Centrale eolica con un segmento di travatura reticolare realizzata con tubi di legno sagomati fibrorinforzati

Un progetto di ricerca innovativo è stato condotto presso la sede dell'azienda STM Montage GmbH a Lunzenau, in Germania: Un impianto eolico con una torre a traliccio, dove il segmento più alto è costituito da tubi di legno sagomati fibrorinforzati.

Modello 3D della torre a travatura reticolare in RSTAB (© TU Dresden)

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Torre con un segmento di travatura reticolare in tubi di legno modellati fibrorinforzati

I tubi di legno a pareti sottili hanno un basso carico permanente e buone proprietà dinamiche. Ciò migliora sia l'efficienza del materiale che il comportamento alle vibrazioni, e aumenta la resistenza alla fatica del materiale.

L'Università Tecnica di Dresda è stata responsabile della progettazione e del dimensionamento della torre a traliccio. Per la progettazione è stato utilizzato il software di analisi di strutture intelaiate e travature reticolari RSTAB.

Struttura

La torre a traliccio è alta 40 m in totale e sostiene la centrale eolica con una potenza di 1,34 CV. Gli ultimi 18 m della struttura sono costituiti da tubi in acciaio S235. Sopra è stato posizionato il segmento di travatura reticolare lungo circa 11 m con i tubi di legno sagomato d = 240 mm e diagonali di tubi in acciaio.

I tubi di legno sagomati sono costituiti da pannelli di legno precompressi che sono stati piegati in sezioni trasversali tubolari a pareti sottile sotto l'azione del calore e del vapore. L'Istituto per le costruzioni in acciaio e legno ha sviluppato questo metodo di legno sagomato. I componenti strutturali così prodotti hanno una capacità portante molto elevata con un carico permanente molto basso. All'esterno è stato applicato in aggiunta un sottile strato di plastica fibrorinforzata. Ciò aumenta la resistenza a compressione fino al 50% e fornisce alla struttura protezione dagli agenti atmosferici.

I giunti longitudinali delle colonne in legno sono costituiti da tubi in acciaio ai quali si collegano anche le diagonali. Una caratteristica speciale di questi collegamenti è che sono stati incollati. Prima di essere utilizzati, sono stati ampiamente analizzati sperimentalmente e numericamente dall'Università tecnica di Dresda. Il risultato della analisi erano le resistenze limite dei collegamenti, che potevano essere prese in considerazione nel calcolo in RSTAB.

Dopo la costruzione della torre a traliccio, tutte le parti in acciaio e le transizioni verso i tubi di legno sono state ricoperte con un rivestimento anticorrosivo. Il progetto di ricerca ha dimostrato che i tubi in legno sagomati sono molto adatti come componenti portanti nelle strutture di torri soggette a vibrazioni. Il più grande vantaggio è il carico permanente inferiore rispetto all'acciaio, e quindi la riduzione della massa vibrante. In questo progetto, il carico permanente del segmento più alto potrebbe essere ridotto di 1,2 tonnellate comparato a quello dell'acciaio. Inoltre, le proprietà di smorzamento del materiale legno hanno ridotto gli effetti della fatica sui componenti strutturali inferiori.

Questo progetto di ricerca è stato finanziato dal Programma centrale di innovazione per le piccole e medie imprese (ZIM) del Ministero federale tedesco per gli affari economici e l'energia (BMWi).