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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Seerig, A.; Sagerschnig, C.Methoden zum Einsatz diskreter, webbasierter Wetterprognosen in Gebäudetechnik und LastmanagementBauphysik1/200942-50Fachthemen

Kurzfassung

Prognosegeführte Regelungen verwenden zumeist kostenpflichtige stündliche Wetterprognosen, die auf der momentan gemessenen Außentemperatur basieren (z. B. Verschiebemethode) oder stündliche Prognosen eines nationalen meteorologischen Dienstes für den jeweiligen Standort. Mit Hilfe der prognostizierten Werte werden unter Verwendung geeigneter Modelle die jeweils benötigten Lastgänge vorausberechnet und weiterverarbeitet.
Das Internet hingegen bietet die Möglichkeit, von vielen Anbietern kostenfrei Wetterprognosen für beliebige Standorte zu erhalten. Gewöhnlich sind diese Prognosen zumindest für die maximale und minimale Außentemperatur für fünf bis maximal neun Tage im Voraus verfügbar. Für die meisten Anwendungen in der Gebäude- und Energietechnik werden jedoch Werte in stündlicher bzw. viertelstündlicher Auflösung benötigt. Gegenstand dieses Aufsatzes ist die Beschreibung eines Verfahrens zur Erstellung von zeitlich beliebig aufgelösten Wetterdaten auf Basis von frei verfügbaren Wetterprognosen aus dem Internet. Als Beispiele für den Einsatz der darauf basierenden prognosegeführten Regelung werden die Beladung eines Eisspeichers sowie die Lastprognose eines Gebäudes bzw. einer Liegenschaft besprochen.

Using Discrete Online Weather Forecasts for Building Services Applications and Load Management.
Usually, commercially used hourly weather forecasts of national weather institutes are implemented for predictive control strategies. Energy demand and energy loads are calculated by utilizing adequate models with predicted air temperatures.
However, on the internet, numerous providers offer freely available weather forecasts. Mostly forecasts of maximum and minimum outside air temperatures are available for five to nine days in advance. Many applications in building services do require hourly or quarter-hourly data. This paper describes a method for generating weather data of any resolution for freely available weather forecasts issued by online services. Ice storage and load prediction of a building are cited as examples of predictive control strategies using web-based weather forecasts.

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Seeßelberg, C.Neuer Masterstudiengang mit Schwerpunkt "Stahlbau und Gestaltungstechnik"Stahlbau5/2006402-403Berichte

Kurzfassung

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Seeßelberg, Ch.Zur Querschnittsoptimierung von Schweißprofil-Kranbahnträgern für LaufkraneStahlbau9/2003636-645Fachthemen

Kurzfassung

Der vorliegende Beitrag behandelt als Weiterführung des Aufsatzes, in dem es um die Bemessung von Kranbahnträger-Walzprofilen ging, die Optimierung zusammengesetzter Querschnitte am Beispiel einfachsymmetrischer I-Schweißprofile und verstärkter Walzprofile. Mit Hilfe mathematischer Optimierungsalgorithmen wird die Geometrie eines I-Schweißprofils so eingestellt, daß die Querschnittsfläche minimal wird und gleichzeitig alle Anforderungen an Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Ermüdungssicherheit erfüllt sind. Aus den Ergebnissen verschiedener Optimierungsrechnungen werden einfache Regeln abgeleitet, mit denen sich nahezu optimale Schweißprofile "von Hand" entwerfen lassen. In welchen Fällen sind Walzprofile und wann sind Schweißprofile bzw. verstärkte Walzprofile wirtschaftlicher? Tragfähigkeit und Fertigungsaufwand spielen bei der Beantwortung dieser Frage eine Rolle. Zusammengesetzte Querschnitte sind als Kranbahnträger meist dann eine wirtschaftliche Lösung, wenn kleine oder mittelhohe HEA oder HEB-Profile keine ausreichende Tragfähigkeit mehr bieten.

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Seeßelberg, Ch.Zur wirtschaftlichen Bemessung von Walzprofil-Kranbahnträgern für LaufkraneStahlbau9/2002661-669Fachthemen

Kurzfassung

Die Auswahl des am besten geeigneten Walzprofiltyps ist der erste Schritt der wirtschaftlichen Bemessung eines Kranbahnträgers für Laufkrane. Es werden Tabellen angegeben, aus denen die HEB-Profilgröße für den von bis zu zwei gleichen Laufkranen befahrenen einfeldrigen oder zweifeldrigen Kranbahnträger abgelesen werden kann. Verschiedene Einsparungsmöglichkeiten werden dargestellt: Die Verwendung von S355 anstelle S235, die Reduzierung der Horizontallasten durch Einsatz von Seitenführungsrollen, die statische Berücksichtigung der angeschweißten Flachstahlschiene, die Entschärfung der Durchbiegungsbeschränkung und die Führung des Biegedrillknicknachweises nach dem Verfahren elastisch-plastisch ermöglichen in vielen, aber nicht in allen Fällen eine Reduzierung der Profilgröße der Kranbahn.

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Seeßelberg, Ch.Zum Tragsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern nach Anpassungsrichtlinie Stahlbau und DIN 18800.Stahlbau12/1997830-839Fachthemen

Kurzfassung

Der Tragsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern ist seit Einführung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau auch nach DIN 18800 auszuführen. Praktische Probleme, die sich dabei aus den speziellen Gegebenheiten bei Kranbahnträgern ergeben, werden dargestellt und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt. Alternative Vorgehensweisen für den Biegedrillknicknachweis von Kahnbahnträgern werden vorgestellt und - unterstützt durch ein Beispiel - verglichen. Für den Beulnachweis des querbelasteten Stegs unter der Radlast wird ein Ablaufdiagramm angegeben.

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Seeßelberg, ChristophUmnutzung von Bestandskranbahnen (Teil 2)Stahlbau7/2016483-490Fachthemen

Kurzfassung

Kranbahnen im Bestand für eine zukünftige andere Nutzung zu ertüchtigen, ist eine Aufgabe, der sich Tragwerksplaner oft stellen müssen. Nach der Feststellung des Zustands der Kranbahn kann entschieden werden, ob ihrem Austausch gegenüber ihrer Instandsetzung und Weiternutzung der Vorzug zu geben ist. In diesem zweiten Teil des Beitrages steht die Ermüdungssicherheit im Fokus. Bei ermüdungsmäßig schwer beanspruchten Kranbahnträgern kann das Werkstoffgefüge durch frühere Beanspruchungen bereits vorgeschädigt sein, selbst wenn keine Risse erkennbar sind. Es werden Wege aufgezeigt, wie sich eine Schadenssummation aus vergangener und zukünftiger Nutzung durchführen lässt, um die noch verfügbare Lebensdauer der Kranbahn abzuschätzen. Die Annahmen über die Schwere des Kranbetriebs, die in der Planungsphase einer Kranbahn zu treffen sind, erweisen sich im Nachhinein manchmal als zu ungünstig. Dann kann eine Neueinstufung der Kranbahn in eine andere Beanspruchungsklasse (BK) angemessen sein. Eine niedrigere BK bedeutet für eine Bestandskonstruktion eine längere Nutzungsdauer. Welche baulichen Veränderungen und/oder lastmindernde Steuerungen des Krans eine Weiternutzung der gegebenenfalls instandgesetzten aber unveränderten Kranbahn ermöglichen, wurde bereits im Heft 6 der Zeitschrift Stahlbau behandelt.

New usage of existing crane runways.
Strengthening of existing crane runways for future use is a common problem to be solved by structural engineers. After determination of their technical condition it has to be decided whether replacement of the crane runway is necessary or repair and further usage of the girder are possible.
The second part of the article focuses on the fatigue strength of crane runways. The material structure of crane runways with heavy fatigue loading may be pre-damaged due to the previous usage even if there are no cracks detected. Possibilities are shown on how to combine the fatigue damage caused by previous and further use to estimate the remaining life of the crane runway. In retrospect the assumptions concerning the severity of the fatigue loading, which have to be made during the planning process of the crane runway, sometimes turn out as to be too unfavourable. In those cases, a reclassification of the crane fatigue loading can be possible. A lower classification of the crane causes a longer period of use. Whether an increase of the cross section of a crane runway or changes on the crane itself (e.g. in the details of the crane design or of the electronic crane control to reduce the load on the crane runway) might be more appropriate to enable the further use of the - if necessary - repaired/modified crane runway, has already been discussed in issue 6 of the journal “Stahlbau”.

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Seeßelberg, ChristophUmnutzung von Bestandskranbahnen (Teil 1)Stahlbau6/2016387-394Fachthemen

Kurzfassung

Bestehende Kranbahnen für eine zukünftige andere Nutzung zu ertüchtigen ist eine Aufgabe, der sich Tragwerksplaner oft stellen müssen. Nach der Feststellung des Zustands der Kranbahn kann entschieden werden, ob ihrem Austausch gegenüber ihrer Instandsetzung und Weiternutzung der Vorzug zu geben ist. In diesem ersten Teil des Beitrages wird eine Vielzahl von Optionen vorgestellt, die geeignet sein könnten, die Voraussetzungen für eine Weiternutzung der Kranbahn zu schaffen. Die Querschnittsverstärkung ist eine naheliegende, aber sicherlich nicht die einzige und oft auch nicht die beste Lösung. Bauliche Veränderungen und/oder lastmindernde Steuerungen des Krans können in vielen Fällen eine Weiternutzung der gegebenenfalls instandgesetzten aber unveränderten Kranbahn ermöglichen.
In einem zweiten Teil des Beitrages steht die Ermüdungssicherheit im Fokus. Bei ermüdungsmäßig schwer beanspruchten Kranbahnträgern kann das Werkstoffgefüge durch frühere Beanspruchungen bereits vorgeschädigt sein, selbst wenn keine Risse erkennbar sind. Es werden Wege aufgezeigt, wie sich eine Schadenssummation aus vergangener und zukünftiger Nutzung durchführen lässt, um die noch verfügbare Lebensdauer der Kranbahn abzuschätzen. Die Annahmen über die Schwere des Kranbetriebs, die in der Planungsphase einer Kranbahn zu treffen sind, erweisen sich im Nachhinein manchmal als zu ungünstig. Dann kann eine Neueinstufung der Kranbahn in eine andere Beanspruchungsklasse (BK) angemessen sein. Eine niedrigere BK bedeutet für eine Bestandskonstruktion eine längere Nutzungsdauer.

New usage of existing crane runways.
Strengthening of existing crane runways for future use is a common problem to be solved by structural engineers. After determination of their technical condition it has to be decided whether replacement of the crane runway is necessary or repair and further usage of the girder are possible. In the first part of the article a wide range of options is presented, that might be capable of creating conditions for the further use of the crane runway. To increase the cross section of the crane runway is an obvious way, but not the only one and in some cases not even the best. To enable a further usage of the crane runway, some details of the crane design can be changed or electronically the way the crane rolls and handles payloads.
The second part of the article focusses on the fatigue strength of crane runways. The material structure of crane runways with heavy fatigue loading may be pre-damaged due to the previous usage even if there are no cracks detected. Possibilities are shown on how to combine the fatigue damage caused by previous and further use to estimate the remaining life of the crane runway. In retrospect the assumptions concerning the severity of the fatigue loading, which have to be made during the planning process of the crane runway, sometimes turn out as to be too unfavourable. In those cases, a reclassification of the crane fatigue loading can be possible. A lower classification of the crane causes a longer period of use.

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Seeßelberg, ChristophÖmer Bucak 65 JahreStahlbau3/2012250-251Persönliches

Kurzfassung

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Sefrin, Rabea; Glock, Christian; Schwabach, EnricoErmittlung der charakteristischen Betondruckfestigkeit von Bestandstragwerken nach DIN EN 13791:2020 für geringe Stichprobenumfänge - Bewertung und Vergleich mit bisherigen AnsätzenBeton- und Stahlbetonbau1/202135-44Aufsätze

Kurzfassung

Der Nachrechnung von Bestandstragwerken kommt eine steigende Bedeutung zu, denn im Sinne eines ressourceneffizienten Umgangs mit Bestandsbauten sollte der Umnutzung Vorrang vor Abriss und Neubau gegeben werden. Bisher stand für die Berechnung der charakteristischen In-situ-Betondruckfestigkeit in Deutschland DIN EN 13791:2008 mit Nationalem Anhang DIN EN 13791/A20:2017 zur Verfügung. Die im Februar 2020 veröffentlichte DIN EN 13791:2020 löst formal DIN EN 13791:2008 ab, wobei noch keine neuen Nationalen Anwendungsregeln für Deutschland vorhanden sind. Besonders bei der Ermittlung der charakteristischen In-situ-Betondruckfestigkeit auf Grundlage eines geringen Bohrkernstichprobenumfangs (3 ≤ n ≤ 7) ergeben sich im Vergleich zu den bisherigen Regelungen deutliche Änderungen. Allerdings liegen aktuell keine Hintergrundinformationen bezüglich der statistischen Belastbarkeit der neuen Verfahren vor, weshalb diese im Rahmen des Forschungsvorhabens DBV 317 untersucht wurden.

Determination of the characteristic concrete compressive strength of existing structures according to DIN EN 13791:2020 for small sample sizes - Evaluation and comparison with valid existing approaches
The assessment of existing structures is becoming increasingly important, because in the sense of resource-efficient handling of existing buildings, conversion should be given priority over demolition and new construction. Until now, the characteristic concrete compressive strength of existing structures in Germany has been calculated according to DIN EN 13791/A20:2017. DIN EN 13791:2020, which was introduced in February 2020, will replace DIN EN 13791:2008, which was previously valid in Europe, and DIN EN 13791/A20:2017, which was valid in Germany. Especially for small sample sizes of drill cores (3 ≤ n ≤ 7), the introduction of DIN EN 13791:2020 results in significant changes in the determination of the characteristic in-situ concrete compressive strength. However, there is currently no background information available on the statistical robustness of the new methods, which is why this is to be checked within the framework of the research project DBV 317.

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Seghezzi, H.-D.; Beck, F.; Thurner, E.Profilblechbefestigung mit Setzbolzen - Grundlagen und Anwendung.Stahlbau8/1978225-233Fachthemen

Kurzfassung

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Seibel, Elisabeth; Vrettos, Christos; Hettler, AchimBewertung der Nachweiskonzepte nach EC7 für Baugrubenwände in Sand auf Grundlage der Finite-Elemente-MethodeBautechnik12/2022865-877Aufsätze

Kurzfassung

Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

Assessment of verification concepts acc. to EC7 for excavation retaining walls in sand based on the finite element method
The current draft of the new version of EN 1997 distinguishes for the numerical calculations of retaining structures between verification approaches with different application of partial safety factors: either on the effects of actions, or on the shear strength parameters of the soil. Comprehensive numerical studies based on the finite element method for representative system geometries were carried out and the results were evaluated. Various systems with different boundary conditions with regard to support, groundwater level, excavation depth and embedment depth were considered. Internal forces were determined for all systems. Overall, it was found that both verification methods deliver similar values for shear forces and bending moments along the wall. The two variants for the approach using reduction factors for the shear strength of the soil were compared; both variants yielded different results due to the different initial conditions with an a priori reduction of the shear parameters of the soil on the one hand and a reduction only in decisive calculation phases on the other. A comparison with the current analytical method according to Blum in accordance with the recommendations of the EAB showed that other embedment lengths are necessary in the FEM due to different stress distributions along the wall in order to fulfill the verification of the embedment length. The degree of earth support fixity in the FEM calculations is less than in an analytical calculation acc. to Blum.

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Seibert, P. P.; Steingaß, J.Die neue Sporthalle in Krefeld.Stahlbau2/197333-36Fachthemen

Kurzfassung

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Seidel, A.; Wiegand, T.Die Holzachterbahn "Colossos" in SoltauBautechnik10/2001747-749Berichte

Kurzfassung

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Seidel, Frank; Lindner, JoachimAussteifung von biegedrillknickgefährdeten Biegeträgern durch zweiseitig gelagerte TrapezprofileStahlbau11/2011832-838Fachthemen

Kurzfassung

Trapezprofile werden seit langem zur Aussteifung von Biegeträgern herangezogen. Nach dem augenblicklichen Stand der Normung ist die Berücksichtigung der Scheibenwirkung in Form der Schubsteifigkeit S stets an die Ausbildung eines Schubfeldes gekoppelt, d. h. alle vier Ränder müssen mit der Unterkonstruktion verbunden sein. In vielen Fällen der Praxis ist dies jedoch nicht möglich, weil die Oberkanten von Längs- und Querträgern sich nicht auf gleicher Höhe befinden. Im folgenden Artikel wird die aussteifende Wirkung von nur zweiseitig gelagerten Trapezprofilen untersucht. Es wird über Großversuche berichtet, welche die Grundlage für ein FEM-Modell bilden, mit dem sowohl die bekannten Schubfeldwerte als auch die Großversuche nachgerechnet werden. Aus umfangreichen Parameteruntersuchungen ergab sich ein vereinfachtes Balkenmodell, mit dem die Schubsteifigkeiten von zweiseitig gelagerten Trapezprofilen ermittelt werden können.

Stiffening of beams in bending by trapezoidal sheeting connected with the substructure at two edges only.
The stiffening effect of trapezoidal sheeting had been used for a long period of time. If according to the present state of standardization the shear stiffness S is considered the construction of a shear panel is necessary. Therefore all four edges of the trapezoidal sheeting must be connected to the substructure. That might cause difficulties in construction especially in industrial buildings where main beams and secondary beams are often not present at the same height level. This paper deals with the problem that the trapezoidal sheeting is connected only at two edges with their substructure, e.g. I-beams. Full scale tests were carried out on the basis of which a finite element model was developed. Extensive parameter studies using this model delivered parameters for a simplified strut model leading to the stiffening effect of a special shear stiffness S. This stiffness S may be incorporated in a calculation to show sufficient safety against lateral torsional buckling.

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Seidel, M.Design of support structures for offshore wind turbines - Interfaces between project owner, turbine manufacturer, authorities and designerStahlbau9/2010631-636Fachthemen

Kurzfassung

Design of support structures for offshore wind turbines is a challenging subject both technically and logistically. Many stakeholders are involved in this process, which have many technical and commercial interfaces. Managing these interfaces can involve special technical approaches and procedures, some of which are discussed in this paper. It is of great benefit to the project, if these interfaces are managed well.

Entwurf von Tragstrukturen für Offshore-WEA - Schnittstellen zwischen Projekteignern, WEA-Herstellern, Behörden und Tragwerksplanern.
Der Entwurf von Tragstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen ist in technischer und logistischer Hinsicht eine anspruchsvolle Aufgabe. In diesem Prozess gibt es viele Beteiligte, die zahllose Schnittstellen technischer und kommerzieller Art haben. Zur effizienten Behandlung dieser Schnittstellen sind z. T. spezielle technische Vorgehensweisen hilfreich, die in dieser Veröffentlichung dargestellt werden. Der Erfolg eines Projektes insgesamt hängt maßgeblich von der erfolgreichen Abwicklung der Schnittstellen ab.

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Seidel, M.Tragstruktur und Installation der Offshore-Windenergieanlage Repower 5MStahlbau9/2007650-656Fachthemen

Kurzfassung

Im Sommer 2006 wurde in Schottland erstmals eine 5-Megawatt-Offshore-Windenergieanlage (WEA) vom Typ REpower 5M in 45 m Wassertiefe errichtet. Die Tiefe des Wassers und weitere Standortbedingungen, die sich durch hohe Wellenbelastung und ungünstige Bodenverhältnisse auszeichnen, erforderten innovative Ansätze für die Tragstruktur und die Installation der REpower 5M. In diesem Beitrag wird über Entwurf, Fertigung und Montage der Jacket-Strukturen für diese Windenergieanlage berichtet. Außerdem wird eine neuartige Montagemethode für die WEA beschrieben, bei der von einem Schwimmkran gearbeitet wurde. Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen Grundlagen für die Errichtung größerer Stückzahlen von 5-MW-Windenergieanlagen in bislang nicht erschlossenen Wassertiefen größer als 20 m.

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Seidel, M.Auslegung von Hybridtürmen für Windenergieanlagen - Lastermittlung und Nachweis der Ermüdungsfestigkeit am Beispiel einer 3,6-MW-WEA mit 100 m RotordurchmesserBeton- und Stahlbetonbau11/2002564-575Fachthemen

Kurzfassung

Türme für Windenergieanlagen sind stark dynamisch beanspruchte Bauwerke. Der Lastermittlung inkl. der Eigenfrequenzanalyse und dem Ermüdungsfestigkeitsnachweis kommt daher besondere Bedeutung zu. Die Eigenfrequenzen sind von der Steifigkeit der Konstruktion und der Einspannung durch die Gründung abhängig. Der Beitrag beleuchtet die bei der Planung von derartigen Anlagen zu beachtenden Einflüsse darauf. Für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis kommen verschiedene Vorgehensweisen in Frage, von denen im Falle des Betons aber einige wegen nichtlinearer Zusammenhänge und der hohen Lastspielzahlen entfallen. Die Nachweise werden theoretisch und anhand eines praktischen Beispiels dargestellt.

