Diese Arbeit ist das Ergebnis von mehr als 35 Jahren Erfahrung mit Hochspannungsfreileitungen, 25 Jahre davon sind durch die intensive Beschäftigung mit Silikonverbundisolatoren stark geprägt worden. Verbundisolatoren werden inzwischen als gleichwertige Alternative zu Porzellan- und Glasisolatoren anerkannt und weltweit in großen Stückzahlen eingesetzt. Durch die Verschiedenartigkeit seiner Komponenten ist die Wechselwirkung zwischen mechanischer und elektrischer Integrität bei einem Verbundisolator von großer Bedeutung. Man denke z.B. an die Auswirkung von Rissen im glasfaserverstärkten Kern, die durch unzureichende mechanische Auslegung entstehen und Teilentladungen bzw. im schlimmsten Fall einen inneren Durchschlag verursachen können. In diesem Sinne untersucht diese Arbeit , nach einer kurzen Einleitung, die verschiedenen Bauarten von Verbundisolatoren, d.h. Verbundlangstäbe, Verbundstützer, Isoliertraversen für Kompaktleitungen und Phasenabstandshalter; insbesondere für letztere werden neue Erkenntnisse zu deren mechanischen Bemessung hier erstmalig veröffentlicht.:1 Einleitung 1.1 Vorteile und Entwicklung von Verbundisolatoren 1.2 Erfahrungen mit Verbundisolatoren 1.3 Einsatz von Verbundisolatoren in Hochspannungsfreileitungen 1.4 Einsatz von Verbundisolatoren bei elektrischen Apparaten und Freiluftschaltanlagen. 1.5 Stand der Normung 2 Verbundlangstabisolatoren 2.1 Anwendungen von Verbundlangstabisolatoren 2.2 Das Verhalten von Verbundlangstabisolatoren unter mechanischer Beanspruchung 2.2.1 Die Dauerstandfestigkeit von Verbundlangstabisolatoren 2.2.1.1 Die Dauerkraftkurve von Verbundisolatoren nach IEC 61109/92 2.2.1.2 Mechanisches Modell für das Langzeitverhalten von Verbundisolatoren 2.3 Verhalten von Verbundlangstabisolatoren bei dynamischer Belastung 2.4 Auslegung und Montage von Endarmaturen für Verbundlangstäbe 2.4.1 Entwicklung und Stand der Technik der Metallarmaturen 2.4.2 Grundsätzliche Überlegungen zu der Auslegung von Pressarmaturen 2.4.3 Montagetechnik von Pressarmaturen 2.4.4 Berechnungssystematik 2.4.5 Einfache analytische Methode 2.4.6 Fortgeschrittene analytische Methode 2.4.6.1 Verpressung 2.4.6.2 Relaxation 2.4.6.3 Zugbelastung/Pull-out 2.4.7 Numerische Simulation 2.4.7.1 Finite Elemente Modell 2.4.7.2 Rechenergebnisse der Simulation 2.4.7.3 Ergebnisse der numerischen Versagenssimulation 2.4.7.4 Versuchsergebnisse 2.4.7.5 Sensitivitätsanalyse 2.5 Formelzeichen und Abkürzungen 3 Verbundstützisolatoren 3.1 Wesentliche Eigenschaften 3.2 Anwendungen von Verbundstützisolatoren 3.3 Das Verhalten von Verbundstützisolatoren unter Biegung 3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Einführung einer Schadensgrenze (damage limit) 3.3.2.1 Versuche zur Bestimmung der Schadensgrenze 3.3.2.2 Versuch zur Bestimmung der maximalen Betriebsbiegelast (MDCL) 3.3.2.3 Bestimmung der MDCL und der SCL im gleichen Versuch 3.4 Herstellerangaben zum SCL/MDCL Konzept 3.5 Das sichere Verhalten beim Versagen von Verbundstützern (safe failure mode) 3.6 Kombinierte Belastungen 3.6.1 Lastdiagramme 3.6.2 