Krankonstruktionen sind im Allgemeinen hohen Beanspruchungen mit vergleichsweise geringen Lastspielzahlen ausgesetzt. Im Bereich der Kurzzeitfestigkeit, bekannter unter dem englischen Begriff Low-Cycle Fatigue (LCF), bieten höchst- und ultrahochfeste Stähle erhebliche Vorteile. Im Folgenden wird über Ergebnisse von Ermüdungsversuchen an höchst- und ultrahochfesten stumpfgeschweißten Blechen und höchstfesten Rundhohlprofilen mit aufgeschweißten Längssteifen berichtet. Hierbei wurden Versuchsserien mit WIG-Decklagen, geschliffenen Nahtwurzeln und hochfrequenten Hämmerverfahren (HFH) untersucht. Die Untersuchungsergebnisse werden zusammengefasst und mit Bezug auf die Kerbklassen des Eurocode 3 bzw. auf die FAT-Klassen der aktuellen IIW-Richtlinie ausgewertet.

Low-cycle fatigue of welded joints made of high and ultra-high strength steels.
Crane structures are exposed to very high loading but with rather low number of load cycles. In the so called low cycle fatigue (LCF) domain the use of high- and ultra-strength steels offer considerable advantages. In this paper, fatigue tests on butt welded ultrahigh-strength plates and circular hollow sections with longitudinal attachments and post weld treatment by means of TIG-dressing, high frequency hammer peening (HFHP) and grinded roots are presented. A summarized evaluation and discussion of results referring to fatigue class classification of Eurocode 3 and the recent IIW guideline is given.

Bei der Bemessung zyklisch belasteter Schweißverbindungen aus höchst- und ultrahochfesten Stählen, wie sie im Kranbau eingesetzt werden, finden Kennwerte des Kurzzeitfestigkeitsbereichs (Low Cycle Fatigue, LCF) Anwendung. Im FOSTA-Forschungsprojekt P900 wurden MAG-geschweißte Stumpfstöße und Quersteifen aus 8 mm dicken Blechen sowie Rohr-Gabel-Bauteile mit Hilfe des Nennspannungs-, Kerbspannungs- und Kerbdehnungskonzepts untersucht. Schwingfestigkeitsversuche bei konstanten Beanspruchungsamplituden bis in den LCF-Bereich führen auf Wöhlerlinien, die der FAT-Klasse 80 (Stumpfstoß) bzw. FAT 71 (Quersteife) nach den Regelwerken genügen und mit Neigungen von k = 3 angenähert werden können. Grundlegend zeigt sich, dass sich die Lebensdauer dieser MAG-Schweißverbindungen durch Schweißnahtnachbehandlungsmethoden, wie WIG-Aufschmelzen, höherfrequentes Hämmern oder Schleifen, auch im LCF-Bereich positiv beeinflussen lässt.
Im Zuge einer beanspruchungsoptimierten Auslegung und der Ausnutzung des Festigkeitspotenzials hochfester Stähle ist neben dem Werkstoffverhalten bei konstanten Beanspruchungsamplituden der Einfluss von variablen Beanspruchungen auf die Lebensdauer zu berücksichtigen. Aus der Analyse im Betrieb auftretender Lasten konnte ein Gaußverteiltes Beanspruchungskollektiv abgeleitet werden. Unter variablen Beanspruchungen zeigt sich das Schwingfestigkeitspotenzial anhand experimentell ermittelter Gaßnerlinien und charakteristischen Schadenssummen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden schließlich durch Bauteiluntersuchungen an Rohr-Gabel-Schweißnähten mit und ohne zusätzlich aufgeschweißte Längslaschen verifiziert. Die lokale Bewertung der Schweißverbindungen nach dem Kerbspannungskonzept bestätigt die FAT-Klasse 225. Zusätzlich wurde eine Bewertung der Schweißverbindungen, unter Berücksichtigung des elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens mittels Schädigungsparametern durchgeführt.

Fatigue assessment of welded high-strength steels.
The design of highly loaded crane structures is linked to the fatigue life assessment of welded structures in the low cycle fatigue (LCF) regime. In the FOSTA research project P900 MAG welded butt joints and transverse stiffeners made of 8 mm thick sheets as well as tube- clevis-components were investigated using the nominal stress, the notch stress and the notch strain concept. Constant amplitude loading fatigue tests up to the LCF regime result in Wöhler curves, which fulfill FAT class 80 (butt joints) and FAT 71 (transverse stiffeners) according to the recommendations and can be estimated with a slope of k = 3. A fatigue life increase can be achieved by post weld treatment methods, even in the LCF regime.
In addition to knowledge about the cyclic material behavior, the effect of a Gaussian spectrum on the fatigue life has to be considered. A fatigue life increase under variable amplitude loading is shown by Gaßner curves and characteristic damage sums resulting from a linear damage accumulation. The results have been extended to sample component investigations of tube-clevis connections. A fatigue assessment using local approaches confirms FAT225 for the effective notch stress approach up to N ≥ 103 cycles. In addition an assessment is concluded considering the elastic-plastic material behavior and using damage parameters.

Die Erhöhung der Lebensdauer an geschweißten Konstruktionen ist eine ständige Herausforderung für Konstrukteure und Berechnungsingenieure, aber besonders auch für die Werkstatt und deren Schweißaufsicht inklusive Qualitätssicherung. Die Einführung hochfester Stähle im Stahlbau und die Notwendigkeit, die Konstruktionen gewichtsmäßig und somit kostenmäßig zu optimieren, erfordern immer mehr die Aufmerksamkeit an schweißtechnischen Details. Wesentlich an der Erhöhung der Lebensdauer geschweißter Konstruktionen ist das Vermeiden jeglicher Schwachpunkte, also Stellen, die zu vorzeitigem Versagen durch Rissbildung führen können. Insbesondere an Kehlnähten, die an üblichen Stahlbaukonstruktionen geschweißt werden, sind Nachbehandlungsmethoden wie das Überschleifen kaum realisierbar. Da derzeit verschiedene Nachbehandlungsverfahren breit diskutiert werden, wurden eigene vergleichende Untersuchungen zu einfachen, kostengünstigen und seit langem bekannten Werkstattverfahren durchgeführt. Zusätzlich wurde die Auswirkung von üblichen Strahlbehandlungen untersucht.

Post treatment on fillet weld seams - Old technique compared.
The increase of lifetime of welded structures is a permanent challenge for design and stress calculation engineers, but also for the workshop and quality engineers. The inauguration of high strength steels also in structural steel engineering and the need to reduce the weight and therefore the cost requires more and more concentration on weldment details. Fundamental on the increase of lifetime welded structures is to avoid any weak areas, which can fail ahead of lifetime due to initiated cracks.
Particularly fillet welds, which are widely used in all types of structures, are difficult to treat after welding by grinding. Presently in Germany the application of mechanical post weld treatment techniques are discussed and investigated. To compare the quite sophisticated technique UIT with a very simple and cheap workshop tool an own investigation had been carried out. It is shown that even low cost tools appropriate applied can give comparable good effects on extended life time on welded structures. The investigations were carried out with robot welded cruciform joint samples on middle strength mild steel S355.
The UIT treatment techniques give a significant improvement in fatigue strength of fillet welds. This applies not only in the increase of the achieved load cycles, but also in the increase of a possible stress level. The fatigue strength rises from 60 MPa as welded to 145 MPa after UIT treatment. The achievable load cycles can be increased by 10 times.
However with proper application of the quite simple pneumatic needle scaler or slag hammer a similar improvement can be achieved. Even shot peeling improves lifetime up to 5 times.
The effect of these post weld treatment techniques based on three important factors: the improvement of the geometry of the weld toe, the compacting of the metal, thereby a higher strength in the important zone and the neutralization of the welding residual stress by inserting compression stress.

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Das Laserstrahlschweißen (LBW) und das Elektronenstrahlschweißen (EBW) sind beide industriell eingesetzte Fügeprozesse. Das Elektronenstrahlschweißen hat seine Haupteinsatzbereiche im Fügen von Bauteilen mit großen Wanddicken und bei der Fertigung von Bauteilen des automobilen Antriebstrangs in kleinen Vakuum-Taktkammer-Schweißmaschinen. Das Laserstrahlschweißen wird hauptsächlich zum Schweißen im Dünnblechbereich mit Blechdicken bis 6 mm als Einzelprozess oder als Teil eines Hybridprozesses mit Lichtbogenschweißverfahren eingesetzt. Trotz einer kontinuierlichen Weiterentwicklung der Laserstrahlquellen in Hinsicht auf Strahlleistung und Strahlqualität liegt der konventionelle Laserstrahlschweißprozess deutlich hinter dem Elektronenstrahlschweißen, was erreichbare Einschweißtiefen und innere Nahtqualitäten anbelangt. Die neue Prozessvariante des Laserstrahlschweißens im Grob- und Feinvakuum (LaVa) wurde am Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF der RWTH Aachen University zu einem Fügeprozess konzipiert und entwickelt. Der LaVa-Prozess schließt die Lücke zwischen den beiden Strahlschweißverfahren und öffnet neue Anwendungsbereiche für das Laserstrahlschweißen. Dies gilt für das Fügen von dickwandigen Bauteilen genauso wie für das energie- und qualitätsoptimierte Schweißen mit geringen Einschweißtiefen. Der folgende Artikel gibt eine kurze Übersicht über den LaVa-Prozess, erreichte Schweißergebnisse an unlegierten Stählen und einen Ausblick auf die Möglichkeiten der Strahlpendelung.

Laser Beam Welding under reduced pressure - Range of possible applications for thick-plates.
Laser Beam Welding (LBW) and Electron Beam Welding (EBW) are both processes that are well established in industry. EBW has its main application fields in thick-plate joining as well as in manufacturing automotive drive train components in small indexing vacuum machines. LBW is widely used in thin-plate welding (6 mm and below) as a stand-alone process or as part of hybrid processes with arc welding variants. Despite the continuous development of laser beam sources regarding output power and beam quality, the LBW process remains behind the EBW process in terms of achievable weld-in depths and inner weld seam quality. The process variant of LBW in low to medium vacuum (LaVa) as investigated and developed by the Welding and Joining Institute (ISF) closes the gap between the two beam-welding processes and opens up new application fields for the Laser. This includes the joining of thick-walled structures beyond the possibilities of the common LBW process as well as the energy and quality optimized joining with small weld-in depths. The following paper will give a brief overview of the LaVa process, the results achieved on unalloyed steel and the possibilities of laser beam oscillation.

Die Entwicklungen innerhalb der Laserschweißtechnik ermöglichen seit Ende der 1990er Jahre die wirtschaftliche Herstellung von Stahlhohlplatten. Sie können beispielsweise im Stahlbrückenbau und im Schiffbau als Fahrbahnen oder Decks genutzt werden. Deckbleche von 10 mm und mehr können von außen bei einer Nahtanbindung von 2 bis 3 mm an die innen liegenden Stege angebunden werden. Bislang beschränkte sich die Dicke der Deckbleche, die bei diesem Verfahren in ausreichender Qualität durchdrungen werden können, auf etwa 4 mm, so dass Hohlplatten nur in Sekundärtragwerken im Schiffbau oder ähnlichen ausschließlich statisch belasteten Tragwerken eingesetzt wurden. Um einen Einsatz in höher beanspruchten, ermüdungsgefährdeten Tragwerken möglich zu machen, wurden im Rahmen des FOSTA-Projektes P869 “Laserstrahlgeschweißte T-Stoßverbindungen“ (IGF 16935 BG) Schweißparameter erarbeitet, mit denen Deckbleche mit Dicken von bis zu 10 mm prozesssicher angeschlossen werden können. An definierten Schweißproben wurden unter anderem Ermüdungsversuche an Laserstichnähten unter Axial-, Schub- und multiaxialer Belastung (einphasige Schub- und Axialspannung) durchgeführt und mit dem Nennspannungs- und dem lokalen Kerbspannungskonzept bewertet. Neben der Untersuchung eventueller Schwingfestigkeitseinflüsse durch Spalte zwischen Deck- und Stegblech oder höherfeste Werkstoffe wurde die Anwendbarkeit von Interaktionskurven, wie sie im Eurocode 3 und vom Internationalen Schweißverband (IIW) zur Bewertung von multiaxialen Belastungen gegeben sind, für die Stichnähte überprüft. Auf diese Weise soll eine Grundlage zur sicheren Auslegung der Lasernähte gelegt werden. Gleichzeitig wurde eine Technologie zur traktorgestützten Fertigung dieser Platten unter Anwendung des Laserstrahl- bzw. Laserstrahl-MSG-Hybridverfahrens entwickelt.

Laser-stake welded T-joints of all-steel sandwich panels - Fatigue strength of laser-stake welded T-joints.
Laser-stake welding enables an economic production of all-steel sandwich panels that can be used for steel bridges as well as for decks in ro/ro ships. Deck plates of 10 mm thickness can be joined to interior web plates ensuring a weld throat thickness of 2 to 3 mm. Up to now the thickness of cover plates which could be stake welded in acceptable quality was limited to 4 mm. For this reason these sandwich panels could be used only for secondary structures in shipbuilding or similar only static strained structures. In the frame of FOSTA project P869 “Laser beam welded T-joints“ (IGF 16935 BG) reliable welding parameter and technologies were developed to join cover plates up to 10 mm thickness to enable the use of sandwich panels in higher strained, fatigue loaded structures. Fatigue tests were performed with laser-stake welds subjected to axial, shear and multiaxial in-phase loading and assessed by the nominal and the notch stress approach. In addition to possible effects of gaps between deck and web plates or of the steel strength, the application of interaction formulae to laser-stake welds is checked as contained in Eurocode 3 and the IIW recommendations for the fatigue assessment of multiaxial loading. In this way, the basis is provided for a safe design of laser-stake welded T-joints. A technology for tractor-based assembly of these panels using laser beam and laser beam GMA welding was developed simultaneously.

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Hochfeste Rohre und eckige Stahlbauhohlprofile für Krane sowie für den Maschinenbau werden eingesetzt, um bei zunehmender Auslastung den stetig wachsenden Anforderungen an die Konstruktion gerecht zu werden. In vielen Anwendungen besteht die Notwendigkeit, Konstruktionsmassen zu begrenzen. Damit werden entweder regulatorische Vorgaben, wie beispielsweise Achslastbeschränkungen bei Mobilkranen, oder andere anwendungsspezifische Erfordernisse erfüllt, wie die Steigerung der Hakenlast bei Gittermastkranen. Zudem bietet sich die Möglichkeit, Wanddicken zu reduzieren und damit den Verarbeitungsaufwand beim Schweißen zu reduzieren. Für Bemessung und Ausführung sind neben der Streckgrenze und den statischen Eigenschaften meist die Duktilität, die Kerbschlagzähigkeit sowie eine möglichst einfache Verarbeitung durch gleichmäßige Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe von zentralem Interesse. Dieser Beitrag bietet einen Überblick über Anforderungen, Herstellung und Eigenschaften hochfester nahtloser Rohre und Stahlbauhohlprofile.

High strength seamless tubes and steel hollow sections for cranes and machine building applications - production and properties.
High strength tubes and steel hollow sections for cranes and machine building applications are used with increasing utilization of the designs to cover continuously growing requirements. For many applications limiting construction weight is a necessity. Either regulatory inputs, like axle load limitation of mobile cranes, or other application-specific requirements such as load capacity of crawler cranes are covered. Additionally high strength steels allow wall thickness reductions and thereby give opportunity to reduce the effort of welding. For design and execution beside yield strength and static properties mostly ductility, impact properties and preferable easy processing through uniform properties of the used steel grade are key interests. This article will provide an overview of requirements, manufacturing and properties of high strength seamless tubes and steel hollow sections.

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Bei Brückenlaufkranen werden die Radlasten in die unterstützenden Kranbahnträger über deren Obergurte eingeleitet. Die Konstruktionsdetails im Obergurtbereich, d. h. die Anschlüsse und Verbindungen, erfahren dabei einen mehrachsigen Spannungszustand infolge der Radlasteinleitung und der gleichzeitigen Biegung des Kranbahnträgers. Zu diesen Konstruktionsdetails zählt bei geschweißten Kranbahnträgern die Flansch-Steg-Verbindung, die Gegenstand dieses Beitrags ist. Die wiederholte Überrollung von Kranbahnträgern durch Radlasten führt aufgrund der konzentrierten Lasteinleitung und der geometrischen Kerbwirkung der Konstruktionsdetails zu einer mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung. Da diese mehrachsige Ermüdungsbeanspruchung durch eine Phasenverschiebung der Spannungskomponenten gekennzeichnet ist, wird sie als nichtproportional bezeichnet. Die für den Ermüdungsnachweis erforderlichen Ermüdungsfestigkeiten im Eurocode 3 - aber auch in den ehemaligen nationalen Normen - beruhen bislang auf Analogiebetrachtungen zum Doppel-T-Stoß, dem Kreuzstoß, unter Zugbeanspruchung und stützen sich nicht auf Versuchsergebnisse am eigentlichen Konstruktionsdetail ab. Im IGF-Forschungsvorhaben FOSTA P895 wurde die Ermüdungsfestigkeit von Kranbahnträgern mit nicht durchgeschweißter Flansch-Steg-Verbindung durch eine Kombination aus Ermüdungsversuchen mit überrollender und ortsfest schwellender Radlast ermittelt. Ziel der Untersuchungen war es, die nichtproportional mehrachsige Ermüdungsbeanspruchung der Flansch-Steg-Verbindung zuverlässiger bewerten zu können.

Test-based fatigue strength of constructional details with wheel load application - Investigations on partial penetration flange-to-web connections.
In case of bridge cranes, the wheel loads are applied to the supporting crane runway girders through their top chords. The constructional details of the top-chord region, i. e. the joints and connections, are subjected to a multiaxial stress state due to the wheel load introduction and the global bending of the crane runway girder. For welded crane runway girders, the flange-to-web connection is one of these constructional details and subject of this article. The frequent travelling of wheel loads over a crane runway girder leads to a multiaxial fatigue stress due to the concentrated load introduction and the notch effect of the constructional details. As the multiaxial fatigue stressing exhibits a phase shift between the stress components, it is referred to as nonproportional. The fatigue strengths of Eurocode 3 being necessary for the fatigue evaluation were derived in analogy with the tension-loaded cruciform joint and are not test-based for the considered constructional detail. In the IGF research project FOSTA P895, the fatigue strength of partially penetrated flange-to-web connections were determined through a combination of fatigue tests on crane runway girders with travelling and stationarily pulsating wheel load. The project aimed at a more reliable evaluation of the nonproportional multiaxial fatigue stress of the flange-to-web connection.

