WinConFat – Materialermüdung von On- und Offshore Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung

Im Rahmen des Gesamtforschungsvorhabens WinConFat, welches eine wirtschaftlichere Bemessung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton gegen Ermüdung ermöglichen soll, werden vom Institut für Massivbau vier Arbeitspakete (AP) bearbeitet. Im AP0 erfolgt die inhaltliche und organisatorische Koordination des Gesamtprojekts. Im AP1.2 wird der Einfluss von Spannungsumlagerungen und im AP1.3 der Einfluss der Belastungsfrequenz auf den Ermüdungswiderstand von Beton untersucht. Im AP4 wird ein Monitoringkonzept für Windenergieanlagen entwickelt.

Das Gesamtforschungsvorhaben WinConFat erstreckt sich über eine 36 monatige Projektlaufzeit. Innerhalb dieser Laufzeit werden die Einflüsse auf die Beton-, Betonstahl- und Verbundermüdung versuchstechnisch ermittelt und wissenschaftlich beschrieben. Diese Untersuchungen werden im Verbund von sechs Universitäten sowie der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung durchgeführt und durch das Institut für Massivbau zentral koordiniert.

Die Ergebnisse der vom Institut für Massivbau bearbeiteten Teilvorhabens ermöglichen, zusammen mit den Ergebnissen des Gesamtforschungsvorhabens WinConFat, die Weiterentwicklung der aktuell gültigen Normung und damit eine deutlich wirtschaftlichere Bemessung von WEA aus Stahlbeton und Spannbeton im Grenzzustand der Ermüdung. Dies erfolgt zunächst durch die Erstellung einer „Richtlinie zur Bemessung von WEA aus Stahlbeton und Spannbeton gegen Ermüdung“ durch den DAfStb. Durch die Autorisierung des DAfStb als regelgebendes Gremium ist die Umsetzung der Ergebnisse in eine technische Regel und deren bauaufsichtliche Einführung unmittelbar nach Projektende zu erwarten. Im Weiteren ist davon auszugehen, dass die Erkenntnisse mittelfristig auch in europäische Normen und Regelwerke einfließen werden. Zudem wird eine realere Bewertung der Restlebensdauer bestehender Tragstrukturen möglich. Dies bringt nicht nur Vorteile in der Auslegung neuer Anlagen, sondern schafft auch die Grundlage für die Weiternutzung von bestehenden Tragstrukturen nach Ablauf der 20-jährigen Entwurfslebensdauer. Durch das überarbeitete Nachweiskonzept sowie durch begleitendes Bauwerksmonitoring lässt sich die Restlebensdauer bestehender Tragstrukturen neu bewerten. Die entwickelten Monitoringkonzepte sollen z. B. durch die Erstellung eines Merkblatts „Ermittlung der Restnutzungsdauer von WEA auf Grundlage von Ermüdungsmonitoring“ durch den DBV für eine praktische Anwendung an Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton aufbereitet werden. Für den Bereich des Onshore-Repowering ist dies von besonderer Bedeutung, da somit nach altem Nachweiskonzept theoretisch ermüdete Tragstrukturen nicht zurückgebaut, sondern über viele weitere Jahre genutzt werden können.