Titelaufnahme

Titel
Prototype for wind turbine towers out of double walls / von Viktor Szepesi
Weitere Titel
Prototyp eines Turmbauwerks aus Hohlwandfertigteilen
VerfasserSzepesi, Viktor Emil
Begutachter / BegutachterinKollegger, Johann ; Fischer, Ilja
ErschienenWien, 2016
UmfangII, 88 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Betonbau / Turmbauwerke / Großversuch
Schlagwörter (EN)Concrete construction / Towers / Real size model
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-4695 Persistent Identifier (URN)
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 Das Werk ist frei verfügbar
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Prototype for wind turbine towers out of double walls [95.17 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die anthropogenen Treibhausgasemissionen müssen reduziert werden und deshalb wird die Gewinnung von erneuerbarer Energie staatlich subventioniert. Dies führte zu der raschen Entwicklung der neuesten Windturbinen und deren Turmkonstruktionen, welche eine kostengünstige und zuverlässige Quelle für erneuerbare Energie darstellen. Der neueste "onshore" Trend sind Hybridtürme mit einem Abschnitt aus Betonfertigteilen. Diese Entwicklung geht auf die Nachteile von reinen Stahl- und monolitischen Betontürmen ein und liefert derzeit die günstigste Bauweise für hohe Türmen. Die verwendeten Betonfertigteile ermöglichen einen sehr raschen Turmaufbau und deren Ausgangssto (Beton) ist sehr günstig im Vergleich zum Stahl. Jedoch ist die Geometrie der vollwandigen Betonelemente wegen dem Transport limitiert und die Tragfähigkeit des Turms wird über eine sehr hohe Vorspannung gewährleistet. Eine neue Baumethode zur Errichtung von Turmbauwerken aus Doppelwänden wird derzeit an der TU Wien entwickelt. Das Ziel dieser Innovation ist es, die günstigen Eigenschaften von Fertigteilen und Ortbeton miteinander zu verbinden. Die Doppelwände werden zu polygonalen Hohlringsegmenten zusammengesetzt. Diese Segmente werden danach übereinander gestapelt, und der Hohlraum wird mit selbstberdichtendem Beton (SVB) ausgefüllt. Somit entsteht eine monolitische Konstruktion ohne Fugen mit hoher Tragfähigkeit. Nachdem der Turm aufgebaut ist, werden äussere Spannglieder - wenn erforderlich - an der inneren Seite des Turms montiert, um die Gebrauchstauglichkeit weiter zu erhöhen. Um die Eingenschaften der neuen Methode zu evaluieren wurde ein 16:15m hoher Prototyp errichtet (Fischer, 2015). Der Prototyp bestand aus sechs polygonalen Segmenten. Die Segmente hatten unterschiedliche Höhen. Die Höhen sind so gewählt worden, dass verschiedene Details ausprobiert und geprüft werden konnten. Um die teschnischen Herausforderungen bzw. die Herangehensweise mit diesen umzugehen darzustellen wird die Errichtung des Prototypenturmabschnitts Schritt für Schritt beschrieben. Auch auf eine Untersuchung der Herstellgenauigkeit der Doppelwände wird viel Wert gelegt. Hierbei zeigte sich, dass die Bauweise mit den Abweichungen umgehen kann, selbst wenn manche Abweichungen wie die Dicke der Doppelwandplatten sehr gro sind. In jedem Fall können Empfehlungen für eine genauere Herstellung der Elemente gemacht werden. Wobei die erfolgreiche Errichtung des Prototyps schon gezeigt hat, dass die Bauweise vielversprechend ist.

Zusammenfassung (Englisch)

Recent regulations subsidize the energy industry to invest more into renewable energy sources in order to reduce man-made green house gas emissions. These actions led to the rapid development of modern wind turbines and their tower constructions as it turned out to that wind energy is an ecient, aordable and reliable source of renewable energy. The most recent onshore trends are hybrid tower constructions with a concrete section out of precast elements that address to the downsides of the erection of steel and monolithic concrete towers. The precast elements enable a very fast tower erection. However, their geometry is limited due to the transport and a big pre-stressing force is needed to keep the elements in place. A new construction method for wind towers out of semi- nished concrete parts is being developed at the TU Wien. The innovation however aims to combine the advantages of the precast and cast in place building methods. The hollow double wall elements can be assembled into polygonal ring segments and xed to each other forming a tapered shape. The segments are then placed on top of each other, whereby the hollow space is simultaneously lled up with self compacting concrete (SCC). Thus a monolithic reinforced structure without inner joints is achieved, providing a satisfactory structural resistance. After the tower is nished, external pre-stressing tendons can be placed on the inner side of the tower if necessary, further improve the survivability of the construction. To evaluate the performance of the new technology a 16:15m high prototype was built (Fischer, 2015). This prototype consist out of six prismatic segments. Not all segments had the same height. The heights were chosen in a way so that dierent stages of the construction process could be tested and evaluated. To introduce the technological challenges and approaches to them the production of the precast elements and the erection of the prototype is described in this thesis step by step. Measurements were taken on each single element in order to examine the magnitude of the production deviations of the new building method. The conclusions demonstrated that in most cases the production works with the acceptable deviation rate, however there are a few exceptions; such as the thickness of the single shells. These errors have a signi cant in uence on the required technology by means of transportation and crane capacity. To eliminate the failures or to reduce the failure rates at least, suggestions are given for the speci c work phases. All in all the successful erection of the prototype tower section demonstrated the feasibility of the proposed construction method.