Flange connections for wind turbine towers in IEC 61400–6 AMD1

Türme für Windenergieanlagen werden nach der internationalen Norm IEC 61400–6 bemessen. In den letzten Jahren wurde eine Änderung (AMD1) zu dieser Norm entwickelt, die wesentliche Überarbeitungen und Ergänzungen zur bestehenden Edition 1 der IEC 61400–6 enthält. Diese wurden als notwendig erachtet, da die bestehenden Bemessungsmethoden zu unsicheren Konstruktionen führen können und sich die Anforderungen an den Vorspannprozess der Schraubengarnituren in der praktischen Ausführung als unzureichend erwiesen haben.Diese Veröffentlichung fasst die wichtigsten Änderungen und Ergänzungen in AMD1 zusammen. Ausgehend von der Spezifikation von Verbindungselementen werden neue Anforderungen an Anziehverfahren eingeführt und die Methode zur Berechnung von Vorspannkraftverlusten und letztlich des Bemessungswertes der Vorspannkraft erläutert. Die Vorspannkraft ist ein entscheidender Eingangsparameter für das Schraubenkraft‐ und ‐momentmodell, das in AMD1 neu eingeführt wurde und erstmals die Auswirkungen von Imperfektionen (Parallelklaffungen und Kippungen) sowohl für L‐ als auch für T‐Flansche berücksichtigt. Schließlich werden die Änderungen beim Ermüdungsnachweis, einschließlich einer modifizierten Ermüdungsfestigkeitskurve für axial belastete Schraubenverbindungen und der Berücksichtigung von Biegespannungen, vorgestellt. Insgesamt ermöglichen die Änderungen eine wesentlich realistischere Ermüdungsbemessung im Vergleich zur IEC 61400–6:2020, und viele Elemente des Bemessungsprozesses sind im Vergleich zu Standard‐Bauvorschriften wie EN 1993 deutlich fortschrittlicher.

Towers for wind turbines are designed according to the international standard IEC 61400–6. In the past years, an amendment (AMD1) to that standard has been developed, which includes significant changes and additions to the existing Edition 1 of IEC 61400–6. Those have been found necessary, as the existing design methods may result in unsafe designs, and requirements for the preloading process of the bolting assemblies have proven insufficient in practical execution.This paper provides a summary of key changes and additions in AMD1. Starting from the specification of fasteners, new requirements for tightening procedures are introduced and the method to compute preload losses and ultimately the design preload is explained. The preload is a crucial input parameter for the bolt force and moment model, which is newly introduced in AMD1, and for the first time includes the effect of imperfections (parallel gaps and inclinations) for both L‐ and T‐Flanges. Finally, the changes made to fatigue assessment, including a modified S‐N curve for axially loaded bolts and consideration of bending stresses, are introduced. Overall, the changes enable a much more realistic fatigue assessment compared to Edition 1, and many elements of the design process are significantly more advanced compared to standard civil engineering design codes like EN 1993.