Beton-Kalender 2011: Schwerpunkte: Kraftwerke, Faserbeton

1364 Pages·2010·17.977 MB·English

2011 BetonKalender
Kraftwerke
Faserbeton
Herausgegeben von
Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister
Wien
Dr.-Ing. Frank Fingerloos
Berlin
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Johann-Dietrich Wörner
Darmstadt
100. Jahrgang
1
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DieRecherchezumBeton-KalenderabJahrgang1980steht
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Titelfoto:MathiasEuler,Stuttgart
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Satz:HagedornKommunikationGmbH,Viernheim
DruckundBindung:Ebner&Spiegel,Ulm
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Gedruckaufsa¨urefreiemPapier.
ISBN978-3-433-02954-1
ISSN 0170-4958
Vorwort III
Vorwort
DerBeton-Kalender2011behandeltdasaktuelle energieanlagen nehmen Deutschland und (cid:3)ster-
Thema der baulichen Anlagen zur Energiever- reich weltweit eine herausragende Stellung ein.
sorgungmitdenwesentlichenAspektenderEner- Anfang2010wareninderEUWindkraftanlagen
gieumwandlung und des Kraftwerksbaus sowie mit einer Gesamtleistung von mehr als 75.000
den aktuellen Stand des Baustoffs Faserbeton. MWam Netz. Einewichtige Rollespielen dabei
Die wissenschaftlichen Grundlagen werden ge- die Einwirkungen, wobei die Windlasten basie-
nauso wie die praktischen Hinweise zur Be- rend auf der DIN 1055-4 vertiefend dargestellt
messung, zur konstruktiven Durchbildung und werden.Fu¨rdieBemessungderTragkonstruktio-
die in den Fachgremien diskutierten Regelwerke nen werden das nichtlineare Werkstoffverhalten
in fachlich abgestimmten Beitra¨gen dargelegt. unddasgeometrischnichtlineareStrukturverhal-
Das Ingenieur-Know-How entwickelt sich auf tenberu¨cksichtigt.DieBemessunginStahlbeton-
dem Grundlagenwissen, erga¨nzt mit aktualisier- und Spannbetonbauweise wird sowohl auf die
temFachwissen.DerBauingenieurmussdieVer- DIN 1045-1 (2008) als auch auf die DIN EN
netzung der Wissensgebiete beherrschen. Dies 1992-1-1:Eurocode2mitdemnationalenAnhang
giltvermehrtfu¨rdieZukunft.ErmussseinWissen (Entwurf 2010) bezogen. Speziell wird auch die
sta¨ndig erneuern und es unmittelbar mit prakti- Herstellung von Tu¨rmen aus Spannbeton behan-
scher Konstruktionserfahrung erga¨nzen. Zum delt,beiderbesondereEntwurfskriterien,diewei-
Wissengeho¨rtdasKennendeseigenenFachgebie- tere Entwicklung der Segmentbauweise und die
tes, das vernetzte Denken und das Suchen nach Gru¨ndungsbauwerkediskutiertwerden.
Neuem. Fachwissen ist Erfahrungswissen, das RolfKatzenbach,FrithjofClauß,ThomasWaberseck
nurdurchsta¨ndigeWeiterbildungerhaltenwerden und Isabel M. Wagner beschreiben den aktuellen
kann.DiesesWissenmusseinLebenlangaktuali-
WissensstandderGeothermie.Nacheinerallgemei-
siert werden – einebewa¨hrteMo¨glichkeitistdie
nen Einleitung in die thermischen Eigenschaften
Lektu¨redesBeton-Kalenders!
und den Wa¨rmetransport von Bo¨den wird die
Johann-DietrichWo¨rnerundBernhardMilowstel- Technologiederoberfla¨chennahenGeothermiebe-
len in ihrem Einleitungsbeitrag zur Energie und schrieben.DetailliertwirdaufdiePlanung,Erkun-
zudenKraftwerkstechnologiendiederzeitigeSi- dung, Bemessung und konstruktive Durchbildung
tuationderEnergiepolitikundderheutigensowie der Anlagen eingegangen. Dabei werden die ver-
derzuku¨nftigenEnergieversorgungdar.DieNach- schiedenenBohrverfahrenerla¨utertundErdwa¨rme-
haltigkeit der Energieversorgung wird durch das kollektoren, Geothermiesonden, Energiepfa¨hle so-
Energiesparen, eine effiziente Energieumwand- wie auch die direkte Grundwassernutzung behan-
lungunddieSteigerungdesAnteilserneuerbarer delt.AspektederQualita¨tssicherung,dermesstech-
Energien in den Bereichen Strom, Wa¨rme und nischen (cid:2)berwachung und verwaltungsrechtliche
Brennstoffe bestimmt.Inallendrei Handlungsli- NotwendigkeitenzurGenehmigunginDeutschland
nienbestimmenBauingenieuredurchihrFachwis- rundendenBeitragab.
