Statische und dynamische Reibwertermittlung an geschliffenen Segmentfugen

Die Entwicklung der Türme von Windenergieanlagen (WEA) hat eine Vielzahl von Konstruktionen hervorgebracht und bereits bestehende Konstruktionsarten wurden stetig weiterentwickelt. Eine dieser Konstruktionen ist die Segmentbauweise, welche sich aufgrund der großen Anzahl an vorgefertigten Bauteilen für den Turmbau besonders gut eignet. Von besonderer Bedeutung bei dieser Konstruktion sind die entstehenden Segmentfugen, welche bereits im Brückenbau vielfach untersucht wurden. Als großer Unterschied zum Brückenbau werden die Segmente jedoch nicht mit Schubverzahnungen ausgeführt, sondern größtenteils als geschliffene Trockenfugen ausgebildet. Bei einer Vorspannung der Türme mit einer externen Vorspannung erfolgt die Kraftübertragung in den Segmentfugen somit ausschließlich über Reibung. Die in der Vergangenheit durchgeführten Untersuchungen von solchen “sehr glatten” Fugen wurden i. d. R. an glatt geschalten Oberflächen und nicht an geschliffenen Proben durchgeführt. Es ist daher fraglich, inwieweit die derzeitigen Normenwerte zu der Konstruktionsart der geschliffenen Segmentfugen passen. Weiter handelt es sich bei den Türmen von WEA um hochdynamisch beanspruchte Konstruktionen. Somit gilt es zu klären, ob der i. d. R. statisch ermittelte Reibbeiwert über die Dauer der dynamischen Lasten Bestand hat. Die Ergebnisse der durchgeführten statischen als auch dynamischen Versuche zur Ermittlung des Reibbeiwerts werden ausgewertet und diskutiert.

Static and dynamic friction coefficient investigation of grinded segment joints
With the fast development of wind energy, the designs of Wind Turbine Towers have been continuously improved, moreover new structures have been innovated. As one of the innovations, segment tower structure was developed. Due to its prefabrication and segmental construction characteristic, it suits particularly well for tower structures. The resulting segment joints which have already been extensively studied in bridge construction are of great importance. As a major difference to bridge segment construction, the joints are designed as grinded dry joints instead of shear key connected joints. With external prestressing technology, the joints are under compression and thus the forces will be transmitted through friction. Previous studies of such “very smooth” joints have typically been carried out on specimen with smooth surface rather than grinded surface. Therefore, to what extent the current standards values will fit the design of the grinded segment joints is questionable. Furthermore, the wind turbine towers are highly dynamically stressed structures. It should also be clarified whether the static friction coefficient is also applicable for dynamic load situation or not. The results of static as well as dynamic tests are evaluated and discussed.