Beispiele 3.6.2.1 Horizontale Lage des Isolators 3.6.2.2 Isolator bildet einen Winkel von β = 15° zur Horizontalen 3.6.3 Computersimulation 3.6.4 Versuche 3.7 Dynamische Belastungen 3.7.1 Prüflinge 3.7.2 Prüfverfahren 3.7.3 Versuchsergebnisse 3.8 Konstruktive Anforderungen der Endarmaturen 3.9 Analytische Berechnungsmethoden 3.9.1 Einfache analytische Methode 3.9.2 Fortgeschrittene analytische Methode 3.9.2.1 Radiale Druckspannung an der Öffnung der Metallarmatur 3.9.2.2 Axialspannung im GFK-Stab innerhalb der Metallarmatur 3.9.2.3 Schubspannung in der neutralen Achse des Stabes 3.10 Numerische Simulation 3.10.1 Finite Elemente Modell 3.10.2 Versuchsanordnung 3.11 Das Versagensverhalten von Verbundstützisolatoren 3.12 Sensitivitätsanalyse 3.13 Formelzeichen und Abkürzungen 4 Isoliertraversen für Kompaktleitungen 4.1 Einleitung 4.2 Grundsätze der Kompaktierung 4.2.1 Einfluss der Seilaufhängung auf das Mastbild 4.2.2 Möglichkeiten der Leitungskompaktierung 4.2.2.1 V-Ketten 4.2.2.2 Leitungsstützer (horizontal) 4.2.2.3 Abgehängter Leitungsstützer 4.2.2.4 Isoliertraverse 4.3 Die mechanische Auslegung von Isoliertraversen 4.3.1 Die starr gelagerte Isoliertraverse 4.3.2 Die gelenkig gelagerte Isoliertraverse (horizontal-V) 4.3.3 Dynamische Belastungen 4.3.4 Stabilitätsuntersuchungen 4.4 Innovative Anwendungen von Kompaktleitungen 4.4.1 420 kV Leitung mit Hohlkörperisolatoren in der Schweiz 4.4.2 Notgestänge mit Verbundisolatoren 4.4.3 Erste 420 kV Doppelleitung mit Volkernverbundtraversen 4.5 Formelzeichen und Abkürzungen 5 Phasenabstandshalter 5.1 Einleitung 5.2 CIGRE Umfrage 5.2.1 Auswertung Fragebogen 5.2.2 Betriebserfahrungen 5.3 Anschlusstechnik 5.4 Mechanische Auslegung von Phasenabstandshaltern 5.4.1 Galloping 5.4.1.1 Galloping Amplituden 5.4.1.2 Bauweisen 5.4.1.3 Einbauempfehlungen 5.4.1.4 Belastungen der PAH durch Galloping 5.4.2 Abwurf von Eislasten 5.4.2.1 Stosskräfte auf die PAH . 5.4.3 Elektrodynamische Kurzschlusskräfte 5.4.4 Das Knickverhalten von Phasenabstandshaltern 5.5 Elektrische Auslegung von Phasenabstandshaltern 5.5.1 Mindestlänge 5.5.2 Koronaeffekte 5.5.3 Verschmutzung 5.6 Anwendungen 5.6.1 Kompaktleitung für Mittelspannung 5.6.2 Phasenabstandshalter gegen Seiltanzen durch Eisabwurf 5.6.3 Der Tennisschlägermast 5.7 Formelzeichen und Abkürzungen 6 Ausblick 7 Anhang IEC Normen betreffend Verbundisolatoren 8 Quellenverzeichnis. / This work is the result of more than 35 years of experience with high-voltage overhead lines, 25 years of which have been devoted to silicone composite insulators. Composite insulators are nowadays regarded as an equivalent alternative to porcelain and glass insulators and are used worldwide in large quantities. Due to the diverse properties of the individual insulator components, the interaction between mechanical and electrical integrity in a composite insulator is of paramount importance. For example, cracks in the glass fiber reinforced core, caused by poor mechanical design, can lead to partial discharges and in the worst case to a catastrophic internal electrical breakdown ('flashunder'). In this sense this publication examines, after a short introduction, the different types of composite insulators, i.e. composite long rods, composite posts, insulating cross-arms for compact lines and phase-to-phase spacers; for the latter a new mechanical design concept considering large deflection theory is presented here for the first time.:1 Einleitung 1.1 Vorteile und Entwicklung von Verbundisolatoren 1.2 Erfahrungen mit Verbundisolatoren 1.3 Einsatz von Verbundisolatoren in Hochspannungsfreileitungen 1.4 Einsatz von Verbundisolatoren bei elektrischen Apparaten und Freiluftschaltanlagen. 1.5 Stand der Normung 2 Verbundlangstabisolatoren 2.1 Anwendungen von Verbundlangstabisolatoren 2.2 Das Verhalten von Verbundlangstabisolatoren unter mechanischer Beanspruchung 2.2.1 Die Dauerstandfestigkeit von Verbundlangstabisolatoren 2.2.1.1 Die Dauerkraftkurve von Verbundisolatoren nach IEC 61109/92 2.2.1.2 Mechanisches Modell für das Langzeitverhalten von Verbundisolatoren 2.3 Verhalten von Verbundlangstabisolatoren bei dynamischer Belastung 2.4 Auslegung und Montage von Endarmaturen für Verbundlangstäbe 2.4.1 Entwicklung und Stand der Technik der Metallarmaturen 2.4.2 Grundsätzliche Überlegungen zu der Auslegung von Pressarmaturen 2.4.3 Montagetechnik von Pressarmaturen 2.4.4 Berechnungssystematik 2.4.5 Einfache analytische Methode 2.4.6 Fortgeschrittene analytische Methode 2.4.6.1 Verpressung 2.4.6.2 Relaxation 2.4.6.3 Zugbelastung/Pull-out 2.4.7 Numerische Simulation 2.4.7.1 Finite Elemente Modell 2.4.7.2 Rechenergebnisse der Simulation 2.4.7.3 Ergebnisse der numerischen Versagenssimulation 2.4.7.4 Versuchsergebnisse 2.4.7.5 Sensitivitätsanalyse 2.5 Formelzeichen und Abkürzungen 3 Verbundstützisolatoren 3.1 Wesentliche Eigenschaften 3.2 Anwendungen von Verbundstützisolatoren 3.3 Das Verhalten von Verbundstützisolatoren unter Biegung 3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Einführung einer Schadensgrenze (damage limit) 3.3.2.1 Versuche zur Bestimmung der Schadensgrenze 3.3.2.2 Versuch zur Bestimmung der maximalen Betriebsbiegelast (MDCL) 3.3.2.3 Bestimmung der MDCL und der SCL im gleichen Versuch 3.4 Herstellerangaben zum SCL/MDCL Konzept 3.5 Das sichere Verhalten beim Versagen von Verbundstützern (safe failure mode) 3.6 Kombinierte Belastungen 3.6.1 Lastdiagramme 3.6.2 Beispiele 3.6.2.1 Horizontale Lage des Isolators 3.6.2.2 Isolator bildet einen Winkel von β = 15° zur Horizontalen 3.6.3 Computersimulation 3.6.4 Versuche 3.7 Dynamische Belastungen 3.7.1 Prüflinge 3.7.2 Prüfverfahren 3.7.3 Versuchsergebnisse 3.8 Konstruktive Anforderungen der Endarmaturen 3.9 Analytische Berechnungsmethoden 3.9.1 Einfache analytische Methode 3.9.2 Fortgeschrittene analytische Methode 3.9.2.1 Radiale Druckspannung an der Öffnung der Metallarmatur 3.9.2.2 Axialspannung im GFK-Stab innerhalb der Metallarmatur 3.9.2.3 Schubspannung in der neutralen Achse des Stabes 3.10 Numerische Simulation 3.10.1 Finite Elemente Modell 3.10.2 Versuchsanordnung 3.11 Das Versagensverhalten von