06.09.2016

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner + Förderer

Die Stahlgittermasten von Freileitungen können durch Wind sehr stark beansprucht werden. Sie müssen nicht nur den Wind auf den Mast selbst, sondern auch den Wind auf die Leiterseile in die Fundamente abtragen. Dabei kann die Belastung aus Wind auf die Leiterseile ein Vielfaches der Belastung aus Wind auf den Gittermast betragen. Besonders die unregelmäßigen Belastungen durch Böen erschweren die zuverlässige wie auch wirtschaftliche Bemessung von weit gespannten Freileitungen sowohl beim Neubau als auch bei deren Ertüchtigungen.

Mit den gewonnenen Erkenntnissen zielt das Forschungsvorhaben auf die Entwicklung allgemein gültiger Bemessungsregeln zur Dimensionierung von Stahlgittermasten. Dadurch soll ein Beitrag zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit im Freileitungsbau geleistet werden. Ebenso wird durch eine realitätsnähere Abschätzung der einwirkenden Windkräfte ein effizienterer Einsatz der verfügbaren Sanierungsmittel möglich.

Mit zwölf Windsensoren auf der Hochspannungsleitung einer 380 kV- Trasse wird der einwirkende Wind entlang der Leitung kontinuierlich erfasst. Weitere Sensoren an den Stahlgittermasten bzw. in den Trag- und Abspannketten geben gleichzeitig Aufschluss über die Reaktion des Bauwerkes. Im Grenzschichtwindkanal werden zusätzlich aerodynamische Untersuchungen an Leiterseilen durchgeführt. Aus Messdaten und Naturmessungen werden numerische Rechenmodelle erstellt.

Kooperationspartner
Technische Universität Braunschweig, Institut für Stahlbau
Förderer
E.on Netz GmbH
50Hertz Transmission GmbH
TenneT TSO GmbH

MOSYTRAF - MONITORINGSYSTEM ZUR TRAGVERHALTENSSTUDIE VON FREILEITUNGEN UNTER BÖENBEANSPRUCHUNG

Die BAM bearbeitet in Kooperation mit dem Institut für Stahlbau der Technischen Universität Braunschweig ein Forschungsvorhaben zur Untersuchung der Windbeanspruchung von Hochspannungsleitungen: MOSYTRAF.

Messungen, Windkanaluntersuchungen, Computersimulation

Eines der wichtigsten Ziele von MOSYTRAF ist es, aus Messungen und Rechenmodellen mit Hilfe von standortspezifischen Parametern allgemeingültige Bemessungsregeln im Freileitungsbau abzuleiten. Das Forschungsprojekt trägt Material aus drei Ebenen zusammen: aus der weltweit erstmalig so umfangreichen kontinuierlichen Messung an Mast und Seil, aus Windkanaluntersuchungen sowie aus Computersimulationen.

Für die Messungen an Ort und Stelle wählten Experten der BAM ein über 800 Meter langes Stück einer Hochspannungsleitung bei Rostock, bestehend aus drei Masten. Sie statteten zwölf Abstandshalter zwischen den Leiterseilen mit Sensoren aus (in der Höhe zwischen 30 und 50 Meter), ein weiteres Messgerät wurde an einem Mast befestigt. Videokameras an den Masten ermöglichen es, die aktuellen Bewegungen der Leiterseile zu betrachten.

Wie die Messungen an der Rostocker Versuchsstrecke belegen, trifft der Wind nie gleichmäßig auf die Leiter, je stärker er ist und je unregelmäßiger das umgebende Gelände ist, das zur Verwirbelung beiträgt, desto größer sind die Schwankungen der Last. Das Diagramm aus einer nur einminütigen Aufzeichnung belegt, wie komplex der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit, der Zeit und dem Ort des Auftreffens von Böen auf die Leitung ist. Die Geschwindigkeitsspitzen erreichen die 13 Sensoren – also die Freileitung – nie gleichzeitig.

Mit der heute zur Verfügung stehenden Technik kann MOSYTRAF sehr komplexen Fragestellungen nachgehen, um die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit im Freileitungsbau zu optimieren.

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