Naturmessungen und numerische Simulationen zur Untersuchung von Freileitungsseilen im natürlichen Wind

Fur Tragmasten von Freileitungen ist meist die Windeinwirkung bemessungsrelevant. Mit den grosen Spannweiten der Hochspannungsebene tragt dabei die Windeinwirkung auf die Leiterseile einen masgebenden Anteil zur Gesamtbeanspruchung dieser Tragstrukturen bei. Daher ist es offensichtlich, dass das Tragverhalten der Freileitungsseile eine wichtige Rolle fur die zuverlassige Bemessung bei Neubauten oder der Bewertung der Zuverlassigkeit des Bestands spielt. Hierfur sind insbesondere die Extremwindereignisse, das sog. 50-Jahres-Windereignis von Bedeutung. Bei diesen hohen Windgeschwindigkeiten treten vor allem windinduzierte Schwingungen der Leiterseile auf. Die fur die Bemessung herangezogenen Konzepte basieren meist auf Ubertragungsmodellen im Frequenzbereich. Diese setzen eine Linearisierung um den Arbeitspunkt der mittleren Verschiebung voraus, welche nur unter der Annahme von kleinen Schwingungsamplituden gerechtfertigt ist. Dabei kommt der Systemdampfung eine wichtige Rolle zu. Zwar ist die Strukturdampfung fur Litzenseile vernachlassigbar gering, doch unter Windeinwirkung kann die aerodynamische Dampfung zu beachtlicher Grose anwachsen. Die Beschreibung des Tragverhaltens im Zeitbereich erlaubt es, das nichtlineare Verhalten der Kraftubertragung, sowie der grosen Verformungen zu berucksichtigen. Damit lassen sich fur die Bemessung relevante Parameter identifizieren und notwendige Annahmen zur Windeinwirkung, sowie zur quasistationaren Kraftubertragung uberprufen. Gerade das Verhalten von Freileitungsseilen unter Extremwindereignissen, auf das es zu Extrapolieren gilt, kann so im Rahmen der getroffenen Annahmen simuliert werden. Anhand von Naturmessungen werden die Ubertragungsmodelle, sowie das Zeitbereichsmodell bei eher moderaten Windgeschwindigkeiten uberpruft. Durch die Verteilung von Windsensoren entlang der Leitung kann die fur die Belastung der Leiterseile masgebende laterale Windverteilung annahernd erfasst werden. Bestehende Annahmen hierzu werden uberpruft und erweitert. Fur die Zeitbereichsrechnungen wird eine Methode zur Windfeldgenerierung dahingehend erweitert, dass die Windereignisse auch adaquat im Zeitbereich wiedergegeben werden konnen. Mit dem Ziel, eine zuverlassigere Bemessung von Freileitungen unter turbulenter Windbeanspruchung zu erreichen, werden sog. Spannweitenfaktoren abgeleitet und auf andere Leitungskonfigurationen ubertragen, die die Mechanik der Leiterseile sowie die masgebenden Eigenschaften der Windeinwirkung beinhalten.