Stochastic modelling of wind and wave induced loads on jacket piles

Stochastische Modellierung von durch Wind und Wellen induzierte Lasten auf Jacket-Gründungspfähle.

Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen werden durch Wind und Wellen belastet. In größeren Wassertiefen werden fachwerkartige Strukturen, so genannte Jackets, eingesetzt, die mit Rammpfählen im Meeresgrund verankert sind. Die Belastung dieser Pfähle wird bei Wassertiefen um die 40 m und Windenergieanlagen der 5-MW-Klasse in etwa gleichermaßen durch Wind und Wellen beansprucht.

In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Überlagerung der beiden stochastischen Prozesse Wind und Welle vorgestellt. Es wird auf die Extremwertstatistik der dynamischen Systemantwort infolge der turbulenten Windeinwirkung detailliert eingegangen. Bezüglich des stochastischen Seegangs wird eine Methodik vorgestellt, mit der die nichtlinearen Eigenschaften großer Wellen für eine Überlagerung im Zeitbereich berücksichtigt werden können. Abschließend wird ein einfacher Ansatz präsentiert, der für die Ermittlung der Bemessungslasten infolge von Wind und Wellen verwendet werden kann.