Geschweißte Schienenklemmen werden in der Regel im Druckbereich von Kranträgern zur Befestigung der Schiene genutzt. Die Spannungsverhältnisse an Kranbahnträgern, besonders in Einfeld-Bauweise, sind dabei sehr ähnlich. Da für dieses Kerbdetail eine eindeutige Behandlung in den Kerbfallkatalogen der maßgebenden Normen bisher nicht erfolgte, wurden hier Untersuchungen durchgeführt, die eine Einstufung erlauben. Es zeigt sich im Vergleich zu ähnlichen Kerbdetails, wie etwa der Gurtlamelle, dass aufgeschweißte Schienenklemmen ein deutlich günstigeres Kerbverhalten aufweisen. Das gilt vor allem für Klemmen, die im Druckbereich der Träger aufgeschweißt wurden.

Rolled sections with welded rail clamps - Fatigue behaviour under compressive stress.
Welded rail clamps are usually used to fix the rail at the compression area of crane girders. Especially for single span beams, the stress ratios of crane runway girders are similar. For this notch detail, a clear classification in the standards is not available, so experimental investigations with the aim of a notch classification of this detail were executed. A comparison to similar notch details like the welded lamellas on beam belts shows, that welded rail clamps have an improved fatigue behavior, especially for clamps at the compression area of the girders.

Insbesondere bei Trägerkonstruktionen aus Blechen, in die örtlich konzentrierte Lasten eingeleitet werden sollen, wird im Regelfall der Bereich der Lasteinleitung lokal durch aufgeschweißte Bleche verstärkt. In DIN EN 1993-1-9 werden solche Kerbdetails in Klasse 56 eingestuft. Dieser Wert gilt für eckige Laschenformen. Mit modifizierten Laschenformen und darauf abgestimmten Schweißungen lässt sich solch ein Kerbdetail in eine höhere Kerbklasse einordnen.

Fatigue behaviour of welded-on plates of different shapes.
Especially when designing constructions with thin plates or if it is necessary to locally induce high loads, in most cases the area of the load induction will locally be enforced with welded-on cover plates. In EN 1993-1-9 such notch details are classified in FAT class 56. This value applies for rectangular plates. With modified plate forms and matching welds, this notch detail can be classified in a higher FAT class.

In DIN EN 1993 sind die Tragfähigkeitsfunktionen auf Grundlage einfacher Ingenieurmodelle aufgestellt worden. Kennzeichen dieser Modelle, insbesondere bei festigkeitsgesteuertem Versagen, ist häufig die implizite Inanspruchnahme von Materialduktilitäten. Sowohl hinsichtlich der Genauigkeit der Festigkeitsprognose als auch des Einsatzes hochfester Stähle birgt diese Herangehensweise einige Probleme. So werden die Traglasten letztendlich nur mit Streuungen abgeschätzt, da die Plastizierungs- und Schädigungsvorgänge nicht zufriedenstellend berücksichtigt werden können. Hinzu kommt, dass die pauschalen Duktilitätsanforderungen des EC 3 hochfesten Stähle mit fy ≥ 500 MPa häufig entgegenstehen. Diese Probleme können durchaus überwunden werden, wenn komplementär zu Versuchen numerische Methoden zur Vorausberechnung duktilen Bruchversagens angewandt werden, insbesondere unter Einbezug der Plastizierungs- und Schädigungsentwicklung, um damit tatsächliche Duktilitätsanforderungen maßgebender Details insbesondere aus hochfesten Stahlsorten zu bestimmen. Hierbei wird auf schädigungsmechanische Ansätze zurückgegriffen.

Ductility and toughness requirements for high strength steels under strength controlled failure - Analysis of the ultimate limit behaviour to derive ductility and toughness requirements.
In Eurocode 3 the strength functions are derived from simple engineering models, the results of which are compared and evaluated with those of tests. Inherently these models often require implicit material ductilities. With regard to the model precision as well as to the use of high strength steel this approach involves several problems due to a lack of sound consideration of the plastification and damage process in the hot spot. Additionally, the lump ductility requirements of EC 3 are hindering the use of high strength steels with fy ≥ 500 MPa in construction. To overcome these obstacles, complementary to experimental results, improved numerical methods are to be used for the prediction of the real plastification and damage process for relevant details. From this a deeper insight in the real ductility requirements will be achieved allowing for a better estimation of high strength steels behaviour in constructions. For this damage mechanics will be used.

