Akkumulation lateraler Verformungen von Pfählen unter allgemeinen zyklischen Schwell- und Wechsellasten - Teil 2

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Achmus
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393683178

Pfähle relativ großer Durchmesser und insbesondere Offshorepfähle sind häufig mit hohen Lastwechselzahlen zyklisch lateral beansprucht, was zu einer Akkumulation bleibender Verformungen des Pfahls und damit zu einer Schiefstellung führt. Die Prognose solcher bleibenden Schiefstellungen ist insbesondere für Monopilegründungen von Windenergietürmen von großer Bedeutung. Für Schwelllasten können die zu erwartenden Schiefstellungen noch relativ gut vorhergesagt werden, für allgemeine Schwell- und Wechsellasten mit variablen Lastgrößen bestehen jedoch noch erhebliche Unklarheiten. Aus experimentellen Untersuchungen ist bekannt, dass die Abhängigkeit der Akkumulationsrate vom Lasttyp, d.h. vom Verhältnis von maximaler zu minimaler Last eines Zyklus, durch eine „Lasttypfunktion“ beschrieben werden kann. In dem beantragten Vorhaben soll mittels umfangreicher Modellversuche geklärt werden, von welchen System- und Lastgrößen die gesuchte Funktion zur Beschreibung des Einflusses des Belastungstyps abhängt. Ergänzend sind kleinmaßstäbliche „Anschauungs¬versuche“ vorgesehen, bei denen die Vorgänge im Sandboden am Pfahl mittels Particle Image Velocimetry (PIV) beobachtet werden können. In Teil 1 des Projekts wurde für in mitteldichten Fein- bis Mittelsand eingebettete starre und semi-flexible Pfähle unerwarteterweise festgestellt, dass die gesuchte Belastungstyp¬funktion für alle untersuchten Systeme einen relativ geringen Maximalwert bei asymmetrischer Wechsellast aufweist, der auch bei Variation des Hebelarms der Belastung nur geringfügig variiert. In Teil 2 soll geklärt werden, wie sich eine Veränderung der Lagerungsdichte des Sandes auswirkt und inwieweit die Funktion auch von der Art des Sandes abhängt. Ergänzend soll auch ein sehr flexibles Pfahl-Boden-System untersucht werden. Mit den Ergebnissen des Projekts soll ein Berechnungsansatz zur Prognose der Verformungsakkumulation für beliebige Schwell- und Wechsellasten entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen