Leibniz Universität Hannover Fakultät Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie
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Institut für Geotechnik
 
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Forschungsprojekte
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Forschungsprojekte am Institut für Geotechnik

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Gründungen von Windenergieanlagen

  • SFB "Offshore-Megastrukturen"
    Offshore-Megastrukturen und entsprechend auch deren Gründungskonstruktionen sind in besonderem Maße zyklischen Einwirkungen ausgesetzt, insbesondere aus Wind- und aus Wellenbeanspruchung. Unter zyklischen Einwirkungen kommt es im Allgemeinen zur Akkumulation von Bodenverformungen und damit auch zu Änderungen der Spannungsverhältnisse im Boden – was wiederum eine Veränderung des Tragverhaltens der Gründung induziert – sowie gegebenenfalls zur Akkumulation von Porenwasserüberdrücken mit entsprechender Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitsreduktion. Beim Gründungsentwurf muss entsprechend ein starker Fokus auf der Erfassung der Effekte aus zyklischen Einwirkungen liegen. Für die im Rahmen der Bemessung erforderlichen Nachweise existieren aber weder validierte Berechnungsverfahren noch eine einheitliche Vorgehensweise. Um das Verhalten des anstehenden Bodens unter zyklischen Lasten zu untersuchen, werden in der Praxis unterschiedliche Laborversuche durchgeführt (z. B. zyklische Einfachscherversuche oder zyklische Triaxialversuche, dräniert oder undräniert, mit konstanter Last oder konstantem Volumen etc.). Es gibt allenfalls vage Konzepte, aber keine validierten Methoden, um das im Elementversuch bestimmte Bodenverhalten auf das Verhalten des Systems, d. h. der Gründungselemente, zu übertragen. Es fehlt an Grundlagenwissen, welche zyklischen Versuche sinnvollerweise durchzuführen und wie die Ergebnisse dieser Versuche in der Bemessung zu berücksichtigen sind. Die diesbezügliche Arbeitshypothese des Teilprojekts lautet, dass das Verhalten verschiedener Gründungselemente durch Verfahren, bei denen das in zyklischen Elementversuchen beobachtete Bodenverhalten in geeigneter Weise berücksichtigt wird, grundsätzlich einheitlich beschrieben und berechnet werden kann. Ziel ist die Schaffung des dafür erforderlichen Grundlagenwissens, um darauf aufbauend das Tragverhalten einer zyklisch beanspruchten Gründung und dessen Veränderung über die Betriebszeit realistisch beschreiben zu können. Fernziel ist die Entwicklung einer generischen Methodik zur Prognose des Trag- bzw. Betriebsverhaltens intensiv zyklisch beanspruchter Gründungen unter Verwendung zyklischer Laborversuche.
    Leitung: Prof. M. Achmus
    Team: J.-E. Saathoff, M.Sc. ; N. Goldau, M.Sc.
    Jahr: 2024
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2024
  • ProBucket - Bucket-Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen
    Weiterentwicklung der ingenieurwissenschaftlichen Prognosemethoden anhand großmaßstäblicher Versuche einschließlich einer wirtschaftlichen Bewertung.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: M.Sc. Immo Sanders, M.Sc. Jann-Eike Saathoff, Dr.-Ing. Florian tom Wörden
    Jahr: 2023
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) /PtJ
    Laufzeit: 01.09.2020 - 31.08.2023
    © Immo Sanders/IGtH
  • DFWind
    In dem Projekt DFWind werden an einer Windenergieanlage und einem Messmast eine Vielzahl an Messdaten erfasst und zukünftig zur Verfügung gestellt. Zunächst sind dafür die Grundlagen einer Windenergieforschungs- und Entwicklungsplattform zu schaffen, mit der zahlreiche Themen für deren Nutzung entlang der gesamten Wirkungskette in einer bisher unerreichten Qualität bearbeitet werden können. Das IGtH wird die Interaktion der WEA Gründung mit dem Boden während der Betreibszeit erfassen, aufbereiten und auswerten.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Oxana Bagusche; Shuhan Cao, M.Sc.; Dr.-Ing. F. tom Wörden
    Jahr: 2023
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325936E
    Laufzeit: 01.01.2016 – 31.12.2023
  • Ho-Pile - Zyklische Erweiterung und experimentelle Validierung eines p-y-Ansatzes für Sand zur sicheren Monopilebemessung
    Verbundvorhaben: Ho-Pile - Untersuchungen zum horizontalen Tragverhalten von XL-Monopiles unter zyklischer Beanspruchung; Teilvorhaben: Zyklische Erweiterung und experimentelle Validierung eines p-y-Ansatzes für Sand zur sicheren Monopilebemessung
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dr.-Ing. Khalid Abdel-Rahman, Dr.-Ing. Florian tom Wörden, M.Sc. Junnan Song
    Jahr: 2021
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi.IIC6)
    Laufzeit: 01.12.2018 - 30.11.2021
  • HyTowering - Optimierung der Bemessung hybrider Türme und Entwicklung eines geeigneten Monitoringkonzepts
    Modellentwicklung und Modellvalidierung für das Fugentragverhalten und das Monitoring zur Schadensdetektion und -quantifizierung.
    Leitung: Prof. Dr-Ing. Martin Achmus
    Team: M. Sc. Shuhan Cao, Dr.-Ing. Khalid Abdel-Rahman, Dr.-Ing. Florian tom Wörden
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) / PTJ
    Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2020
  • ventus efficiens - Verbundforschung zur Steigerung der Effizienz von Windenergieanlagen im Energiesystem
    Die Realisierbarkeit und das Tragverhalten eines neuen innovativen Gründungskonzeptes im Bereich Onshore-Windenergieanlagen werden anhand von numerischen Simulationen ausführlich untersucht. Als alternative Gründungsvariante kommen dafür Pfeilergründungen in Frage. Des Weiteren wird der Kenntnisstand zum Tragverhalten pfahlgegründeter Strukturen für Offshore-Windenergieanlagen zur Bewältigung des Forschungsbedarfs erweitert. In diesem Rahmen wird parallel dazu das Softwaretool IGtHPile entwickelt, um die Umsetzung der Analysemethoden entsprechend den Forschungsfragen zu ermöglichen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: M. Sc. Mauricio Terceros, Dr.-Ing. Klaus Thieken
    Jahr: 2020
    Förderung: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK)
    Laufzeit: 01.12.2014 - 30.06.2020
  • Akkumulation lateraler Verformungen von Pfählen unter allgemeinen zyklischen Schwell- und Wechsellasten (Teil 1 & 2))
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dennis Frick M.Sc.
    Jahr: 2020
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.04.2018 – 31.07.2023
  • Verbundvorhaben SEALENCE: Entwicklung eines ökologisch und ökonomisch optimierten Gründungssystems für Offshore- Windenergieanlagen
    Das Ziel des Projekts war, die Entwicklung eines neuen Gründungskonzepts für Offshore-Windenergieanlagen durch die Verbundpartner der Vallourec Deutschland GmbH (Vallourec), dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Nordwest (IWES) und dem Institut für Geotechnik Hannover (IGtH). Bei dieser neuen Gründungsvariante soll die Tragstruktur von Windenergieanlagen mittels mehrerer vergleichsweise klein dimensionierter Pfähle gegründet werden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dennis Frick M.Sc., Jann-Eike Saathoff M.Sc.
    Jahr: 2019
    Förderung: Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)
    Laufzeit: 31.10.2015 – 31.01.2019
  • Zugtragverhalten von Suction-Buckets in nichtbindigen Böden
    Suction Bucket-Gründungen stellen eine aussichtsreiche Alternative zu gerammten Stahlrohrpfählen für die Gründung von Offshore Windenergieanlagen (OWEA) dar. In diesem Projekt wird die Variante der Suction Bucket-Gründungen als Multipod untersucht, wobei für diese Konstruktion der Fall der Zugbelastung maßgebend ist.
    Leitung: Prof. Dr-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Patrick Gütz
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.09.2015 - 31.08.2018
  • Probabilistische Bemessung von Offshore-Gründungspfählen - IRP-WIND
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Kirill Schmoor
    Jahr: 2018
    Förderung: 13 EU-Organisationen
    Laufzeit: 03/2014 - 02/2018
  • Monitoring Suction Bucket Jacket
    Das Forschungsprojekt "Monitoring SBJ" ist ein Verbundvorhaben der Projektpartner DONG Energy Wind Power, Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Als assoziierter Partner ist das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie im Projekt eingebunden.
    Leitung: Prof. Dr-Ing. Martin Achmus
    Team: Christian Schröder, Tim Gerlach, Klaus Thieken, Jann-Eike Saathoff
    Jahr: 2017
  • Degradation des Pfahltragverhaltens unter zyklischer Axialbelastung
    Das Forschungsprojekt ist als Teilprojekt 3.11 sowie die zugehörigen Modellversuche als TP 4.7 in das Verbundprojekt “Lebensdauer – Forschung an den OWEA-Tragstrukturen im Offshore-Testfeld alpha ventus – GIGAWIND life“ eingebunden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Dominik Schäfer, Dr.-Ing. Khalid Abdel-Rahman
    Jahr: 2017
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
    Laufzeit: 02/2013 - 07/2017
  • Installation von Suction Buckets
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Christian Schröder
    Jahr: 2016
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) / Projektträger Jülich (PTJ)
  • Verhalten von Monopiles in nichtbindigem Seeboden unter horizontaler zyklischer Belastung
    Um das Verhalten einer Monopilegründung in einem nichtbindigen Boden unter zyklischer Belastung abbilden zu können, wurde ein rechnerischer Ansatz bestehend aus einer Steifigkeitsreduktion und einer Finite Elemente-Berechnungen entwickelt. Die Verschiebungsakkumulation infolge zyklischer Belastung wird hierbei als spezifische Abnahme des Sekantensteifemoduls in jedem Element des Pfahl-Boden FE-Modells interpretiert.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dr.-Ing M.Sc. Yu-Shu Kuo / Dipl.-Ing. Johannes Albiker
    Jahr: 2016
    Laufzeit: 2007 - 2016

Dimensionierung von Steinsalzkavernen

  • LARISSA
    Zukünftig können Salzkavernen als Langzeitspeicher für z.B. „grünen“ Wasserstoff für Versorgungssicherheit sorgen oder in kleinerem Maßstab regional zur Netzstabilität beitragen, indem durch Wasserstoff oder Druckluft kurzfristig Regelenergie bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei dieser Art von Bereitstellung werden an einen Kavernenspeicher in Bezug auf Flexibilität sowie Ein- und Ausspeichergeschwindigkeiten hohe ingenieurtechnische Anforderungen gestellt. Da es in einer Gasspeicherkaverne aufgrund der Dekomprimierung des Mediums bei Volumenausspeisungen zu erheblichen Abkühlungsprozessen in der Kaverne und damit auch unmittelbar an der Kavernenwand kommt, müssen diese Temperaturänderungen in der Kaverne thermodynamisch berechnet und in der Bewertung der Spannungszustände im Salzgestein berücksichtigt werden. Numerische Berechnungsmodelle zur Kavernendimensionierung sollen daher auch eine Infiltrationsrissbildung berücksichtigen. Dabei muss der Nachweis geführt werden, dass diese im Betrieb eine endliche Ausdehnung ins Gebirge haben und die Stabilität sowie die Dichtheit im Gesamtsystem Gebirge – Kaverne nicht beeinträchtigt werden. Dieser Nachweis soll am Institut für Geotechnik Hannover (IGtH) in der Versuchshalle der Abteilung für unterirdisches Bauen an Salzgesteinen verschiedener Lokationen durchgeführt werden. Neben Laborversuchen werden Simulationsberechnungen durchgeführt, die sich zum einen mit der Rissausbreitung in Prüfkörpern befassen und zum anderen den Einfluss thermischer Prozesse auf die Modifikation der Versuchsdurchführung fokussieren. Ein Teilziel des Vorhabens „LARISSA“ ist letztlich auch die Weiterentwicklung des bestehenden Dimensionierungskonzepts für Speicherkavernen in Steinsalz.
    Leitung: Dr.-Ing. Dirk Zapf
    Team: Bastian Leuger, Lukas Baumgärtel und Feline Körner
    Jahr: 2023
    Förderung: 01/2021 bis 12/2023
  • WEIMOS
    Weiterentwicklung und Qualifizierung der gebirgsmechanischen Modellierung für die HAW-Endlagerung im Steinsalz
    Leitung: Dr.-Ing. Dirk Zapf
    Team: Dr.-Ing. Savas Yildirim
    Jahr: 2021
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
    Laufzeit: 01.04.2016 – 30.09.2021
  • La-thi-ga: Laboruntersuchungen von thermisch-induzierter und gasdruckgetriebener Rissbildung im Salzgestein
    Leitung: Dr.-Ing. Dirk Zapf
    Team: Dipl.-Ing. Bastian Leuger, M.Sc. Lenart Siemann
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) / Projektträger Jülich (PTJ)
    Laufzeit: 01.06.2017 – 31.12.2020
  • RiSa: Ausbreitung von thermisch induzierten und druckgetriebenen Rissen im Salzgestein
    Leitung: Dr.-Ing. Dirk Zapf
    Team: Dipl.-Ing. Bastian Leuger
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) / Projektträger Jülich (PTJ)
    Laufzeit: 01.08.2015 – 31.01.2020

Fernwärmeleitungen

Divers

  • Längsverbindungen hölzerner Masten und Verdrängungspfähle FKZ: 2220HV002X
    Übergeordnetes Ziel dieses Vorhabens ist es, bisher ungenutztes Potential von regional vorhandenen dauerhaften Holzqualitäten nutzbar zu machen. Daher soll eine kraftschlüssige, dauerhafte und leicht handhabbare Längsverbindung für hölzerne Pfähle im Wasserbau entwickelt und konstruiert werden, die es ermöglicht, einzelne Pfahlabschnitte zu einem voll tragfähigen Pfahl beliebiger Länge zu fügen. Durch das Fügen einzelner Pfahlabschnitte kann anfallendes Altholz (Wasserbauholz) einer neuen Verwendung zugeführt werden, indem noch intakte Pfahlabschnitte aufbereitet und zu neuen Pfählen ausreichender Länge gefügt werden können. Es müssen geschädigte Pfähle nicht vollständig, sondern nur in Teilbereichen erneuert werden, so dass intakte Bereiche verbleiben und weiter genutzt werden können. Zudem kann der Einsatz heimischer Hölzer wieder konkurrenzfähig werden, da dauerhafte Kernholzabschnitte zu Holzpfählen mit hohen und nahezu konstanten Dauerhaftigkeiten und Tragfähigkeiten über eine theoretisch beliebige Länge gefügt werden können. In dem Vorhaben werden geeignete Längsverbindungen in umfangreichen klimatischen, statischen und dynamischen Versuchsreihen validiert und evaluiert. Unter realistischen Arbeitsbedingungen ausgeführte Vor-Ort-Versuche sollen die praxistaugliche Eignung unter diversen realen Randbedingungen nachweisen. Begleitend erfolgen die Implementierung eines Belastungsmodells sowie eines Finite-Elemente-Modells zur Bemessung sowie die Entwicklung von Praxisempfehlungen für potentielle Nutzer. Für den Einsatz von Altholz ist zudem die Entwicklung eines Verfahrens zur Selektierung von rückgebautem Wasserbauholz im Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit vorgesehen. Ein besonderer Fokus muss dabei auf die Rammbarkeit der gefügten Pfähle gelegt werden, da Pfähle im Wasserbau als sogenannte Verdrängungspfähle üblicherweise durch Schlag- oder Vibrationsrammungen installiert werden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. M. Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Oxana Bagusche; Dr.-Ing. F. tom Wörden
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
    Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.12.2022
  • Kalibrierversuche an Flüssigboden
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Mandy Narten, Dipl.-Ing. Daniel Wilmsmeier
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. (FTB)
    Laufzeit: 2016 - 2017
  • Effekt der Korngrößenverteilung sowie der Lagerungsdichte von Sanden auf die rückschreitende Erosion
    Das Forschungsprojekt ist im Arbeitsprogramm 1 des Teilprojekts 4 in das Verbundprojekt „Strategien und Methoden des Life-Cycle-Engineerings für Ingenieurbauwerke und Gebäude“ eingebunden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
    Team: Dipl.-Ing. Dominik Schäfer
    Jahr: 2012
    Förderung: Niedersächsische Technische Hochschule (NTH)
    Laufzeit: 07/2010 - 12/2012

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