Experimentelle Untersuchungen zum Verhalten von zyklisch horizontal belasteten Monopiles

Bei Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) stellt die Prognose der akkumulierten Verschiebungen infolge zyklisch horizontaler Belastungen eine besondere Herausforderung dar. Eine zuverlässige Prognose erfordert gesicherte Erkenntnisse über das Verhalten von Boden-Monopile-Systemen unter zyklischen Belastungen. Hierzu wurde in der Geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin eine Versuchsreihe zur Untersuchung des Tragverhaltens von kurzen, mittellangen und langen Monopiles durchgeführt. Dabei wurden die Monopiles nach der Instrumentierung in wassergesättigten Sand eingepresst und anschließend durch zyklische Horizontalkräfte mit variierenden Belastungsamplituden und gleichzeitig wirkender statischer Vertikallast beansprucht. Während des Pfahleinpressvorganges wurden die maximalen Kräfte, die zum Einpressen der Versuchspfähle bis zur Solltiefe erforderlich waren, gemessen, und es wurde die Pfropfenbildung im Pfahlinneren festgestellt. In den Versuchen wurden horizontale und vertikale Pfahlverschiebungen an den Lasteinwirkungsstellen, Pfahlbiegedehnungen, horizontale Bodenverschiebungen neben dem Pfahl, Porenwasserdrücke im Boden sowie die Ausbreitung der Setzungsmulde an der Bodenoberfläche gemessen. Im Beitrag werden Konzeption, Vorbereitung und Durchführung dieser Pfahlversuche beschrieben sowie ausgewählte Ergebnisse vorgestellt und die aus den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst.