anderem die geringen zulässigen Toleranzen an den Trogenden im Bereich der Drehsegmenttore zu berücksichtigen. Durch fertigungstechnische Maßnahmen und eine anschließende mechanische Bearbeitung wurden diese Vorgaben umgesetzt.

Ship lift Niederfinow - Analysis, manufacture and assembly of the trough.
The steel structure of the trough for the new ship lift in Niederfinow was optimized regarding its weight by using a complex analysis of the serviceability states. At the same time several special load cases had to be taken into account in the analysis. The analysis was done on a finite element model of the trough with different bearing conditions. In order to avoid that the assembling of the counterweights will be the decisive load case a comprehensive ballasting system had to be developed.
During manufacture and assembly of the trough, the low allowable tolerances at the trough ends for the installation of the rotating segment gates were taken into consideration. Manufacturing provisions and a subsequent mobile machining of the relevant plates ensured these requirements.

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Schütt, Sven-Olaf; Baumann, Manfred Korrosionsschutz beim neuen Schiffshebewerk Niederfinow Stahlbau 7/2015 477-482 Fachthemen

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Die Ausführung und Qualitätssicherung des Korrosionsschutzes der Stahlbauten des Schiffshebewerkes Niederfinow erfolgt durch die strikte Umsetzung einer für alle Beteiligten geltenden Korrosionsschutzanweisung. Hier werden u. a. die vielfältigen architektonischen farblichen Anforderungen sowie die Beschichtung in mehreren Fertigungswerken und auf der Baustelle berücksichtigt. Etwa 70 % der Bauteile wurden vorkonserviert angeliefert. Nachträgliche Schweißarbeiten auf der Baustelle und deren negative Auswirkungen auf bereits beschichteten Flächen erforderten umfangreiche Qualitätsmaßnahmen. Es wurden überwiegend bewährte Korrosionsschutzsysteme eingesetzt. Für Beschichtungen im Einzelfall, Pulverbeschichtungen und auch beim Kathodischen Korrosionsschutz (KKS) für die Anoden wurden im Bereich des Verkehrswesens neue Wege beschritten.

Corrosion protection at the new ship lift Niederfinow, Germany.
Conducting and quality management of the anticorrosive coating of the steel constructions belonging to the ship lift in Niederfinow is ensured by a strict implementation of an anticorrosive coating instruction that is valid for all parties involved. The instruction considers the variety of architectural requirements concerning color as well as the coating in several assembly plants and at the construction site. Approximately 70 % of the devices have been delivered pre-preserved. Subsequent conducted welding jobs at the construction site and their negative effects on the already coated surfaces demand an enormous additional quality management. Predominantly, established anticorrosive coating systems have been used. In the field of transportation, new paths haven been explored for coatings that needed individual approval, for powder coatings as well as for cathodic corrosion protection for the anodes.

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Neue Werkstoffe für den Bau Stahlbau 7/2015 482 Firmen und Verbände

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Dachsel, Volker Die Sicherung des Troges im neuen Schiffshebewerk Niederfinow Stahlbau 7/2015 483-487 Bericht

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Neuerscheinungen in der AHO-Schriftenreihe Stahlbau 7/2015 487 Aktuell

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Schuster, Claudia Schiffshebewerk Niederfinow als Modell im Deutschen Technikmuseum Berlin Stahlbau 7/2015 488-493 Fachthemen

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Das Modell des Schiffshebewerks Niederfinow im Maßstab 1 : 50 bereichert seit dem 8. Dezember 2014 die Dauerausstellung des Deutschen Technikmuseums (DTM). In diesem Funktionsmodell stecken rund 140 000 Miniaturniete, über 36 000 größtenteils ehrenamtliche Arbeitsstunden und unzählige originalgetreue Details. Das Modellbau-Kunstwerk besteht fast ausschließlich aus Messing, zum Teil auch Stahl, Aluminium, Kunststoff, Holz, Blei und ist das Ergebnis aus Akribie, Leidenschaft, Geduld, Einfallsreichtum sowie handwerklichem Können während einer Bauzeit von 20 Jahren. Das Modell stellt das Hebewerk bei Niederfinow dar, etwa 70 km nordöstlich von Berlin gelegen, das Schiffe wie in einem Fahrstuhl 36 m von der unteren Oderhaltung auf die obere Kanalhaltung hebt und in der anderen Richtung senkt. Es ist heute das älteste noch im Dienst befindliche Hebewerk Deutschlands. Während und vor der Bauzeit dieses 1934 eröffneten Bauwerks entstanden verschiedene Modelle, die nachfolgend ebenfalls kurz beschrieben werden.

