Utmattingsberegning for vindturbinfundament på løsmasser

Abstract

Denne oppgaven omhandler en sammenligning av utmattingsberegninger for vindturbinfundament ut fra standardene DNV-OS-C502 og NS-EN 1992-1-1:2004. Oppgaven baseres på vindturbinene i Høg-Jæren Energipark. Før selve utmattingsberegningene gjennomføres er et innledende kapittel der vindenergiens bruk og utvikling beskrives. Også vindens påvirkning på vindturbinen er beskrevet i dette kapittelet. Utmattingsfenomenet i seg selv, og historiske hendelser på området blir omtalt. Når en konstruksjon utsettes for sykliske laster over tid vil disse påvirke levetiden til konstruksjonen. Da må konstruksjonens utmattingskapasitet kontrolleres. Når anlegget Høg-Jæren Energipark ble dimensjonert ble DNV-OS-C502 brukt for utmattingsberegningene. I ettertid har NS-EN 1992-1-1:2004 kommet på banen, og beregningsmetoden brukt her er en del annerledes enn for DNV-OS-C502. Det interessante ligger i å finne forskjellene i beregningsmetodene og resultatene for disse standardene. Dimensjoner og armeringsmengden til fundamentet finnes fra en statisk analyse, før spenninger og skjærkrefter som påvirker utmattingen blir beregnet. Disse beregnes ut fra sykliske momenter som virker på konstruksjonen. De sykliske momentene er hentet fra eksempel på lastdokument fra vindturbinleverandør. Beregningsmetodikken benyttet for armeringsstål er lignende for de to standardene. Her brukes Palmgren-Miners-regel for å summere delskader fra ulike spenningsvidder. DNV-OS-C502 bruker samme regel for å beregne betongens utmattingskapasitet for både trykkbrudd og strekkbrudd. NS-EN 1992-1-1:2004 setter krav om maks utnyttelse for et tverrsnitt når betongens utmattingskapasitet beregnes. En får tilstrekkelig utmattingskapasitet for begge standardene både for trykkbrudd i betongen og armeringsstålet. Betongens utmattingskapasitet for strekkbrudd derimot, som skyldes virkningen av vekslende skjærkraft, blir ikke godkjent for noen av standardene. NS-EN 1992-1-1:2004 virker likevel å være strengere her enn DNV-OS-C502. Beregningsmetodikken for betongens uarmerte skjærkapasitet har blitt endret etter NS-EN 1992-1-1:2004. Dette kan tenkes å være årsaken til at tverrsnittet ikke ble godkjent ut fra DNV-OS-C502.