Modellentwicklung torsionsbeanspruchter Kreisringsegmente mit trockenen Fugen

Die Segmentbauweise bei Türmen für Windenergieanlagen (WEA) hat sich bei der Herstellung von großen Nabenhöhen in Form von hybriden Konstruktionen etabliert. Hybride Türme bestehen im oberen Bereich aus Stahlrohrtürmen und im unteren Bereich häufig aus segmentierten vorgespannten Stahlbetontürmen. Die in der Stahlbetonkonstruktion entstehenden horizontalen Fugen werden in der Regel als trockene geschliffene Fugen ohne Schubverzahnungen ausgebildet. Schubkräfte können in den Fugen nur durch Reibung übertragen werden. Speziell der Lastfall der Torsion ist im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) beim Aufklaffen der Fugen aufgrund einer Biegebeanspruchung häufig bemessungsrelevant. Die aktuellen Theorien beruhen auf den bekannten Torsionstheorien nach Saint-Venant, sind jedoch auf diese Bauweise nur bedingt anwendbar. In diesem Artikel wird, aufbauend auf den theoretischen Betrachtungen aus [1], ein Torsionstragmodell für Kreisringsegmente mit trockenen Fugen entwickelt. Das Modell wird mit numerischen Berechnungen und versuchstechnischen Ergebnissen verglichen.

Model development for torsion stressed circular ring segments with dry joints
The segment construction method for wind turbine towers has established itself in the production of large hub heights in the form of hybrid constructions. Hybrid towers consist of steel pipes in the upper part and usually pre-stressed reinforced concrete segments in the lower part. The horizontal joints in the reinforced concrete structure are generally constructed as a grinded dry joint without shear serrations. Therefore, shear forces in the joints can only be transmitted by friction, especially for the calculation of the ultimate limit state (ULS), in which case torsion is relevant and the joints open due to a bending load. The current theories are based on the known torsion theories according to Saint-Venant, which are not fully applicable to this construction method. Based on the theoretical considerations from [1], a torsion support model for circular ring segments with dry joints is developed in this paper. Subsequently, this model is compared with numerical simulations and experimental results.