Derzeit ist bei Monopfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen ein Trend hin zu geschraubten Ringflansch-Verbindungen 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 Berechnungsannahmen, die Beanspruchungsermittlung, die zu berücksichtigenden Bauteilwiderstände und schließlich die Nachweisführung dargelegt. Normative bzw. Richtlinien-spezifische Unterschiede bei der Ermittlung der Bauteilwiderstände, insbesondere für den Ermüdungsnachweis, werden ebenso aufgezeigt wie die Besonderheiten zur Ermittlung bzw. Wahl der zu berücksichtigenden Imperfektionen der am Schlag-Kontakt beteiligten Partner. Die Beanspruchungshöhen an einem perfekten System werden verglichen mit einem System, bei dem die baulichen Toleranzen einbeschrieben sind. Besonderheiten bei der Nachweisführung im Grenzzustand der Tragfähigkeit, beim Ermüdungsnachweis und die Abgrenzung zwischen beiden werden diskutiert. Abschließend werden Hinweise für die Beanspruchungsermittlung und die Bemessung zusammengestellt.

Driven Monopiles - Specifics for structural verification of flanges.
The current trend in monopile foundations for offshore wind turbines is to use a flanged connection between the monopile and the transition piece. This trend is analogous to the conventional installation of different tower sections for the wind turbines. The monopile installation continues to be done using impact driving, in which the load transfer between the hydraulic hammer and the pile is achieved by direct contact on the top of the monopile flange. For this temporary state of construction, the verification of the monopile’s flange and its connection to the rest of the monopile is of particular importance.
This article addresses the calculation assumptions, the stress determination methods, the material sided resistances and the verification methods. It further presents the norms and guideline differences in the determination of material sided resistance, particularly in the fatigue assessment. The specifics for determining or choosing the imperfections in the contact elements of the impact driving are discussed as well. The stress levels on a perfect system are compared to a system, in which the tolerances are modeled. In this article, particular attention is paid to the Specifics in the verification of the Ultimate Limit State (ULS), the Fatigue Limit State (FLS) and the differentiation between the two situations. Finally, instructions for the stress determination and the assessment are compiled.

Der Kostendruck auf dem Markt der erneuerbaren Energien ist sehr hoch. Alle Akteure müssen von den Erfahrungen der Offshore-Windprojekte Gebrauch machen, um aktuelle und zukünftige Herausforderungen zu meistern. Die genauere Betrachtung der Erfahrungen der letzten Jahre wird vermeidbare Hindernisse und Kosten in das Bewusstsein rufen. Die vorhandenen technischen Regeln bieten dem Anwender eine gute Grundlage zur Entwicklung und Verbesserung der Produkte und Projekte. Die kombinierte Nutzung gewonnener Erfahrungen und des Fachwissens sind jedoch der Schlüssel zum zukünftigen Erfolg. Deshalb sollten die Erfahrungen in der Industrie untereinander geteilt werden, um den Reifegrad der Offshore-Wind-Branche schneller zu erhöhen. Zuverlässige Qualität, stabiler Betrieb und ein gutes Risikomanagement helfen, wettbewerbsfähige erneuerbare Energie zu produzieren.

Minimization of risks of wind power plants.
The cost of energy pressure is high in the renewables power market. All actors must make use of the lessons learned from offshore wind power plant projects to face current and future challenges. Extracting experiences from projects over the last years will help to increase the awareness of avoidable obstacles and costs. The available technical standards provide the users a basis to improve their product and project developments. However, utilizing the experiences and know-how is key for future success. Therefore the lessons learned should be shared within the industry to enhance the maturity of offshore wind business. Reliable quality, stable operation and proper risk management will help to produce renewable power in a competitive energy sector.

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Matthias Kraus zum Universitätsprofessor berufen
Markus Gabler wird Leiter Brückenbau bei Arup

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