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Seidel, M.; Schaumann, P.Ermittlung der Ermüdungsbeanspruchung von Schrauben exzentrisch belasteter FlanschverbindungenStahlbau7/2001474-486Fachthemen

Kurzfassung

Exzentrisch gezogene geschraubte Flanschverbindungen werden in turmartigen Stahlkonstruktionen zur Verbindung der Tragwerksteile verwendet. Bei dynamisch beanspruchten Konstruktionen ist für die Schrauben der Verbindung ein Ermüdungsnachweis zu führen, für den die Beanspruchung der Schraube zu ermitteln ist. In diesem Beitrag werden anhand von Beispielen aus dem Windenergieanlagenbau die bekannten Verfahren diskutiert. Darauf wird ein neues, für die Nutzung mittels Tabellenkalkulation geeignetes, Verfahren entwickelt, mit dem im Gegensatz zu den bekannten Verfahren die kombinierte Beanspruchung aus Normalkraft und Biegemoment der Schraube ermittelt werden kann. Die Anwendung des Verfahrens wird mit Ablaufdiagrammen und einem ausführlichen Zahlenbeispiel gezeigt.

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Seidel, MarcAnalytical calculation of stress concentrations at welded flange necksStahlbau6/2020551-560Aufsätze

Kurzfassung

Ring flange connections for tubular towers, such as those for wind turbines or chimneys, are subjected to significant fatigue loading. Apart from the bolts, it is also necessary to carry out a fatigue analysis of the weld connecting the flange to the tower shell. Owing to the presence of the flange, local bending moments occur in the shell which increase the nominal (membrane) stresses, i. e. stress concentrations occur. This paper presents an analytical model for calculating these local bending moments such that stress concentrations can be determined. The analytical model was compared with results from 3D finite element models, and good agreement was found. The results from the model presented are thus deemed appropriate for design purposes.

Analytische Berechnung von Spannungskonzentrationen an Schweißnähten von Ringflanschverbindungen
Ringflanschverbindungen für Rohrtürme, wie solche für Windenergieanlagen oder Schornsteine, sind einer erheblichen Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt. Neben den Schrauben muss auch die Schweißnaht, die den Flansch mit der Turmschale verbindet, gegen Ermüdungsversagen abgesichert werden. Aufgrund des Vorhandenseins des Flansches treten lokale Biegemomente in der Schale auf, die die nominelle Membranspannung erhöhen, d. h., es treten Spannungskonzentrationen auf. In dieser Arbeit wird ein analytisches Modell vorgestellt, um solche lokalen Biegemomente zu berechnen, sodass Spannungskonzentrationen bestimmt werden können. Das analytische Modell wird mit den Ergebnissen von 3D-Finite-Elemente-Modellen verglichen, wobei eine gute Übereinstimmung festgestellt wird. Die Ergebnisse des vorgestellten Modells werden daher für Entwurfszwecke als angemessen erachtet.

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Seidel, MarcTolerance requirements for flange connections in wind turbine support structuresStahlbau9/2018880-887Fachthemen

Kurzfassung

Flatness tolerances for bolted steel flanges in wind turbine support structures are a much discussed topic. The tolerances that are currently used in the industry and provided in relevant codes and standards were devised around 10-15 years ago, and their application for the significantly larger dimensions of current towers and flanges is frequently questioned. In this paper, these tolerance requirements are presented together with their historical background, and a methodology for adapting them based on a determination of gap-closing behaviour is proposed.

Herstellungstoleranzen von Flanschverbindungen für Tragstrukturen von Windenergieanlagen.
Ebenheitstoleranzen geschraubter Ringflanschverbindungen sind oftmals Gegenstand technischer Diskussionen. Die derzeit verwendeten Grenzwerte wurden vor etwa 10-15 Jahren festgelegt und die Anwendung derselben Werte für deutlich größere Abmessungen aktueller Flanschverbindungen wird häufig in Frage gestellt. In diesem Beitrag werden die aktuellen Werte vor ihrem historischen Hintergrund dargestellt und eine Methode zur Anpassung der Werte basierend auf den die Klaffung schließenden Spannungen wird vorgeschlagen.

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Seidel, MarcBürogebäude mit städtebaulicher Funktion - Die Zentrale der Kanzlei DHPG in BonnStahlbau10/2016654-658Fachthemen

Kurzfassung

Zentral gelegen im Bonner Bundesviertel befindet sich seit dem Jahr 2013 die moderne Unternehmenszentrale der Beratungsgesellschaft DHPG. Das fünfgeschossige Bürogebäude zeichnet sich in seiner Außenwirkung durch die elegante Kombination aus Glas und Beton mit markanter Rippenstruktur und einem Stahlverbundtragwerk aus. Das Bauunternehmen Goldbeck war von der Planungsberatung an über die gesamte Ausführung bis zur schlüsselfertigen Übergabe für das Bauvorhaben verantwortlich. Im Rahmen eines vorgeschalteten Architektenwettbewerbs wurde das Büro Prof. Schmitz Architekten mit der architektonischen Gestaltung beauftragt. Errichtet wurde das Gebäude innerhalb von nur 16 Monaten. Der Rohbau besteht komplett aus Systembauteilen mit einem hohen Vorfertigungsgrad, die gestapelte Fassade entwickelten Goldbeck und die Architekten aus Betonfertigteilen mit individueller Rezeptur. Beim Innenausbau standen der Komfortgedanke und ein kommunikatives Arbeitsumfeld unter Nutzung einer einheitlichen Designsprache im Mittelpunkt. Der Beitrag beleuchtet am Beispiel DHPG die Vielseitigkeit und die Vorteile der elementierten Systembauweise.

Office building with an impact on urban architecture - DHPG Head Office in Bonn.
The modern head office of the advisory firm DHPG has been centrally located in Bonn's Federal Quarter (Bundesviertel) since 2013. Due to its elegant combination of glass and concrete featuring prominent ribbing and a composite steel structure, the five-storey office building stands out from its surroundings. Goldbeck consulted on planning and design, and oversaw the entire construction project from the beginning to turnkey handover. Prof. Schmitz Architekten won an architectural competition prior to the project and was commissioned to design the building's architecture. Construction took just 16 months. The shell is made entirely of system components, many of which were pre-fabricated. Goldbeck and the architects developed the graduated facade from customised precast concrete elements. Interior design and construction centred on comfort and a communicative working environment with a uniform design language. The article highlights the diversity and advantages of system construction based on the example of DHPG.

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Seidel, MarcWave induced fatigue loads - Insights from frequency domain calculationsStahlbau8/2014535-541Fachthemen

Kurzfassung

Offshore wind turbines are subject to dynamic excitation from wave loads. Especially when monopile substructures are used, significant fatigue loads can be induced by waves, which are then governing the design. Calculations in the frequency domain are very efficient to compute such wave induced loads and by applying some simplifications, very compact equations can be derived for the determination of fatigue loads. Such simplified formulas can be applied with good accuracy and important insight on governing parameters for wave induced fatigue loads can be gained. Based upon the formulas, further methods e. g. for lumping of scatter diagrams and for interpolations of fatigue loads for different positions within a wind farm can be derived.

Welleninduzierte Ermüdungslasten - Erkenntnisse aus Berechnungen im Frequenzraum.
Offshore-Windenergieanlagen sind durch Wellen dynamisch angeregte Strukturen. Besonders bei Anlagen mit Monopile-Substruktur sind die welleninduzierten Ermüdungslasten oft dimensionierend. Berechnungen im Frequenzraum sind zur Berechnung von welleninduzierten Ermüdungslasten sehr effizient und mit einigen Vereinfachungen können sehr kompakte Formeln zur Ermittlung der Ermüdungslasten hergeleitet werden. Diese Formeln können mit guter Genauigkeit im Design-Prozess verwendet werden und die formelmäßigen Zusammenhänge erlauben wichtige Erkenntnisse bezüglich der Einflussparameter auf die Ermüdungslasten. Darauf basierend können weitere Methoden zur Kondensierung (Lumping) von Seegängen oder zur Interpolation von Lasten zwischen individuellen Standorten innerhalb eines Offshore-Windparks entwickelt werden.

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Seidel, Marc; Coronel, Maria CarmenA new approach for assessing offshore piles subjected to cyclic axial loadinggeotechnik4/2011276-284Fachthemen

Kurzfassung

A new requirement of the BSH (Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, the regulatory authority for offshore wind farms in Germany), is the assessment of the effect of cyclic loading on the capacity of foundations supporting offshore wind turbines. There are few practical design methods until now. This paper presents a new approach for assessing offshore piles subjected to cyclic axial loading, which combines two known methods, the approach for static loading as developed by the Imperial College of London (termed ICP approach) and a load-transfer-approach as incorporated in software “RATZ” for cyclic loading. Results using this method are compared against tests performed for the Health & Safety Executive (HSE) in Dunkirk and very good agreement is found.

