Zugtragverhalten von Suction Bucket-Gründungen in nichtbindigen Böden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Achmus
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266046182

Suction Buckets erscheinen für die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen als vielversprechende Alternative zu gerammten Stahlrohrpfählen. Werden mehrere - zumeist drei oder vier - Buckets für die Gründung einer Anlage verwendet (Multipod), so ist die zyklische Zugbelastung maßgebend für die Dimensionierung der einzelnen Buckets. Allerdings bestehen derzeit gerade für die Prognose des Zugwiderstands erhebliche Kenntnislücken. Die besondere Problematik liegt hierbei in der Abschätzung einer haltenden Saugspannung innerhalb des Buckets, die in Abhängigkeit der Belastungsrate und -dauer, der Bodendurchlässigkeit und der Bucketabmessungen infolge einer Anhebung des Buckets entsteht. Derzeit existiert kein anwendbares Bemessungskonzept, welches die Berücksichtigung eines derartigen Saugwiderstands ermöglicht. Die daraus resultierende Vernachlässigung dessen mindert erheblich die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Multipodgründung. Durch den Antragsteller ist ein numerisches Modell entwickelt worden, welches die Beschreibung des Zugtragverhaltens in Abhängigkeit der zuvor genannten Einflussparameter ermöglicht. Bei der Entwicklung des Modells mussten aber erhebliche Unsicherheiten im Verständnis der grundsätzlichen Effekte sowie eine völlig unzureichende Validierungsgrundlage basierend auf den in der Literatur dargestellten experimentellen Untersuchungen festgestellt werden. Im hier beantragten Forschungsvorhaben sollen diesbezüglich Modellversuche zur Generierung einer hinreichenden Validierungsgrundlage für weiterführende numerische Untersuchungen durchgeführt werden. Vorgesehen sind sowohl Versuche mit konstanter Hebungsgeschwindigkeit als auch Versuche mit schnell gesteigerter und dann konstanter Belastung sowie zyklische Belastungsversuche. Mit den validierten numerischen Modellen sollen umfangreiche Extrapolationen auf denkbare reale Systeme und Belastungssituationen vorgenommen werden. Basierend auf den erreichten Erkenntnissen soll die Grundlage eines Berechnungsverfahrens zur Abschätzung des Zugwiderstands eines Suction Buckets unter beliebigen Belastungs- und Baugrundbedingungen geschaffen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Versuchsstand Buckets