Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Zum Trag- und Ermüdungsverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Windenergieanlagen
In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zum Trag- und Ermüdungsverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Windenergieanlagen durch Anwendung experimenteller und numerischer Methoden durchgeführt. Im experimentellen Teil der Arbeit wurden an großmaßstäblichen Versuchen Erkenntnisse zum Einfluss der Übergreifungslänge, der Schubrippenanzahl und der Vergussbetondruckfestigkeit auf das Tragverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints unter Extrem- und Ermüdungslasten gewonnen. Zusätzlich wurden die axialen Resttragfähigkeiten der Großversuchskörper ermittelt und mikroskopische Untersuchungen zur lokalen Abrasion sowie Oberflächenrauigkeiten im Bereich der Verbundfuge zwischen Stahlrohr und Grout durchgeführt. Die numerischen Untersuchungen umfassten die Weiterentwicklung eines vorliegenden Materialmodells für Beton speziell auf die Besonderheiten hochfester Vergussbetone und Grouts. In diesem Zusammenhang wurden Kalibrierparameter für Vergussbetone festgelegt, das Materialmodell mit einer nichtlinearen Plastizitätsfunktion gekoppelt und mit Schädigungsvariablen für Ermüdungsbeanspruchungen erweitert. Die abschließende Implementierung des Modells in ein numerisches Programmsystem erlaubte die Ableitung von vereinfachten mehraxialen Wöhlerlinien für hochfeste Vergussbetone. Das entwickelte Modell wurde an Versuchsergebnissen für Betone, hochfeste Vergussbetone und Grouts validiert und bildete die Grundlage der numerischen Parameterstudien. Darin wurden zunächst numerische Modelle der Großbiegeversuche entwickelt und auf die erzielten Versuchsergebnisse kalibriert. In Rahmen der Parameterstudien wurde das neu entwickelte Materialmodell für die Ermittlung der lokalen Grout-Spannungszustände im Bereich der Schubrippen verwendet und die Anwendbarkeit des Modells für Ermüdungsbeanspruchungen überprüft.
In the framework of this thesis, investigations on the ultimate and fatigue capacity of grouted joints under bending stress for Offshore Wind Turbines are conducted. Therefore, experimental and numerical methods are applied. The experimental investigations incorporate the evaluation of different high performance grouts. Axial tests on a small scale are considered to investigate the influence of the grout strength under ultimate and fatigue loading conditions. Moreover, the applicability of the materials for grouted joints under bending loads is examined. Large scale bending tests are performed in order to investigate the influence of different overlap lengths and numbers of shear keys as well as the influence of the grout strength. Results of the bending tests are also fundamental for the benchmark of numerical models. In addition to the bending tests, axial post fatigue capacities of large scaled grouted joint test specimen are determined. The influence of abrasive wear at the grout-steel interface is examined and surface roughness measurements at the steel-grout-interface are conducted.
Zum Trag- und Ermüdungsverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Windenergieanlagen
In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zum Trag- und Ermüdungsverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Windenergieanlagen durch Anwendung experimenteller und numerischer Methoden durchgeführt. Im experimentellen Teil der Arbeit wurden an großmaßstäblichen Versuchen Erkenntnisse zum Einfluss der Übergreifungslänge, der Schubrippenanzahl und der Vergussbetondruckfestigkeit auf das Tragverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints unter Extrem- und Ermüdungslasten gewonnen. Zusätzlich wurden die axialen Resttragfähigkeiten der Großversuchskörper ermittelt und mikroskopische Untersuchungen zur lokalen Abrasion sowie Oberflächenrauigkeiten im Bereich der Verbundfuge zwischen Stahlrohr und Grout durchgeführt. Die numerischen Untersuchungen umfassten die Weiterentwicklung eines vorliegenden Materialmodells für Beton speziell auf die Besonderheiten hochfester Vergussbetone und Grouts. In diesem Zusammenhang wurden Kalibrierparameter für Vergussbetone festgelegt, das Materialmodell mit einer nichtlinearen Plastizitätsfunktion gekoppelt und mit Schädigungsvariablen für Ermüdungsbeanspruchungen erweitert. Die abschließende Implementierung des Modells in ein numerisches Programmsystem erlaubte die Ableitung von vereinfachten mehraxialen Wöhlerlinien für hochfeste Vergussbetone. Das entwickelte Modell wurde an Versuchsergebnissen für Betone, hochfeste Vergussbetone und Grouts validiert und bildete die Grundlage der numerischen Parameterstudien. Darin wurden zunächst numerische Modelle der Großbiegeversuche entwickelt und auf die erzielten Versuchsergebnisse kalibriert. In Rahmen der Parameterstudien wurde das neu entwickelte Materialmodell für die Ermittlung der lokalen Grout-Spannungszustände im Bereich der Schubrippen verwendet und die Anwendbarkeit des Modells für Ermüdungsbeanspruchungen überprüft.
In the framework of this thesis, investigations on the ultimate and fatigue capacity of grouted joints under bending stress for Offshore Wind Turbines are conducted. Therefore, experimental and numerical methods are applied. The experimental investigations incorporate the evaluation of different high performance grouts. Axial tests on a small scale are considered to investigate the influence of the grout strength under ultimate and fatigue loading conditions. Moreover, the applicability of the materials for grouted joints under bending loads is examined. Large scale bending tests are performed in order to investigate the influence of different overlap lengths and numbers of shear keys as well as the influence of the grout strength. Results of the bending tests are also fundamental for the benchmark of numerical models. In addition to the bending tests, axial post fatigue capacities of large scaled grouted joint test specimen are determined. The influence of abrasive wear at the grout-steel interface is examined and surface roughness measurements at the steel-grout-interface are conducted.
Zum Trag- und Ermüdungsverhalten biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Windenergieanlagen
Onto the ultimate and fatigue capacity of bend loaded grouted joints in offshore wid power plants
Lochte-Holtgreven, Stephan (Autor:in)
2013
247 Seiten, Bilder, Tabellen, 205 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Berechnungsverfahren für biegebeanspruchte Grouted Joints in Offshore‐Windenergieanlagen
| Online Contents | 2014