해당 내용은 Leibniz Universität Hannover의 Bauingenieurwesen(건축-토목공학) 과정에 참여하였을 당시 수업 내용을 개인적으로 정리한 것입니다.
저 스스로 복습의 의미도 가짐과 동시에, 독일에서 건축공학을 전공하시거나 특히 Leibniz Uni에서 건축공학을 공부하시는 분들께 조금이라도 도움이 되지 않을까 하는 마음으로 포스팅을 시작합니다.
1. Transportroutenvermessung / -planung
1) Zugangsmöglichkeiten
- Interne Straßen - Zufahrtsstraßen
2) Vom nächsten Hafen
- Entfernung zum Hafen - Fähigkeit für große Transportschiffe
3) Transportanforderungen des Turbinenlieferanten
- Gewichtsanforderungen - Kurvenradius
2. Anforderungen Beispiele N80 – Belastungen
- Die Zuwegung muss pro Windenergieanlage für folgende Belastungen ausgelegt sein
- Fahrzeuge : ca 50 Beton- und Baufahrzeuge, bei Hybridtürmen bis zu 70 Fahrzeuge
12 bis 20 Schwertransporter für den Auf- und Abbau des Krans, je nach Nabanhöhe
Ca 10~13 Schwertransporter mit den Anlagenkomponenten
Max. Zuglänge 57 m
Erforderliche Lichtraumhöhe 4.40 bis 5.90 m je nach Transporttechnik
Diverse Baufahrzeuge
- Fahrzeuggewichte : max Achslasten ca 12t, max. Einzelgewicht ca 165t
3. Anforderungen Beispiele N80 – Steigungen
- Bei unter Wegeunterbau beschriebener Oberfläche sollen Steigungen ca 6% grundsätzlich nicht übersteigen. Bei stärkeren Steigungen Rücksprache halten. Es können zusätzliche Zugmaschinen erforderlich sein, wobei die größere Länge berücksichtigt werden muss. Seitliche Neigung ist maximal 2%
4. Anforderungen Beispiele N80 – Kurven
Derüberschwenkbare Bereich (gestrichelt) muss frei von Hindernissen sein, d.h. keine Bäume, Laternen, Gebäude, Masten etc.
5. Anforderungen Beispiele N80 – Wegeunterbau
Bauweise der Zuwegung als befestigte Schotterstraßen, bei Bedarf auch hydraulisch oder bituminös gebundener Aufbau
Aufbau von unten nach oben:
1) Unterbau verdichtet, 30-100 cm je nach Lage im Gelände und Untergrund Geomembrane als Trennlage gegen Auswaschungen
2) Tragschicht verdichtet, Schotter, 15-30 cm, abhängig von eingesetztem Material
3) Deckschicht verdichtet, Kiesschotter, 15-25 cm, abhängig von Material Einsatz von Ziegel- oder Betonbruch (frei von sonstigem Bauschutt) als Alternative für Schotter für die Trag- und Deckschicht denkbar
- Maschinelle Verdichtung des anstehenden Untergrundes sowie aller Schichten für spätere Schwertransporte
- Ebene Straßenoberflächen
- Einwandfreie Entwässerung der Zuwegung muss an jeder Stelle gewährleistet sein (Quergefälle 2-3 %) Einwandfreie Wasserführung z. B. in seitlichen Gräben bzw. bei Kreuzung der Zuwegung in Rohren darunter muss gewährleistet sein, um Unterspülungen, Auswaschungen, Hohlraumbildung sowie Geländerutsche dauerhaft zu verhindern
- Im Vorfeld des Baues ist eine detaillierte, projekt- und standortspezifische Ausführungsplanung der Zuwegung notwendig. Dabei müssen die detaillierten Anforderungen seitens des Statikers, des Bodengutachters, des Fuhrunternehmers und das Turbinenlieferanten berücksichtigt werden.
- Zuwegung und Kranstellfläche müssen bei allen zu erwartenden Wetterbedingungen und über die gesamte Bauzeit von Schwerlastfahrzeugen befahrbar sein.
- Raupenkrane erfordern ggf. eine besondere Auslegung von Transport- und Verfahrwegen. Spurbreiten bis zu 12 m können erforderlich sein.
6. Kranstellflächen
- Die Kranstellfläche muss gemäß der lokalen Gegebenheiten und Krantechnik geplant und angepasst werden.
- Die Kranstellfläche muss der Flächenpressung der Kranstützen standhalten. Die Größe der Flächenpressung richtet sich nach dem max. Gewicht der Komponenten und der Größe des verwendeten Krans (Mobilkran, Raupenkran).
- Die Kranstellfläche muss über die gesamte Fläche eben sein (max. Gefälle 1 %).
- Liegt die Kranstellfläche mehr als 1,5 m unterhalb der Fundamentoberkante muss auf ausreichende Hakenhöhe geachtet werden.
- Im Aufbau- und Arbeitsbereich des Krans dürfen keine Hindernisse stehen, die den Aufbau und den Betrieb des Kranes stören (siehe obere Zeichnungen). Für den Betrieb des Kranes müssen besonders die Länge der Rotorblätter und die Fläche für die Sternmontage beachtet werden.
- Die Transformatorstation darf nicht auf der Kranstellfläche oder der Montagefläche des Kranauslegers liegen.
- Um einen Schmutzeintrag in die Windenergieanlage zu vermeiden, müssen ein Zugang zum Fundament sowie der Boden verdichtet und mit einer Schotterung versehen sein, die eine trockene und saubere Fläche gewährleistet.
- Direkt um das Fundament herum muss ein begehbarer Arbeitsraum von ca. 2 m Breite vorhanden sein.
- Das Maschinenhaus darf nur auf der Kranstellfläche oder auf Baggermatten abgestellt werden.
7. Fundamentdesign
- Pfahlgründung / individuelles Design
- Flaches Fundament / manchmal zertifiziertes Design
8. Gründungsmöglichkeiten
- Bei nichtbindigen Böden oder steifen mit der Tiefe fester werdende bindige Böden, im Regelfall Flachgründung
- Bei weichen oder lokal breiigen Böden kann eine Überbrückung solcher Schichten durch Pfähle erforderlich werden.
- Ggf Bodenverbesserungsmaßnahmen durch Rütteldruckverdichtung (bei nichtbindigen Böden) oder Rüttelstopfverdichtung (bei bindigen Böden)
9. Einfluss Bodeneigenschaften auf Eigenfrequenz
- Schätzwerte für dynamische Bodenkennwerte aus Literatur
- Einfluss der Frehfeder im Regelfall entscheidend
- Im Bereich typischer Böden kann ein merkbarer Einfluss auf die Eigenfrequenz des Systems entstehen
10. Bodenpressung von Turmfundamenten
- Mit den Naäherungsformeln können die maximalen Bodenspannungen und die Außermittigkeit geprüft werden für eine erste Abschätzung der erforderlichen Dimensionen.
11. Fundamentdesign
1) In der Planungsphase Konzeptanalyse:
- Erste Bodenuntersuchung am Standort (siehe Block 2)
- Analyse: Erdbebeneinfluss vorhanden?
- Entscheidung Fundamentform: Flach- oder Pfahlgründung
- Abschätzung Abmessungen aus Konzeptdesign oder vorliegenden Designunterlagen für Kostenschätzung
2) In der Implementierungsphase Detailliertes Design (oft durch Auftragnehmer)
- Bodenuntersuchungen an jedem Turbinenstandort mit ausreichender Zahl, Tiefe und Qualität, siehe unten
- Ausführungsdesign, typenzertifiziert oder einzelgeprüft nach den relevanten Standards/Richtlinien abhängig vom jeweiligen Land
12. Baugrunduntersuchungen (Geotechnische Untersuchungen)
- Gründungen der Geotechnischen Kategorie 2 (GK2)
- In der Regel sind Bohrungen und Sondierungen durchzuführen
- Rechenwerte der Bodenparameter auf Grundlage bodenmechanischer Laboruntersuchungen festzulegen
- Als Sonderbauwerke nach DIN 4020 gelten als Richtwerte: 2-4 Aufschlüsse pro Fundament, Fläche möglichst repräsentativ abdecken
- Mindesttiefe bei Flachgründungen: 1,5 fache kleinere Fundamentbreite (Durchmesser) unterhalb der Sohlfuge
- Mindesttiefe bei Tiefgründungen: mindestens 4 m bzw. 3-facher Pfahldurchmesser unter Pfahlfußebene
- Bohrverfahren nach DIN 4021, Dokumentation und Darstellung nach DIN 4022 und 4023
13. Weitere bauliche Einrichtungen
- Nach Lage, Größe und ggf. zusätzlichen Anforderungen ergeben sich weitere bautechnische Strukturen, die geplant werden müssen:
-> Wartungsgebäude
-> Kontrollzentrum
-> Umspannwerk
-> (Wachtürme)