Pfahlgruppen unter zyklischen, horizontalen Einwirkungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Oliver Reul
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321719367

Unter zyklischen Einwirkungen werden gemäß EA-Pfähle (EA-P) (DGGT 2012) sich wiederholende Einwirkungen auf Pfähle verstanden, bei denen Trägheitskräfte des Pfahl-Boden-Systems nicht berücksichtigt werden müssen. Zyklische Einwirkungen auf Pfähle bzw. Pfahlgruppen treten in vielen Bereichen des Bauwesens, wie z. B. Offshore- und Onshore-Windenergieanlagen oder Verkehrsbauwerken auf. Während bei Offshore-Windenergieanlagen vornehmlich Monopiles, d. h. Einzelpfahlgründungen mit großen Durchmessern, Anwendung finden bzw. die Pfahlachsabstände bei aufgelösten Jacket-Strukturen so groß sind, dass Interaktionen zwischen den einzelnen Pfählen i. d. R. von untergeordneter Bedeutung sind, werden die Widerlager von Brückenbauwerken hauptsächlich auf Gruppen relativ engstehender Pfähle gegründet. Solche Gründungen, bestehend aus mehreren, sich gegenseitig in ihrem Last-Verformungsverhalten beeinflussenden Pfählen, werden nachfolgend als Pfahlgruppen bezeichnet.Ursachen für zyklische Einwirkungen können dabei u. a. bei Windenergieanlagen Wind und Wasserwellen oder bei integralen bzw. semi-integralen Brückenbauwerken temperaturbedingte Zwängungen sein.Zum Pfahltragverhalten unter zyklischen Einwirkungen liegt gemäß EA-P nur ein geringer Kenntnisstand vor, sodass in der Praxis, z. B. zur Berücksichtigung zyklischer, temperaturbedingter Zwängungen bei integralen bzw. semi-integralen Brückenbauwerken, häufig mehr oder weniger willkürlich gewählte pauschale Abminderungsfaktoren verwendet werden.Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es daher, das Tragverhalten zyklisch horizontal belasteter Pfahlgruppen grundlegend zu untersuchen und qualitativ und quantitativ zu beurteilen. Dabei sollen die Einflüsse verschiedener Randbedingungen, insbesondere der Bodeneigenschaften, der Pfahlgruppengeometrie und der Lastkonfiguration, experimentell und numerisch analysiert werden.Die zu untersuchenden Pfahlgruppengeometrien und Belastungskonstellationen sollen sich dabei an für integrale und semi-integrale Brücken typischen Konfigurationen orientieren.Im Einzelnen sollen folgende Punkte bearbeitet werden:- Identifizierung der für das Tragverhalten zyklisch horizontal belasteter Pfahlgruppen maßgeblichen Einflussparameter.- Überprüfung der in der EA-P für statische Einwirkungen dokumentierten Abminderungsfaktoren zur Aufteilung der Pfahlkräfte und der Pfahlbettung innerhalb der Pfahlgruppe und Anpassung für die Anwendung bei erheblichen zyklischen Einwirkungen.- Entwicklung eines auf dem Enhanced Strain Wedge Model (ESWM) von Tasan (2011) aufbauenden Berechnungsmodells zur Analyse von zyklisch horizontal belasteten Pfahlgruppen, das die Bestimmung folgender Parameter erlaubt: + Akkumulation der horizontalen Pfahlkopfverschiebung, + Bettungsverteilung entlang des Pfahlschafts für die einzelnen Pfähle der Pfahlgruppe und + Schnittgrößenverteilung entlang des Pfahlschafts für die einzelnen Pfähle der Pfahlgruppe.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen