gründung

INSTITUTE

Gründungstechniken

 

Das IBF hat sich bisher sowohl mit Schwerkraftgründungen als auch mit Pfahlgründungen (speziell Monopiles) für Offshore-WEA befasst. Zu beiden Gründungstypen wurden sowohl kleinmaßstäbliche Modellversuche als auch numerische Berechnungen durchgeführt. Beide Gründungstypen kommen auch onshore vor. Im Bereich der Schwerkraftgründungen begleiten wir einen Großversuch der Ed. Züblin AG wissenschaftlich. Das IBF kamm im Blick auf Flachgründungen zu Fragen der Geometriegebung (Platte, Ring, Einzelpratzen), des Einbaus, von Zusatzmaßnahmen (Schürzen, Unterpressen, Kolkschutz) und zum Monitoring Beratung anbieten, im Blick auf Pfahlgründungen auch zum Einbringverfahren (Rammen, Bohren).

 

 

Modellversuche

 

Am IBF wurden und werden kleinmaßstäbliche Modellversuche an kompletten WEA-Gründungen durchgeführt. Sie dienten zunächst zum grundsätzlichen Verständnis der Baugrund-Bau-werks-Interaktion im Rahmen eines Forschungsprojektes. Dabei wird ein geeigneter Modellboden in einem eigens dafür konzipierten Versuchsstand mit kontrollierter Dichte eingebaut und ein Fundamentmodell (Schwerkraftfundament oder Monopile) im Maßstab 1:50 bis 1:100 aufgesetzt bzw. eingerammt. Die Belastung erfolgt kraftgeregelt in zwei orthogonalen Richtungen. Sie wird unterstützt durch eine hochgenaue Verformungsmessung. So kann der Einfluss unterschiedlicher Belastungsabfolgen und Fundamentgeometrien auf die Verformungsakkumulation untersucht werden.

 

 

FE-Modelle

 

Numerische Rechenmodelle werden vorzugsweise als Finite-Element-Modell einer kompletten WEA-Gründung einschließlich des mitbeeinflussten Baugrunds aufgestellt. Zur Beschreibung des Baugrundverhaltens kommen hierbei am IBF hochwertige Stoffgesetze wie Hypoplastizität mit intergranularer Dehnung und das hochzyklische Akkumulationsmodell zur Anwendung. Die Rechenmodelle erlauben Vorhersagen von Setzung und Schiefstellung nach vorgegebenen Belastungszyklen. Verifiziert werden die Modelle an den Ergebnissen von Modell- und Feldversuchen. So ist es bereits gelungen, eine für zyklische Belastungsreihenfolgen typische Rückverdrehung bei abnehmenden Lastamplituden zu simulieren, die große wirtschaftliche Bedeutung hat, in den üblichen Bemessungsmodellen aber nicht berücksichtigt wird.

 

 

Ingenieurmäßige Näherungsverfahren

 

Auf dem Hintergrund der eigenen zyklischen Laborversuche, kleinmaßstäblichen Modellversuche und numerischen Rechenmodellen beteiligt sich das IBF an der Entwicklung ingenieurmäßiger Bemessungsverfahren. Sie müssen nicht nur der Standsicherheit, sondern auch der Verformungsbegrenzung innerhalb der Lebensdauer von Anlagen Rechnung tragen. Gegenstand von Forschungsvorhaben ist beispielsweise ein einheitliches Nachweiskonzept für Offshore-Anlagen unter Einbeziehung der gesamten Nachweiskette von Baugrunderkundung und Laborversuchen über die Lastermittlung bis zu empfohlenen Rechenmodellen.

 

 

Projekte

 

  • „Entwicklung eines anwendungsorientierten Bemessungs- und Überwachungsmodells für Offshore Gründungskonstruktionen unter zyklischer Belastung“ (BMU 0327618, 2006-2011)

 

  • „Validierung eines Nachweisverfahrens für hochzyklisch beanspruchte Flachgründungen von Offshore-Windenergieanlagen anhand von Messdaten eines Großversuches“ (BMU/BMWi 0325405, 2012-2015)

 

  • „KonTest - Erstellung einer Konzeption eines Windenergie-Testgeländes in bergig komplexem Terrain“ (BMU/BMWi 0325656C, 2013-2015)

 

  • „TremAc - Objektive Kriterien zu Erschütterungs- und Schallemissionen durch Windenergieanlagen im Binnenland, Teilprojekt Wellenausbreitung und dynamische Baugrund-Bauwerks-Interaktion“ (BMWi 0325839A, Antrag vor Bewilligung, ab 2015)

 

  • „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“, TP „Nachgiebigkeit des Schottergleis-Oberbaus“ (DFG-SPP 1015, 1996-2002)

 

  • „Entwicklung von Methoden zur Bemessung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit duktiler geotechnischer Tragwerke bei Beanspruchung durch starke Erdbeben“ (DFG, 2003-2010)

 

  • „Innotrack – Innovative Track Systems”, SP2 “Track Support Structure“ (EU, 2006 – 2010)

 

  • „GeoTech - Modellierung von geotechnischen Herstellungsvorgängen mit ganzheitlicher Erfassung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens im Boden“,  TP „Bodenverformunge n an Stützwänden infolge von Erschütterungen“, „Neo-Hypoplastizität“ und „Zentralprojekt mit experimentellem Demonstrator“ (DFG-FOR 1136, seit 2009)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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