Geotechnical performance of a novel gravity base type shallow foundation for offshore wind turbines

Geotechnisches Verhalten eines neuartigen Flachfundaments zur Gründung von Offshore Windenergieanlagen

In diesem Beitrag wird ein neuartiges Gründungskonzept für Offshore Windenergieanlagen vorgestellt, das besonders für sandige und steife Böden geeignet ist. Es handelt sich um eine vorgefertigte kreuzförmige Hohlkastenkonstruktion, die mittels vier Platten mit Schürzen auf dem Meeresboden ruht. Sowohl das Tragverhalten für ein Extremlastereignis als auch die Gebrauchstauglichkeit für eine repräsentative zyklische Belastung wurden mithilfe numerischer Berechnungen untersucht. In 2D und 3D Finite Element Berechnungen wurde der Einfluss der Schürzenlänge, der Struktursteifigkeit und anderer Eigenschaften analysiert. Neben voll dränierten Berechnungen wurden auch gekoppelte Spannungsgleichgewichts- und Porenwasserfluss-Berechnungen durchgeführt, um den Einfluss der Porenwasserdruckakkumulation aus quasi-statisch zyklischer Belastung aus Wind und Wellen zu erfassen. Eine Abschätzung des Langzeitverhaltens der Gründung wird auf Basis von Stabilitäts- bzw. Versagensbetrachtungen gegeben. Die Ergebnisse der numerischen Berechnungen zeigen, dass das vorgestellte Fundament eine geeignete Alternativlösung zur sicheren Gründung von Offshore Windenergieanlagen darstellt. Dies wird beispielhaft für eine 5 MW Anlage gezeigt, die in 35 m Wassertiefe auf homogenem Grund installiert ist und mit typischen Einwirkungen aus Wind und Wellen belastet wird.