sendenFortschritt.Ineinem(cid:2)berblickwerdendie Diethelm Linse befasst sich mit den Staumauern
VerfahrenundAnlagenzurEnergiewandlungso-
ausBetonundMauerwerk.DabeiwerdendieGe-
wohlimkonventionellenBereichderKraftwerke
wichts- und die Bogenstaumauern detailliert be-
alsauchdieerforderlichenBauwerkebeierneuer-
handelt. Neben der Gestaltung werden auch
barenEnergiendiskutiert.
AspektederBauausfu¨hrungundderTragmecha-
Ju¨rgenGru¨nbergundJoachimGo¨hlmannhabenin nismeneinbezogen.Fu¨rdenNachweisderTragsi-
umfassender Weise die Windenergieanlagen in cherheitwirddieDIN19700mitglobalenSicher-
Stahlbeton- und Spannbetonbauweise bearbeitet. heitsbeiwerten verwendet, wobei mit einer Le-
BeiderEntwicklungundHerstellungvonWind- bensdauer von 100 Jahren gerechnet wird. Fu¨r
Beton-Kalender2011:Kraftwerke,Faserbeton
HerausgegebenvonKonradBergmeister,FrankFingerloosundJohann-DietrichWo¨rner
Copyrightc2011Ernst&Sohn,Berlin
ISBN:978-3-433-02954-1
IV Vorwort
dieGebrauchstauglichkeitsinddieNachweiseder imKraftwerksbaubeschrieben.EinigeBesonder-
Dichtigkeit und der Fugenklaffungen zu erbrin- heiten der Betontechnologie fu¨r Windenergie-
gen.WesentlichbeidenStaumauernistdieBau- anlagen, Schwergewichtsgru¨ndungen, kraft- und
werksu¨berwachung sowohl in der Bauphase als formschlu¨ssige Verbindungen sowie fu¨r die Her-
auchbesonderswa¨hrenddesBetriebs.DieMo¨g- stellung von Wa¨rmespeichern werden ebenfalls
lichkeitenderErtu¨chtigungvonStaumauernwer- behandelt.
denanhandvonBeispielendargestellt. HorstFalknerundJens-PeterGrunertgebeneinen
DiePlanungunddenBauvonKleinwasserkraft- (cid:2)berblick u¨ber die Technologie und die An-
werken behandelt Bernhard Pelikan. Gerade bei wendungspotenziale von Faserbeton. Die Wirk-
der Planung mu¨ssen die Landschaftseinbindung, ungsweisen von Fasern in Beton werden auf-
die o¨kologischen und wasser- sowie bautech- gezeigt und die Vor- und Nachteile der unter-
nischenAspekteeinbezogenwerden.Dieeinzel- schiedlichen Fasermaterialien besprochen. Auf
nen Wasserkraftanlagen werden beschrieben und die Bemessung im Grenzzustand der Tragfa¨hig-
die Anwendungsbereiche der Turbinen mit ihren keit und der Gebrauchstauglichkeit wird erla¨u-
Wirkungsgradenaufgezeigt. terndeingegangen.InteressantistdieZusammen-
Peter Osterrieder, DieterWernerund Marc Simon stellungvonNormenundRichtlinienfu¨rFaserbe-
toninverschiedenenLa¨ndern.
