Zum Tragverhalten der Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) gibt es eine Reihe offener Fragestellungen aufgrund der besonderen zyklischen Einwirkungen infolge Wind und Wellengang unter Offshore-Bedingungen sowie der Tatsache, dass zu den geplanten Gründungsstrukturen bislang keine oder nur unzureichende Erfahrungen vorliegen. Der dringende Forschungsbedarf zur Lösung dieser Fragestellungen erwächst aus dem Bestreben, zukünftig die Windenergie als regenerative Energie in hohem Maße zu nutzen, was die Errichtung standsicherer, über viele Jahre gebrauchstauglicher Anlagen erfordert. Ziel des Forschungsvorhabens war es daher das Tragverhalten von Monopilegründungen für OWEA zu untersuchen und ein anwendungsorientiertes Bemessungsmodell zu entwickeln. Zur Erreichung des Forschungsziels wurden experimentelle, numerische und analytische Methoden eingesetzt. In der geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin wurden Pfahlversuche mit einzelnen kurzen, mittellangen und langen Monopiles unter zyklischen Horizontallasten mit variierenden Belastungsamplituden und gleichzeitig wirkender statischer Vertikalbelastung im wassergesättigten Sand durchgeführt, um die Phänomene und Mechanismen des komplexen Monopile-Boden Systems zu erkennen und zu erfassen. Mittels numerischer FE-Berechnungen wurde das Monopile Tragverhalten mit Fokussierung auf die Porenwasserdruckentwicklung für das Bemessungsszenario Extrembedingungen untersucht. In den FE-Berechnungen kam ein Zwei-Phasen-Modell in Verbindung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz für den wassergesättigten Sandboden zum Einsatz. Die Ergebnispräsentation von Parameterstudien umfasst Variationen von Belastungsamplitude, -frequenz, -zyklenanzahl und -typ, Lagerungsdichte und Durchlässigkeitsbeiwert des Sandes sowie Durchmesser des Monopiles. Es konnte festgestellt werden, dass unter ungünstigen Entwässerungs- und Verformungsbedingungen sowie Einwirkungseigenschaften eine Akkumulation der Porenwasserdrücke mit steigender Zyklenanzahl auftritt. Es wurde ein anwendungsorientiertes Bemessungsmodell entwickelt, das die rechnerische Ermittlung der über die Nutzungsdauer zu erwartenden Verschiebungen eines Monopiles unter Verwendung von statischen und zyklischen Triaxialversuchen in rolligen Böden ermöglicht. Durch das Modell, dessen Verfizierung durch die Monopileversuche erfolgte, wird für die Praxis ein Hilfsmittel zur Verfügung gestellt, mit dem der Einfluss der zyklischen Lasteinwirkungen sowohl hinsichtlich der Tragfähigkeit als auch der Gebrauchstauglichkeit auf die Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen berücksichtigt werden kann.


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    Titel :

    Anwendungsorientiertes Bemessungs- und Überwachungsmodell für Gründungskonstruktionen von Offshore-Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung. Abschlussbericht,


    Beteiligte:
    Savidis, S.A. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    214 Seiten, 114 Bilder, 16 Tabellen, 169 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch