Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Modells für die Erfassung der Tragfähigkeit und der Verformungsakkumulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 7 Bauwerkssicherheit, Fachgruppe 7.2 Ingenieurbau durchgeführt. Das Vorhaben dient der Entwicklung lärmarmer Installationsverfahren zur Errichtung von Fundamenten für Offshore-Windenergieanlagen. Konkret ist die Validierung von vorhandenen Berechnungsmethoden zur Bemessung einer Jacket-Saugeimergründung (Suction Bucket Jacket) geplant. Für die Nachweisverfahren bestehen noch viele Unsicherheiten bzgl. der Bemessungsparameter, welche bisher durch sehr konservative Annahmen kompensiert werden müssen. Durch Messungen an einem Prototyp sind diesbezüglich absichernde Erkenntnisse zu erwarten. Im Projektantrag der BAM wird speziell das Ziel verfolgt, ein Modell für die Erfassung der Tragfähigkeit und Verformungsakkumulation zu entwickeln und auf bestimmte, als kritisch angesehene Bemessungssituationen anzuwenden. Insbesondere wird auch ein Abgleich mit dem gemessenen Verhalten vorgenommen. Auf Grundlage der vorhandenen Simulationsmodellierung der BAM wird zunächst das Modell um die Möglichkeit einer Erfassung der Mantelreibung erweitert um dann ein objektbezogenes Bucket-Baugrundmodell zu erstellen. Auf dieser Basis werden Parameter-studien zur Bemessungssituation durchgeführt. Anhand des hinreichend erprobten Gesamtmodells können dann kalibrierende und validierende Studien mit den Offshore-Messdaten erfolgen. Grundsätzliches Ziel bleibt die Entwicklung ingenieurpraktischer Berechnungsmethoden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung ingenieurspraktischer Berechnungsmethoden zur Vorhersage des Installationsvorgangs und zum Nachweis der Standsicherheit und des Lastverschiebungsverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DONG Energy Renewables Germany GmbH durchgeführt. Suction-Bucket-Gründungen sind eine innovative Gründungsvariante im Bereich der Offshore-Windenergie. Zurzeit gibt es jedoch kein Regelwerk zur Bemessung, und es bestehen Wissenslücken hinsichtlich der Boden-Bauwerk-Interaktion, insbesondere bei der Berechnung der Zugtragfähigkeit und der Verformungsakkumulation infolge zyklischer Belastung durch Wind und Wellen. Im Rahmen des Projektes werden Berechnungsmethoden entwickelt und mit Messdaten validiert, um damit vereinfachte praxistaugliche Bemessungswerkzeuge zu entwickeln. Die Messdaten werden an einem Prototypen einer dreibeinigen, auf Suction Buckets gegründeten Jacket-Tragstruktur gewonnen, die 2014 durch die Firma Dong Energy im Windpark Borkum Riffgrund 1 errichtet worden ist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung praxistauglicher numerischer Simulationsmethoden zur Untersuchung des Druck- und Zugtragverhaltens sowie zur Vorhersage der Verformungsakkumulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Geotechnik (IGtH) durchgeführt. Das Vorhaben dient der Entwicklung lärmarmer Installationsverfahren zur Errichtung von Fundamenten für Offshore-Windenergieanlagen. Vorhabenziel ist die Validierung vorhandener, jedoch noch nicht praxiserprobter wissenschaftlich-technischer Berechnungsmethoden und -modelle zur Bemessung und Installation von Saugeimergründungen. Bei dem Saugeimerprinzip handelt es sich um ein Installationsverfahren, mit dem die Belastung der Meeresumwelt durch Schallemissionen - wie sie beim Impulsrammverfahren entstehen - weitgehend vermieden werden kann. Wesentliche Ziele des Projekts sind: 1) Erarbeitung verbesserter Berechnungsmethoden zum Nachweis der Standsicherheit von Suction Bucket Jackets, basierend auf verbesserten räumlichen Materialmodellen für den Boden, 2) Bestimmung der zulässigen Unterdrücke zur Einhaltung der kritischen hydraulischen Austrittsgradienten während des Installationsvorgangs, 3) Entwicklung validierter numerischer Simulationsmodelle für die gesamtdynamische Betrachtung und die Nachweisführung, 4) Bereitstellen von Werkzeugen für die Vordimensionierung sowie einfache Verfahren für die Dimensionierung von Suction Buckets in der praktischen Bemessung, 5) Entwicklung verbesserter Methoden zur Identifikation modaler Parameter bei komplexen Systemen Das Arbeitsprogramm sieht umfangreiche Arbeiten auf den Gebieten Messdatenauswertung, Systemidentifikation, Materialmodellierung und der Modellbildung vor. Hinzu kommen Strömungsnetzberechnungen und Parameterstudien zum Eindringvorgang für verschiedene Szenarien, Randbedingungen und Bodenprofile und für die Tragfähigkeit bei kombinierter Belastung sowie für die Ermittlung des Tragverhaltens unter Betriebslasten. Die Arbeitspakete im Einzelnen: LUH1: Projektkoordination LUH2: Installationsvorgang LUH3: Tragfähigkeit und Verformungsakkumulation LUH4: Gründungssteifigkeiten LUH5: Messdatenanalyse und Systemidentifikation LUH6: Effiziente Gesamtmodellbildung und Modellvalidierung LUH7: Hydroschallmessungen.