stellenKonzeptederTragwerksplanungimKraft-
werksbau vor. Die notwendige Tiefe der Trag- KlausHolschemacher,FrankDehnundYvetteKlug
werkskonzeptionindenverschiedenenPlanungs- erkla¨ren in wissenschaftlicher und praktischer
phasenwirdaufgezeigtundderProjektablaufde- Hinsicht die Grundlagen des Faserbetons. Die
tailliert dargestellt. Hinweise zur konstruktiven unterschiedlichenFaserartenundWerkstoffeigen-
Ausbildung der Gru¨ndungen, der Treppentu¨rme, schaften sowie deren Wirkungsweise im Beton
des Maschinen- und Kesselhauses, des Kohle- werden dargestellt. Spezifisch wird die Her-
lagers, der Silos, des Ku¨hlsystems mit dem stellung, Verarbeitung und Nachbehandlung von
Ku¨hlturm und dem Pumpenhaus runden diesen Stahlfaserbeton und Glasfaserbeton behandelt
Beitragab. und das aktuelle technische und baupraktische
Ru¨diger Meiswinkel, Julian Meyer und Ju¨rgen Wissen aufbereitet. Abschließend wird auch der
Schnell behandeln umfassend die Bautechnik im EinsatzvonFaserninSonderbetonen,wieLeicht-
beton, selbstverdichtender Beton, hochfester
Kernkraftwerksbau. Neben den Grundlagen zur
sowieduktilerBeton,behandelt.
Stromerzeugung aus der Kernspaltung werden
die Aspekte der Sicherheit, der Genehmigung Martin Empelmann, Manfred Teutsch und Marco
undderPlanungs-undAuslegungsanforderungen Wichersbefassen sich im Beitrag „Baukonstruk-
betrachtet. Detailliert werden die Bauwerke bis tionenausFaserbeton“nach einerEinfu¨hrungin
hinzudenbaulichenAnlagenfu¨rdieEntsorgung die Faserarten und deren Eigenschaften mit den
beschrieben. Besondere Aufmerksamkeit wird normativen Regelungen von Faserbeton. Das
auf die außergewo¨hnlichen Einwirkungen wie Hauptaugenmerk legen die Autoren auf die An-
Sto¨rfa¨lle, Bra¨nde, Explosionen, Erdbeben und wendungen von Stahlfaserbeton fu¨r Rohre, De-
Hochwasser bei der bautechnischen Auslegung cken, Fundamente und Bodenplatten sowie
gerichtet. Das Sicherheitskonzept und die Hin- Industriefußbo¨den, Wa¨nde, schlaff bewehrteund
weisefu¨rdieBemessungderBauteileausBeton, vorgespannteBalkenundStu¨tzen.ImTunnelbau
StahlbetonundSpannbetonbeziehensichaufdie wird Stahlfaserspritzbeton vielfa¨ltig eingesetzt –
DIN (DIN 25449; DIN 1045-1)- und Eurocode- als Erstsicherung, bei den Innenschalen, aber
Normen sowie auf die kernkraftspezifischen Re- auchbeiFertigteil-Tu¨bbingen.Faserbetonehaben
gelwerke (KTA-GS-78; KTA 2201.3). Die Aus- sichauchbeiSanierungs-undInstandsetzungsar-
legungundBemessungderBefestigungselemente beiten sowie in Verbindung mit Hochleistungs-
unterBeru¨cksichtigungdesLeitfadensfu¨rDu¨bel- betonenwirkungsvollbewa¨hrt.
befestigungen in Kernkraftwerken und anderen Manfred Teutsch, Udo Wiens und Christoph Alfes
kerntechnischenAnlagen(DIBt-Leitfaden,2010)
geben Erla¨uterungen zur neu erschienenen
finden sich ebenfalls in diesem Beitrag. Erla¨u-
DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“. Wesentli-
terungen der Aufgaben und Anforderungen an
cher Inhalt sind die Bemessungsgrundlagen der
die Bauwerksabdichtung sowie des Alterungs-
Tragfa¨higkeit fu¨r die Biegung mit und ohne
und Lebensdauermanagements beschließen die
La¨ngskraft, fu¨r die Querkraft, fu¨r das Durch-
Ausfu¨hrungen.
stanzen und die Nachweise der Gebrauchstaug-
LudgerLohaus,LassePetersen,RobertGrieseund lichkeit in Erga¨nzung und (cid:4)nderung zu DIN
Steffen Anders befassen sich mit Beton fu¨r den 1045-1.DerTeil2derRichtliniegiltfu¨rdieHer-
Kraftwerksbau. Im Detail werden die betontech- stellung von Stahlfaserbeton und beinhaltet Er-
nischenAnforderungenunddiebetontechnologi- ga¨nzungen und (cid:4)nderungen zu DIN EN 206-1
schen Zusammensetzungen fu¨r typischeBauteile undDIN1045-2.
Vorwort V
Jo¨rgMoerschundJo¨rgHaßhoffhabendenBeitrag Korrosionsschutz, dem Faserspritzbeton als In-
„BetonstahlundSpannstahl“verfasst,indemaus- standsetzungsmaßnahme, der extern eingebauten
fu¨hrlich die jeweiligen Produktgruppen vorge- BewehrungunddemGlass-Lining–einerfugen-
stellt werden unter Beru¨cksichtigung der gelten- losenBeschichtungmitDu¨nnglas.AuchdasAuf-
den DIN- und EN-Normen sowie allgemeinen bringen von du¨nnen Schutz-, Dicht- und Ver-
bauaufsichtlichenZulassungen. schleißschichten in Form von Feinkornbetonen
ChristophGehlen,TillFelixMayerundStefanievon wirdkurzbehandelt.
Greve-Dierfeld beschreiben die Lebensdauerbe- DerAbschnittNormenundRegelwerkewirdvon
messungvonBeton.UmfassendwerdendieMo- FrankFingerloosgestaltet.Dabeiwirdletztmalig
delle der Karbonatisierung, der Chloriddiffusion die vollsta¨ndige DIN-1045-Reihe vor der Ein-
undderKorrosionerla¨utert.AufdenGrundlagen fu¨hrung des Eurocodes 2 in Deutschland im
der Probabilistik werden die Mo¨glichkeiten der Beton-Kalender abgedruckt und erla¨utert (inkl.
BemessunginBezugaufdieDauerhaftigkeitund Teil100:Ziegeldecken).AuchdieneueDAfStb-
damit Abscha¨tzungen fu¨r die Lebensdauer von Richtlinie„Stahlfaserbeton“,welchedirektBezug
Betonaufgezeigt. auf die DIN 1045 nimmt, wird komplett ab-
Bernd Hillemeier, Claus Flohrer, Ju¨rgen Krell, gedruckt.MitDIN19700„Stauanlagen“Teil10:
Gabriele Marquardt, Jeanette Orlowsky, Michael Gemeinsame Festlegungen und Teil 11: Talsper-
Raupach,KarstenSchubertundStephanieSchuler renwerdenrelevanteRegelwerkezudenKapiteln
u¨berTalsperrenundKraftwerksbautenerga¨nzt.
stellen in umfassender Weise die Instandsetzung
undErhaltungvonBetonbauwerkendar.DieNor- AußerdemfindensichindiesemKapiteldieListen
men, Richtlinien und Vorschriften zum Thema derfu¨rdenBeton-,Stahlbeton-undSpannbeton-
„SchutzundInstandsetzungvonBetonbauteilen“, baurelevantenBaunormenundtechnischenBau-
diedenStandderTechnikunddieallgemeinaner- bestimmungen, der aktuellen Richtlinien des
kannten Regeln der Bautechnik widerspiegeln, Deutschen Ausschusses fu¨r Stahlbeton und ein
werdenaufgezeigt.Zukunftsgerichtetwerdendie aktuelles Verzeichnis der Merkbla¨tter des Deut-
wichtigsten Voraussetzungen fu¨r einen sorgfa¨lti- schenBeton-undBautechnik-Vereins.Neuistab
genNeubaumit10Regelnfu¨rgutenBeton,statt diesemBeton-KalenderdieAufnahmeeineswei-
nachtra¨glicherSanierung,vorgestellt.Dabeiwer- teren Verzeichnisses mit den Richtlinien und
dennebendemBetonauchdieKunststoffedetail- Merkbla¨ttern der (cid:3)sterreichischen Vereinigung
liert behandelt. Die Angriffe auf Beton und die fu¨rBeton-undBautechnik.
Schadensmechanismen werden bauchemisch be-
DerBeton-Kalender2011bietetwiederaktuelles
schrieben und deren Auswirkungen aufgezeigt.
Fachwissen,gebu¨ndeltmitdenneuestenEntwick-
Das sorgfa¨ltige Vorgehen bei der Bestandsauf-
lungen im normativen Bereich. Die Herausgeber
nahme und Schadensdiagnose mit den entspre-
wu¨nschenFreudebeimLesenundErfolgbeider
chendenPru¨fmethodenwirdpraxisbezogendarge-
konstruktivenUmsetzung.
stellt.DabeiwerdennebendenIn-situ-Versuchen
auch die verschiedenen Pru¨fverfahren im Labor
beschrieben.DerHauptteilbehandeltdieInstand- Prof.Dipl.-Ing.DDr.KonradBergmeister,Wien
setzung von Beton- und Korrosionsscha¨den der
Bewehrung. Detailliert werden die Maßnahmen Dr.-Ing.FrankFingerloos,Berlin
mitihrenAnwendungsbereichenveranschaulicht.
EineigenerAbschnittwidmetsichdenSonderver- Prof.Dr.-Ing.Dr.h.c.Johann-DietrichWo¨rner,
fahren wie der Realkalisierung fu¨r den Korro- Darmstadt
sionsschutz der Bewehrung, der Realkalisierung
des karbonatisierten Betons, dem kathodischen September2010
Inhaltsu¨bersicht VII
Inhaltsu¨bersicht
1
Inhaltsverzeichnis.........................................................IX
Anschriften ............................................................. XIX
Beitra¨gefru¨hererJahrga¨nge............................................. XXI
I Energie,Kraftwerksbau....................................................1
Johann-DietrichWo¨rner,BernhardMilow
II WindenergieanlageninStahlbeton-undSpannbetonbauweise...............19
Ju¨rgenGru¨nberg,JoachimGo¨hlmann
III Geothermie ..............................................................169
RolfKatzenbach,FrithjofClauß,ThomasWaberseck,IsabelM.Wagner
IV StaumauernausBetonundMauerwerk...................................221
DiethelmLinse
V PlanungundBauvonKleinwasserkraftwerken............................275
BernhardPelikan
VI KonzeptederTragwerksplanungimKraftwerksbau....................... 311
PeterOsterrieder,DieterWerner,MarcSimon
VII BautechnikimKernkraftwerksbau .......................................343
Ru¨digerMeiswinkel,JulianMeyer,Ju¨rgenSchnell
VIII BetonimKraftwerksbau .................................................433
LudgerLohaus,LassePetersen,RobertGriese,SteffenAnders
Stichwortverzeichnis......................................................517
Beton-Kalender2011:Kraftwerke,Faserbeton
HerausgegebenvonKonradBergmeister,FrankFingerloosundJohann-DietrichWo¨rner
Copyrightc2011Ernst&Sohn,Berlin
ISBN:978-3-433-02954-1
VIII Inhaltsu¨bersicht
Inhaltsu¨bersicht
2
Inhaltsverzeichnis......................................................... V
Anschriften .............................................................XVII
IX Faserbeton.................................................................1
HorstFalkner,Jens-PeterGrunert
X GrundlagendesFaserbetons...............................................19
KlausHolschemacher,FrankDehn,YvetteKlug
XI BaukonstruktionenausFaserbeton.........................................89
MartinEmpelmann,ManfredTeutsch,MarcoWichers
XII Erla¨uterungenzurDAfStb-RichtlinieStahlfaserbeton......................141
ManfredTeutsch,UdoWiens,ChristophAlfes
XIII BetonstahlundSpannstahl................................................177
Jo¨rgMoersch,Jo¨rgHaßhoff
XIV Lebensdauerbemessung ..................................................229
ChristophGehlen,TillFelixMayer,StefanievonGreve-Dierfeld
XV InstandsetzungundErhaltungvonBetonbauwerken ......................279
BerndHillemeier,ClausFlohrer,Ju¨rgenKrell,GabrieleMarquardt,JeanetteOrlowsky,
MichaelRaupach,KarstenSchubert,StephanieSchuler
XVI NormenundRegelwerke ................................................. 411
FrankFingerloos
Stichwortverzeichnis .....................................................801
