Bauzustandsbetrachtung an Betonfundamenten von Windenergieanlagen
Schadensbilder und mögliche Schadensursachen
Langer, Frank
Bei der Nutzung erneuerbarerer Energien hat sich die Windenergie etabliert. Bis zum 31.12.2008 waren 20301 Windenergieanlagen mit einer Leistung von 23903 MW installiert. Damit hat die Windenergie einen Anteil von 7 % am Stromverbrauch in Deutschland. Allein im ersten Halbjahr 2008 wurden 415 Anlagen aufgebaut. Energiegewinnung aus Wind hat wirtschaftlich und politisch eine überragende Bedeutung. Dieses wird auch mit der Novellierung des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) 2009 unterstrichen. Bauform und Typen dieser Anlagen sind unterschiedlich und stellen aufgrund der dynamischen Belastungen und der Exposition – z. B. in Offshore-Parks hohe Anforderungen an die Bautechnik. Der Beitrag fasst die Ergebnisse einer vergleichenden Schadenserhebung an verschiedenen Bauformen im Rahmen der Erarbeitung einer Instandsetzungskonzeption zusammen. Die Betrachtung des Zustands der Betonsockelfundamente ergab interessante Erkenntnisse zu konstruktionsbedingten, ausführungstechnischen und betontechnologischen Ursachen von Schäden sowie zu Instandsetzungskonzepten. Als Anlagetyp wurde GE 1,5 sl ausgewählt, der mit mehreren Windenergieanlagen lokal konzentriert in einem Windpark erfasst werden konnte. Eine erste vergleichende Situationsbeschreibung von 13 Windenergieanlagen des Typs GE 1,5 sl zeigt signifikante Konzentrationen von Rissbildungen auf der Außenseite und der Krone der 8 m hohen Fundamentsockel aus Beton. Diese korrespondieren mit Rissbildungen im Inneren. Das für die Bauform charakteristische Fundamenteinbauteil (FET) stellt sich konstruktiv, ausführungstechnisch und betontechnologisch als die potenzielle Ursache aller Rissprobleme heraus. Diese Risse sind unter der besonderen dynamischen Beanspruchung der gesamten Konstruktion geeignet, Wasser zu pumpen und mit Rissweiten über 0,5 mm die Bewehrungskorrosion zu fördern. Damit gefährden sie mittelfristig die Standsicherheit. Einer Instandsetzung muss eine sorgfältige Bauzustandsanalyse und Schädigungsprognose vorausgehen. Unverzichtbar ist die Zusammenarbeit der verschiedenen Fachdisziplinen Statik, Ausführungsplanung und Betontechnologie. Damit werden Lösungen geschaffen, die allen Erfahrungen und Notwendigkeiten Rechnung tragen. – Examination of the structural condition of concrete foundations in wind power plants – Wind power has become an established way of utilizing renewable energy. 20301 wind power plants with a capacity of 23903 MW had been installed by 31.12.2008. This means that wind power produces 7 % of the electricity consumed in Germany. 415 plants were built in the first half of 2008 alone. Obtaining power from wind is of outstanding economic and political importance. This is underlined by the revision of the Renewable Energy Act 2009. These plants come in different configurations and types and place heavy demands on the structural engineering because of their dynamic loading and exposure – e.g. in off-shore wind farms. The article summarizes the results of a comparative damage survey of different configurations in the context of developing a repair strategy. Examination of the condition of the concrete plinth foundations resulted in interesting findings concerning the structural, workmanship and concrete technology causes of damage and the repair strategies. The chosen plant type was the GE 1,5 sl, for which a local concentration of several wind power plants could be covered in one wind farm. An initial comparative description of the situation in thirteen GE 1.5 sl wind power plants shows significant concentrations of cracking on the outsides and the top of the 8 m high concrete foundation plinth. This corresponds to cracking on the inside. The foundation fixture characteristic of this configuration turns out to be the potential cause of all the cracking problems from the structural, workmanship and concrete technology aspects. Under the particular dynamic stressing of the overall structure the cracks are capable of pumping water and, with crack widths over 0.5 mm, of promoting corrosion of the reinforcement. They are a medium-term threat to the stability. Any repair must be preceded by careful analysis of the structural condition and assessment of the damage. Cooperation of the different technical disciplines, namely statics, execution planning and concrete technology, is absolutely essential. This will allow solutions to be created that take every type of experience and necessity into account.
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beton 5/2009 ab Seite 186
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