Verbundstützisolatoren 3.12 Sensitivitätsanalyse 3.13 Formelzeichen und Abkürzungen 4 Isoliertraversen für Kompaktleitungen 4.1 Einleitung 4.2 Grundsätze der Kompaktierung 4.2.1 Einfluss der Seilaufhängung auf das Mastbild 4.2.2 Möglichkeiten der Leitungskompaktierung 4.2.2.1 V-Ketten 4.2.2.2 Leitungsstützer (horizontal) 4.2.2.3 Abgehängter Leitungsstützer 4.2.2.4 Isoliertraverse 4.3 Die mechanische Auslegung von Isoliertraversen 4.3.1 Die starr gelagerte Isoliertraverse 4.3.2 Die gelenkig gelagerte Isoliertraverse (horizontal-V) 4.3.3 Dynamische Belastungen 4.3.4 Stabilitätsuntersuchungen 4.4 Innovative Anwendungen von Kompaktleitungen 4.4.1 420 kV Leitung mit Hohlkörperisolatoren in der Schweiz 4.4.2 Notgestänge mit Verbundisolatoren 4.4.3 Erste 420 kV Doppelleitung mit Volkernverbundtraversen 4.5 Formelzeichen und Abkürzungen 5 Phasenabstandshalter 5.1 Einleitung 5.2 CIGRE Umfrage 5.2.1 Auswertung Fragebogen 5.2.2 Betriebserfahrungen 5.3 Anschlusstechnik 5.4 Mechanische Auslegung von Phasenabstandshaltern 5.4.1 Galloping 5.4.1.1 Galloping Amplituden 5.4.1.2 Bauweisen 5.4.1.3 Einbauempfehlungen 5.4.1.4 Belastungen der PAH durch Galloping 5.4.2 Abwurf von Eislasten 5.4.2.1 Stosskräfte auf die PAH . 5.4.3 Elektrodynamische Kurzschlusskräfte 5.4.4 Das Knickverhalten von Phasenabstandshaltern 5.5 Elektrische Auslegung von Phasenabstandshaltern 5.5.1 Mindestlänge 5.5.2 Koronaeffekte 5.5.3 Verschmutzung 5.6 Anwendungen 5.6.1 Kompaktleitung für Mittelspannung 5.6.2 Phasenabstandshalter gegen Seiltanzen durch Eisabwurf 5.6.3 Der Tennisschlägermast 5.7 Formelzeichen und Abkürzungen 6 Ausblick 7 Anhang IEC Normen betreffend Verbundisolatoren 8 Quellenverzeichnis.

Nach zwölf Jahren endete am 30.6.2011 die Förderung des Sonderforschungsbereiches 528 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Abschlussbericht fasst die zentralen Ergebnisse des Sonderforschungsbereiches auf dem Gebiet der Verstärkung und Instandsetzung mit textilbewehrtem Beton über die gesamte Laufzeit des SFBs zusammen. Dazu berichten die einzelnen Teilprojekte über ihre aktuellen Erkenntnisse aus der letzten Förderperiode.

In diesem Beitrag werden ein Berechnungsverfahren und ein Bemessungskonzept für biegebeanspruchte textilbetonverstärkte Stahlbetonbauteile vorgestellt. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Auswertung von Versuchen an verstärkten Stahlbetonplatten mit einer Reihe veränderlicher Ausgangswerte überprüft. Als Ergebnis dieser Arbeit stehen dem Anwender einfach nutzbare, praxisgerechte Bemessungstabellen zur Verfügung. In dieser Version weisen die Grafiken eine bessere Qualität auf. / This article introduces a calculation method and a design concept for reinforced concrete elements strengthened with textile concrete. Its applicability is verified by an analysis of tests with strengthened steel reinforced concrete slabs with a certain variety of design parameters. Results of this work are easy manageable, praxis-orientated design tables that are available for users. This version contains figures with a better quality.

.... Das Wissen über die Baustoffe allein reicht nicht aus, um sichere Bauwerke zu errichten. Auch das Wissen über das Verhalten von Baustrukturen unter Einwirkungen ist dafür notwendig. Der Lehrstuhl für Statik, der sich hauptsächlich dieser Thematik widmet, darf mit Recht als Vorreiter an der Fakultät Bauingenieurwesen bei der Untersuchung von Sicherheitsfragen für Bauwerke gelten.... (aus dem Vorwort)

Sturzmühlen werden zur Zerkleinerung von z.B. Zementklinker und Erzen eingesetzt. Für eine sichere Dimensionierung der Mühlenstruktur mittels Finite-Elemente-Methoden werden Belastungsgrößen der Mühlenfüllung im Betrieb der Maschine benötigt. Aufgrund eines fehlenden Ansatzes wird diese Last bisher nur abgeschätzt. Mit der Diskrete-Elemente-Methode konnte die Mahlgutbewegung und die Belastungsverteilung der Mühlenfüllung auf den Mahlzylinder unter Variation der relativen Drehzahl und des Füllungsgrades simuliert werden. Eine Bewertung der Simulationsergebnisse erfolgte durch die Gegenüberstellung der simulierten Mahlgutbewegung mit fotografischen Aufnahmen des Bewegungszustandes in einer Modellmühle sowie den Vergleich der Belastungsverteilung aus der Simulation mit gemessenen Kraftverläufen an einer Labormühle. Die Anwendung der simulierten Belastung in einer FE-Berechnung einer SAG-Mühle lieferte durch den Vergleich mit Dehnungsmessungen am Mahlzylinder einer Technikumsmühle bei verschiedenen Füllungsgraden eine qualitativ bessere Spannungsverteilung als der bisherige Lastansatz.

Für die Anwendung des Verbundwerkstoffes „Textilbewehrter Beton“ sind die numerischen und experimentellen Grundlagenerkenntnisse zum Tragverhalten von Bauteilen in für die Baupraxis geeignete Nachweismodelle und Konstruktionsregeln zu überführen. Die aus dem Stahlbetonbau bekannten Ansätze müssen wegen der abweichenden Material- und Verbundeigenschaften für textilbewehrte Betonbauteile angepasst werden. Im Beitrag werden die grundlegenden Tragmechanismen textilbewehrter Elemente unter Zug-, Biege- und Querkraftbeanspruchung sowie punktförmiger Zugbeanspruchung beschrieben und die aus den Untersuchungsergebnissen abgeleiteten Nachweismodelle vorgestellt. Darauf aufbauend werden Sicherheitsbeiwerte für die textile Bewehrung ermittelt und die Berechnungsmodelle in ein Sicherheitskonzept eingebunden. Als einheitlicher Teilsicherheitsbeiwert für Textilbeton wird γtex = 1,5 vorgeschlagen. / For the application of the composite material Textile Reinforced Concrete (TRC) the numerical and experimental knowledge of the load bearing behaviour of construction elements has to be transferred into design models and construction rules applicable for the practice. Due to differences in the material and bond properties the design approach known for steel reinforced concrete has to be adjusted for textile reinforced concrete construction parts. In this paper the basic load-bearing mechanisms of textile reinforced concrete under tension, bending and shear loading as well as under concentrated tensile loading are described and empirically derived design models are presented. Based on the experimental results safety factors for the textile reinforcements are determined and the design models are integrated into an overall safety concept. A partial safety factor for textile reinforced concrete of γtex = 1,5 is recommended.

In diesem Beitrag werden ein Berechnungsverfahren und ein Bemessungskonzept für biegebeanspruchte textilbetonverstärkte Stahlbetonbauteile vorgestellt. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Auswertung von Versuchen an verstärkten Stahlbetonplatten mit einer Reihe veränderlicher Ausgangswerte überprüft. Als Ergebnis dieser Arbeit stehen dem Anwender einfach nutzbare, praxisgerechte Bemessungstabellen zur Verfügung. / This article introduces a calculation method and a design concept for reinforced concrete elements strengthened with textile concrete. Its applicability is verified by an analysis of tests with strengthened steel reinforced concrete slabs with a certain variety of design parameters. Results of this work are easy manageable, praxis-orientated design tables that are available for users.

In den vergangenen Jahrzehnten sind die aktuellen Auslegungsgrundlagen für Mitnehmerverzahnungen in Zahnkupplungen erarbeitet und für die praktische Anwendung nutzbar aufbereitet worden. Ein seit jeher bestehendes Problem aber ist die nicht prognostizierbare Verschleißerscheinung Fressen innerhalb der Verzahnung. Diese Unkenntnis erschwert eine zuverlässige, betriebssichere Bemessung von Zahnkupplungen in hohem Maße. Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines Berechnungsansatzes zur Bestimmung der Fresstragfähigkeit von verlagerungsfähigen Mitnehmerverzahnungen in ölgefüllten Zahnkupplungen. Sie leistet damit einen Beitrag zur Erweiterung der bestehenden Bemessungsmethode und bietet für weiterführende Forschungstätigkeiten eine substanzielle Grundlage. / Over the past decades, the current design bases of gear coupling indentations have been developed and prepared for practical application. Nevertheless, scuffing is one of the most considerable design problems, due to the fact that it is not predictable. This lack of knowledge complicates a reliable and fail-safe dimensioning crucially. The presented dissertation deals with the formulation of a calculation approach concerning the determination of scuffing load capacity of displaceable indentations in oil-filled gear couplings. It contributes to the enhancement of the current method of structural design and it serves a substantial basis for further research projects.

Zahnriemenfördersysteme haben auf Grund ihrer wirtschaftlichen und technischen Vorteile beim Transport von Stückgütern ein breites Anwendungsfeld in den unterschiedlichen Bereichen der Industrie gefunden und gewinnen weiterhin an Bedeutung. Die Auslegung der Systeme beschränkt sich gegenwärtig im Wesentlichen auf die Zugstrang- und die Zahnfußfestigkeit des Zahnriemens. Grundlagen der Berechnungen sind oft recht vage Aussagen zur Höhe des Reibwertes zwischen dem Zahnriemen und dessen Stützschiene. Die Erhöhung der Kontakttemperatur durch die eingebrachte Reibleistung wird meist völlig vernachlässigt. In der Praxis wird oftmals auf Erfahrungswerte zurückgegriffen, wobei die Gefahr der Über- bzw. Unterdimensionierung mit erheblichen Auswirkungen auf die Lebensdauer, das Verschleißverhalten und die Betriebssicherheit besteht. Ziel der Arbeit war es, Potentiale zu Steigerung der Belastungsgrenzen und der sicheren Dimensionierung sowie zur Reduzierung von Verschleiß an Zahnriemenförderern an bestimmten Führungsschienen zu erschließen. In die Bewertung wurden die Reibwertentwicklung aus Kurzzeit- (bis 8 Stunden) und Langzeituntersuchungen (über 7 Tage) und die Kontakttemperatur einbezogen. Anhand der Ergebnisse dieser Arbeit sollen günstige Zahnriemen- Stützschienenpaarungen für entsprechende Anwendungen gewählt werden können. Die Reibwerte zwischen Stützschiene und Zahnriemen sollen abschätzbar, und die Kontakttemperatur der Wirkpaarung im Zahnriemenförderer unter Einbeziehung von Beanspruchung und konstruktiven Aufbau von beschreibbar sein. Mit der Festlegung einer zulässigen Kontakttemperatur und deren Berechnung wurde zusätzliches Auslegungskriterium für diese Fördereinrichtungen geschaffen.

In den vergangenen Jahrzehnten sind die aktuellen Auslegungsgrundlagen für Mitnehmerverzahnungen in Zahnkupplungen erarbeitet und für die praktische Anwendung nutzbar aufbereitet worden. Ein seit jeher bestehendes Problem aber ist die nicht prognostizierbare Verschleißerscheinung Fressen innerhalb der Verzahnung. Diese Unkenntnis erschwert eine zuverlässige, betriebssichere Bemessung von Zahnkupplungen in hohem Maße. Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines Berechnungsansatzes zur Bestimmung der Fresstragfähigkeit von verlagerungsfähigen Mitnehmerverzahnungen in ölgefüllten Zahnkupplungen. Sie leistet damit einen Beitrag zur Erweiterung der bestehenden Bemessungsmethode und bietet für weiterführende Forschungstätigkeiten eine substanzielle Grundlage. / Over the past decades, the current design bases of gear coupling indentations have been developed and prepared for practical application. Nevertheless, scuffing is one of the most considerable design problems, due to the fact that it is not predictable. This lack of knowledge complicates a reliable and fail-safe dimensioning crucially. The presented dissertation deals with the formulation of a calculation approach concerning the determination of scuffing load capacity of displaceable indentations in oil-filled gear couplings. It contributes to the enhancement of the current method of structural design and it serves a substantial basis for further research projects.