Beton-Kalender2011:Kraftwerke,Faserbeton
HerausgegebenvonKonradBergmeister,FrankFingerloosundJohann-DietrichWo¨rner
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Inhaltsverzeichnis IX
Inhaltsverzeichnis
1
I Energie,Kraftwerksbau....................................................1
Johann-DietrichWo¨rner,BernhardMilow
1 Allgemeines ......................3 6 BesondereAspekteverschiedener
Kraftwerkstypen..................9
2 Energiepolitik.....................3
7 BauwerkeundKonstruktionen......10
3 HeutigeEnergieversorgung..........4
8 Einwirkungen ...................17
4 Zuku¨nftigeEnergieversorgung.......7
9 Literatur........................17
5 Kraftwerkstypen/Energiewandlung...8
II WindenergieanlageninStahlbeton-undSpannbetonbauweise...............19
Ju¨rgenGru¨nberg,JoachimGo¨hlmann
1 Allgemeines .....................21 2.6.4 Integralgleichungsmethode
(Singularita¨tenmethode)...........62
2 EinwirkungenaufWindenergie- 2.6.5 VertikaleZylinder(MacCamyund
anlagen.........................23 Fuchs)..........................66
2.1 Sta¨ndigeEinwirkungen............23 2.6.6 Potenzialtheorieho¨hererOrdnung...68
2.2 Anlagenbetrieb(Rotorund 2.6.7 Wellenlastenaufgroßvolumige
Gondel) ........................23 Offshore-Strukturen ..............70
2.3 Windlasten......................23 2.7 Temperatureinwirkungen ..........74
2.3.1 Windlastenfu¨rlandseitige 2.8 See-Eis.........................74
Windenergieanlagen(LWEA) ......23 2.9 VereisungvonBauteilen...........77
2.3.2 Windlastenfu¨rOffshore-
Windenergieanlagen(OWEA)......34 3 NichtlinearesWerkstoffverhalten....77
2.4 Ho¨hedesSeewasserstands.........41 3.1 Einfu¨hrung......................77
2.5 HydrodynamischeUmwelt- 3.2 Stoffgesetzefu¨rStahlbetonund
bedingungen ....................42 Spannbeton .....................78
2.5.1 Seestro¨mungen ..................42 3.3 Biegemoment-Verkru¨mmungs-
2.5.2 Natu¨rlicherSeegang..............43 Beziehungen ....................82
2.5.3 HarmonischeElementarwelle.......43 3.3.1 Stahlbetonquerschnitteallgemein ...82
2.5.4 WellenfiniterSteilheit ............45 3.3.2 Spannbetonquerschnitteallgemein...83
2.5.5 StatistischeBeschreibungdes 3.3.3 Stahlbeton-Kreisringquerschnitte....84
Seegangs .......................47 3.4 VerformungenundBiegemomente
2.5.6 Kurzzeit-StatistikdesSeegangs.....47 nachTheorie2.Ordnung ..........87
2.5.7 LangzeitstatistikdesSeegangs......52 3.5 QuerschnittsbemessungimGrenz-
2.5.8 ExtremwertedesSeegangs.........54 zustandderTragfa¨higkeit..........87
2.5.9 BrechendeWellen................56 3.6 Ra¨umlichemechanischeModelle
2.6 HydrodynamischeAnalyse.........56 fu¨rBeton .......................89
2.6.1 Allgemeines.....................56 3.6.1 Spannungszusta¨ndeund
2.6.2 Morison-Formel .................57 Bruchbedingungen ...............89
2.6.3 PotenzialtheoretischeVerfahren– 3.6.2 Versagensmodellefu¨rBeton........89
linearesBewegungsverhalten.......61 3.6.3 KonstitutiveModelle .............92
Beton-Kalender2011:Kraftwerke,Faserbeton
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X Inhaltsverzeichnis
4 TragkonstruktionenundBemessung..92 4.9.2.1 VereinfachteNachweise
4.1 Berechnungsgrundlagen...........92 fu¨rBeton ......................130
4.2 Strukturmodellfu¨rdenTurmschaft ..93 4.9.2.2 DirekterNachweisnach
4.3 Schwingungsuntersuchung.........95 DIBt-Richtlinie.................131
4.3.1 Ein-undMehrmassenschwinger ....95 4.9.3 MehrstufigeErmu¨dungs-
4.3.2 Energiemethode..................96 beanspruchungen................133
4.3.3 Eigenfrequenzuntersuchung 4.9.4 Bruchschwingspielzahlenfu¨r
derTragkonstruktion..............99 mehraxialeErmu¨dungs-
