Experimentelle Untersuchung der Verformungsakkumulation eines Flachgründungsmodells von Offshore-Windenergieanlagen

Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen sind im Laufe ihre Nutzungsdauer vielen Millionen von Lastwechseln ausgesetzt. Diese Wechselbeanspruchung kann zu Setzungen und Verdrehungen der Anlage führen, die die Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigen. Das Verhalten von Flachgründungen bei solchen Beanspruchungen wurde bisher allerdings nur wenig erforscht. Daher wurden zahlreiche experimentelle Untersuchungen an einem kleinmaßstäblichen Flachfundament unter horizontaler zyklischer Belastung durchgeführt. Die in diesem Beitrag vorgestellten Modellversuche wurden auf einem trockenen Feinsand durchgeführt. Nach einer kurzen allgemeinen Einführung wird das experimentelle Setup vorgestellt. Es besteht aus einer speziell entworfenen Mess- und Belastungstechnik sowie einer Einrichtung zur Herstellung von Proben mit mitteldichter bis dichter Lagerung. Anschließend werden die Versuchsergebnisse vorgestellt. Untersucht wurden das Setzungs- und Verdrehungsverhalten unter ein- und mehrdimensionaler Beanspruchung und unter mehrstufiger Schwelllastbeanspruchung. Des Weiteren wurde das Verhalten nach einem einzelnen Großereignis, wie es beispielsweise eine sogenannte "freak wave" darstellt, untersucht. Infolge eines darauf folgenden Zyklenpakets wurde der Abbau der aus dem Großereignis resultierenden Verdrehung beobachtet. Die Einflüsse auf diese Rückdrehung wurden systematisch untersucht, wobei sowohl Lastamplituden, -mittelwerte und -richtungen als auch die Lagerungsdichte des Bodens variiert wurden.