Ein neuer Ansatz für die Bemessung axial-zyklisch belasteter Pfähle von Offshore-Konstruktionen.
Es ist eine Anforderung des BSH, dass die Wirkung zyklischer Belastung auf die Tragfähigkeit von Fundamenten von Offshore-Windenergieanlagen beurteilt wird. Bisher sind praktisch anwendbare Bemessungsmethoden selten. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz vorgestellt, der zwei bekannte Methoden kombiniert, die ICP-Methode für die statische Belastung und ein Ansatz über Last-Verschiebungskurven für zyklische Belastung. Ergebnisse, die mit dieser Methode erzielt werden, werden mit Versuchen verglichen, die für die HSE in Dünkirchen durchgeführt wurden, und eine sehr gute Übereinstimmung wird festgestellt.

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Seidel, Marc; Kelma, SebastianStochastic modelling of wind and wave induced loads on jacket pilesStahlbau9/2012705-710Fachthemen

Kurzfassung

Support structures for offshore wind turbines are loaded by wind and waves. In deeper water so-called jacket substructures are used, which use driven piles as foundations. In around 40 m water depth and for wind turbines of the 5MW class, these piles are approximately loaded equally by wind and waves.
This paper presents investigations into the superposition of the stochastic processes wind and waves. The response statistics due to turbulent wind loading are analysed in detail. For stochastic wave loading a method is given which allows for the consideration of the nonlinearity of large waves in the time domain. A simple approach to determine design loads for combined wind and wave loading is outlined at the end of this paper.

Stochastische Modellierung von durch Wind und Wellen induzierte Lasten auf Jacket-Gründungspfähle.
Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen werden durch Wind und Wellen belastet. In größeren Wassertiefen werden fachwerkartige Strukturen, so genannte Jackets, eingesetzt, die mit Rammpfählen im Meeresgrund verankert sind. Die Belastung dieser Pfähle wird bei Wassertiefen um die 40 m und Windenergieanlagen der 5-MW-Klasse in etwa gleichermaßen durch Wind und Wellen beansprucht.
In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Überlagerung der beiden stochastischen Prozesse Wind und Welle vorgestellt. Es wird auf die Extremwertstatistik der dynamischen Systemantwort infolge der turbulenten Windeinwirkung detailliert eingegangen. Bezüglich des stochastischen Seegangs wird eine Methodik vorgestellt, mit der die nichtlinearen Eigenschaften großer Wellen für eine Überlagerung im Zeitbereich berücksichtigt werden können. Abschließend wird ein einfacher Ansatz präsentiert, der für die Ermittlung der Bemessungslasten infolge von Wind und Wellen verwendet werden kann.

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Seidel, Marc; Voormeeren, Sven; van der Steen, Jan-BartState-of-the-art design processes for offshore wind turbine support structures - Practical approaches and pitfalls during different stages in the design processStahlbau9/2016583-590Fachthemen

Kurzfassung

Structural design of offshore wind turbine support structures is a complex process, which has many challenges. In particular in the early phase of a project it is difficult to select the appropriate structural concept and to determine structural masses with reasonable accuracy, without having to go through a time-consuming iterative process. In the more advanced stages, care must be taken that required data for an optimized design has been collected earlier and that the right software tools are available such that all parties involved can execute the design work. In this paper, practical advice is given how this process can be organized and which methods can be used. Furthermore, common mistakes are highlighted, such that those can be avoided.

Entwurfsprozess für Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen - Praktische Vorgehensweisen und Fallstricke während unterschiedlicher Phasen.
Der Entwurf von Tragstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Insbesondere in der frühen Entwurfsphase ist es oft schwierig, die richtige Entscheidung für das Konzept der Tragstruktur zu treffen und die strukturellen Massen mit angemessener Genauigkeit zu bestimmen, da dies häufig in einem zeitaufwendigen Iterationsprozess mündet. Im weiteren Verlauf muss sichergestellt sein, dass alle notwendigen Eingangsdaten für ein optimiertes Design vorliegen und die beteiligten Parteien über die notwendige Software verfügen. In dieser Veröffentlichung werden praktische Hinweise gegeben, wie dieser Prozess durchgeführt werden kann und welche Methoden in welcher Phase angemessen sind. Außerdem werden häufige Fehler beschrieben, damit diese vermieden werden können.

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