4.4 Vorspannung...................100 beanspruchungen................133
4.5 Auslegunglandseitiger 4.9.4.1 Vorgehen ......................133
Windenergieanlagen(LWEA) .....102 4.9.4.2 AbleitungderScha¨digungs-
4.5.1 GesamtdynamischeBerechnung ...102 variablenkcfatundktfat............135
4.5.2 VereinfachteBerechnung.........102 4.9.4.3 Bruchumhu¨llendeunter
4.5.3 Einwirkungskombinationennach Ermu¨dungsbeanspruchung........137
DIBt-Richtlinie(onshore).........103 4.9.4.4 Versagenskurvenunterzweiaxialer
4.5.4 Teilsicherheitsbeiwertenach Ermu¨dungsbeanspruchung........138
DIBt-Richtlinie.................106 4.9.5 Bemessungsvorschlagbei
4.6 AuslegungvonOffshore- mehraxialerErmu¨dung ..........141
Windenergieanlagen(OWEA).....106 4.9.5.1 VorgehenbeiderBemessungauf
4.6.1 Steuerungs-undSicherheitssystem.106 BasisderlinearenAkkumulations-
4.6.2 Bemessungssituationenund hypothese......................141
Lastfa¨lle.......................107 4.9.5.2 HerleitungvonModifikations-
4.6.3 Grundlegende(cid:2)berlegungenzum faktorenl (N,r)fu¨rErmu¨dungs-
c3
Sicherheitskonzept ..............107 beanspruchungenam
4.6.4 Einwirkungskombinationennach Druckmeridian..................142
GL-Guideline................... 110 4.9.5.3 HerleitungvonModifikations-
4.6.5 Teilsicherheitsbeiwertenach faktorenl (N,a)fu¨rzweiaxiale
c2
GL-Guideline................... 116 Ermu¨dungsbeanspruchung........143
4.7 GrenzzustandderTragfa¨higkeit.... 117 4.10 BemessungvonKnotenpunkten....146
4.7.1 Verformungsberechnungnach 4.11 BemessungderGru¨ndung ........151
Theorie2.Ordnung.............. 117
4.7.2 LineareBerechnungder 5 HerstellungvonTu¨rmenaus
Schnittgro¨ßen ..................120 Spannbeton ....................153
4.7.3 NachweisderSpannungenim 5.1 Einleitung .....................153
Turmschaft.....................121 5.2 HybrideTragwerkeausStahlund
4.7.4 BesonderheitenbeiderSegment- Spannbeton ....................153
bauweise ......................121 5.3 Spannbetontu¨rmeinSegment-
4.8 NachweiseimGrenzzustandder bauweise ......................154
Gebrauchstauglichkeit ...........126 5.3.1 Beispielefu¨rKonstruktionund
4.8.1 BeanspruchungdesTurmschafts Ausfu¨hrung....................154
durcha¨ußereEinwirkungen.......126 5.3.2 WeiterentwicklungderSegment-
4.8.2 BeanspruchungderSchaftwand bauweise ......................157
durchZwang...................126 5.4 Offshore-Gru¨ndungstragwerke
4.8.3 BesonderheitenbeiderSegment- ausBeton......................158
bauweise ......................127 5.4.1 KompakteGru¨ndungsstrukturen
4.9 GrenzzustandderErmu¨dung ......127 mitEiskonus ...................159
4.9.1 Ermu¨dungswirksameEinwirkungen 5.4.2 Entwurf,Herstellung,Transport
aufTragkonstruktionenfu¨r undInstallationbeiGru¨ndungs-
Windenergieanlagen.............128 konstruktionenausBeton ........160
4.9.1.1 EinwirkungenausWindund 5.4.2.1 BesondereEntwurfskriterien ......161
Anlagenbetrieb .................128 5.4.2.2 Herstellung ....................161
4.9.1.2 EinwirkungenausWellenund 5.4.2.3 TransportundInstallation.........162
Seegang.......................129 5.4.2.4 Flach-undTiefgru¨ndung .........163
4.9.2 Ermu¨dungsnachweisenachder 5.4.2.5 Innovationen...................164
DIBt-Richtliniefu¨rWindenergie-
6 Literatur.......................166
anlagen........................130
Inhaltsverzeichnis XI
III Geothermie ..............................................................169
RolfKatzenbach,FrithjofClauß,ThomasWaberseck,IsabelM.Wagner
1 Allgemeines ....................171 4.2.2 TheoretischeGrundlagen.........195
1.1 Begriffsdefinition ...............171 4.2.3 Weiterentwicklungendes
1.2 GeothermischeEnergie...........171 GeothermalResponseTests.......198
1.3 ThermischeEigenschaftenvon 4.3 Laboruntersuchungen............199
Bo¨den.........................172 4.3.1 ExperimentelleBestimmungder
1.3.1 Wa¨rmekapazita¨t.................172 Wa¨rmeleitfa¨higkeit..............199
1.3.2 Wa¨rmeleitfa¨higkeit..............174 4.3.2 ExperimentelleBestimmungder
1.3.3 Temperaturleitfa¨higkeit...........178 Wa¨rmekapazita¨t.................201
1.4 Wa¨rmetransportimBoden........179 4.4 Dimensionierung................201
1.4.1 Allgemeines....................179 4.4.1 Allgemeines ...................201
1.4.2 Wa¨rmeleitungoderKonduktion....179 4.4.2 Geothermiesonden ..............202
1.4.3 Konvektion ....................179 4.4.3 Erdwa¨rmekollektoren............203
1.4.4 Dispersion.....................181 4.4.4 Energiepfa¨hleundandere
1.4.5 Wa¨rmetransportgleichung.........181 erdberu¨hrteBetonbauteile.........203
4.4.5 Grundwasserbrunnen ............203
2 Technologienderoberfla¨chennahen
Geothermie.....................182 5 HerstellungundKonstruktive
2.1 Einleitung .....................182 Durchbildung...................204
2.2 TechnischeBaugrundausru¨stung...182 5.1 Bohrverfahren..................204
2.2.1 GeschlosseneSysteme ...........182 5.1.1 Trockenbohrverfahren............204
2.2.2 OffeneSysteme.................185 5.1.2 Spu¨lbohrverfahren...............206
2.3 TechnischeGeba¨udeausru¨stung....185 5.1.3 Kernbohrverfahren ..............207
2.3.1 Allgemeines....................185 5.2 KonstruktiveDurchbildungvon
2.3.2 Wa¨rmepumpe ..................186 Wa¨rmeaustauschernimBaugrund..208
2.4 Betriebsarten...................187 5.2.1 Erdwa¨rmekollektoren............208
2.5 Beispiele ......................188 5.2.2 Geothermiesonden ..............208
2.5.1 EnergiepfahlanlagePalaisQuartier, 5.2.3 Energiepfa¨hleundandere
FrankfurtamMain ..............188 erdberu¨hrteBetonbauteile
2.5.2 EinsatzvonGeothermieim (Massivabsorber)................209
Verkehrswegebau ...............190 5.3 HorizontaleAnbindung ..........210
5.4 DirekteGrundwassernutzung......210
3 PlanungundProjektablauf........191
3.1 Einleitung .....................191 6 Qualita¨tssicherung...............212
3.2 LeistungsphasenundPlanungs- 6.1 Einfu¨hrung.....................212
aufgaben ......................191 6.2 Qualita¨tssicherunginder
3.2.1 Grundlagenermittlung............192 Planungsphase..................212
3.2.2 Vorplanung ....................193 6.3 Qualita¨tssicherunginder
3.2.3 Entwurfsplanung................193 Herstellungsphase...............213
3.2.4 Genehmigungsplanung...........193 6.4 Qualita¨tssicherunginder
3.2.5 Ausfu¨hrungsplanung.............194 Betriebsphase ..................213
3.2.6 VorbereitungderVergabe.........194 6.5 Dokumentation .................213
3.2.7 MitwirkungbeiderVergabe.......194 6.6 Messtechnische(cid:2)berwachung.....214
3.2.8 Objektu¨berwachung
(Bauu¨berwachungoderBauober- 7 RechtlicheAspekteund
leitung)........................194 Genehmigung...................214
3.2.9 Objektbetreuungund 7.1 Allgemeines....................214
Dokumentation .................194 7.2 Bergrecht......................214
7.3 Wasserrecht....................215
4 GeothermischeErkundungund 7.4 Bodenschutzrecht ...............215
Dimensionierung................195 7.5 SonstigerechtlicheVorgaben......216
4.1 Einleitung .....................195 7.6 Technischeundsonstige
4.2 GeothermalResponseTest(GRT)..195 RegelwerkeundEmpfehlungen....216
4.2.1 PrinzipdesGeothermalResponse
Tests..........................195 8 Literatur.......................216