Niederfinow Boat Lift Model in the Deutsches Technikmuseum Berlin.
The 1 : 50 scale model of the Niederfinow boat lift has enriched the permanent exhibition at the Deutsches Technikmuseum (DTM) since 8 December 2014. Around 140 000 miniature rivets, over 36 000 mostly unsalaried hours of work and countless authentic details went into the construction of this functional model. This masterpiece of model-building consists almost entirely of brass, but also in part of steel, aluminium, plastic, wood, and lead; above all, it is the product of 20 years of tinkering, exactitude, passion, patience, ingenuity and craftsmanship. The model shows the boat lift located near Niederfinow, around 70 km north-east of Berlin. It raises ships 36 m from the lower Oder reach to the upper canal reach and also lowers them in the other direction. It is the oldest boat lift in Germany which is still in commission today. Various models were commissioned during and prior to the building phase of this construction, which began operation in 1934. These models as well are described in brief below.

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Entschließungsantrag zum Baukulturbericht verabschiedet Stahlbau 7/2015 493 Aktuell

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Janele, Tim Oliver; Landskröner, Susanne; Klose, Marcus Berechnung der Rammschädigung an Flanschen von Monopile-Gründungen Stahlbau 7/2015 494-500 Fachthemen

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Ringflanschverbindungen an Monopile-Tragstrukturen stehen aktuell im Fokus kosteneffizienter Design-Konzepte für Offshore-Windenergieanlagen. Die geschraubte Verbindung zwischen Monopile und Transition Piece (Übergangsstück zum Turm der Windenergieanlage) erfordert jedoch, dass das Rammen mit einem hydraulischen Hammer direkt auf dem Monopile-seitigen Flansch erfolgt. Der Flansch wird extremen Belastungen während des hochdynamischen Rammvorgangs ausgesetzt, wodurch hohe Vorschädigungen am Flansch sowie an der Schweißnaht zum Monopile entstehen können. Bei der Berechnung der Rammschädigungen ist, zusätzlich zum eigentlichen Hammerschlag, eine durch den Lasteintrag angeregte Schwingung am Flansch zu berücksichtigen. In diesem Artikel werden die wesentlichen Parameter einer Rammanalyse vorgestellt. Wechselwirkungen zwischen Hammer, Monopile und Boden werden mit einer eindimensionalen Wellengleichungsmethode untersucht. Das hierbei ermittelte Lastspektrum wird zur Validierung eines detaillierten Finite-Elemente(FE)-Modells genutzt, welches den ursprünglichen Schlag zwischen Hammer und Flansch sowie die dynamische Antwort der Pfahl-Boden-Interaktion im Zeitbereich simuliert. Basierend auf den Berechnungsergebnissen werden Empfehlungen für Designoptimierungen sowie Verfahren zur Bewertung der Rammschädigung vorgestellt.

Determination of pile-driving fatigue at flanges of monopile foundations.
Cost-efficient design concepts of monopile foundations for offshore wind turbines have recently focused on bolted ring flange connections. The bolted connection between the monopile and transition piece implies that the pile-driving operation by means of a hydraulic hammer is directly performed on the flange. The highly dynamic pile-driving loads may lead to substantial pre-damages at the flange structure and weld. For the determination of pile-driving fatigue, the initial hammer strike as well as an induced oscillation has to be considered. In this paper, the main parameters defining a pile-driving analysis are presented. Basic pile-driving effects are investigated by application of a one-dimensional wave equation analysis. The results are used to validate a detailed finite element (FE) model which simulates the initial hammer strike as well as the dynamic response of the pile-soil interaction. Based on the calculation results, recommendations for design optimizations and evaluation methods of pile-driving fatigue are provided.

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