Modellierung der Bauwerks-Boden-Interaktion für Offshore-Windenergieanlagen

Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
Bearbeiter: Dr.-Ing. Khalid Abdel-Rahman / Dr.-Ing. F. tom Wörden
Laufzeit: Abschluss 2011

Die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen stellt - insbesondere bei Wassertiefen um 30m wie an potentiellen Standorten in der Nordsee vorhanden - eine technische Herausforderung dar. Um wirtschaftliche Lösungen zu finden, ist die genaue Kenntnis des Tragverhaltens, insbesondere auch des Langzeittragverhaltens, der Gründung unter Berücksichtigung der komplexen wechselnden Belastungen aus Seegang und Wind von großer Bedeutung. In diesem Vorhaben sollen daher mittels Erweiterung und Übertragung moderner Erkenntnisse zum Verhalten von Böden unter wechselnden quasi-statischen oder dynamischen Belastungen und zur Modellierung von Boden-Bauwerks-Wechselwirkungen Simulationsmodelle für das Tragverhalten der Gründung von Offshore-Windenergieanlagen entwickelt werden. Es sollen numerische Modelle für die verschiedenen Gründungsvarianten (Schwergewichtsgründung, Monopile, Tripodgründung) erarbeitet werden (Abb. 1).

Ein wesentlicher Punkt ist hierbei die realistische Erfassung des Bodenverhaltens unter den auch durch Seegang und Wind geprägten wiederholten Belastungen. Hierfür sind geeignete Stoffgesetze zu formulieren bzw. zu übertragen und mittels entsprechender numerischer Algorithmen in ein Programmsystem zu implementieren. Weitere Modellentwicklungen sollen das Bodenverhalten bzw. das Verhalten der Gründung unter dynamischer Belastung abbilden.

[1] Achmus, M., Abdel-Rahman, K. (2004). Numerische Untersuchung zum Tragverhalten horizontal belasteter Monopile-Gründungen für Offshore- Windenergieanlagen. 19. Christian Veder Kolloquium, Graz, Österreich.  Datei

[2] Abdel-Rahman, K., Achmus, M. (2005). Numerische Untersuchung zum Tragverhalten von Bucketgründungen für Offshore-Windenergie-Anlagen. Abaqus Benutzerkonferenz, Nürnberg. Datei

[3] Achmus, M., Abdel-Rahman, K. (2005). Design of Monopile Foundations for Offshore Wind Energy Plants. 11th International Colloquium on Structural and Geotechnical Engineerings, Cairo, Egypt. Datei

[4] Achmus, M., Abdel-Rahman, K. (2005). Finite Element Modelling of Horizontally Loaded Monopile Foundations for Offshore Wind Energy Converters in Germany. In Susan Gourvenec, Mark Cassidy (Ed.), Proceedings of the International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics (ISFOG), Perth, Australia. Taylor & Francis. Datei

[5] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., & Peralta, P. (2005). On the Design of Monopile Foundations with respect to Static and Quasi-Static Cyclic Loading. Copenhagen Offshore Wind 2005. Datei

[6] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., & Peralta, P. (2005). Untersuchungen zum Tragverhalten von Monopiles für die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen. Pfahlsymposium, Braunschweig, Heft-Nr. 80. Datei

[7] Achmus, M., Abdel-Rahman, K. (2005). Zum Tragverhalten von Monopile- und Bucketgründungen. Gigawind Symposium, Hannover, www.gigawind.de. Datei

[8] Abdel-Rahman, K., Achmus, M. (2006). Behaviour of Monopile and Suction Bucket Foundation Systems for Offshore Wind Energy Plants. 5th International Engineering Conference, Sharm El-Sheikh, Egypt. Datei

[9] Abdel-Rahman, K., Achmus, M. (2006). Numerical Investigations on the Bearing Capacity of Bucket Foundations under Combined Horizontal and Moment Loading. International Symposium on Ultimate Limit State of Geotechnical Structures. Datei

[10] Abdel-Rahman, K., Achmus, M. (2006). Numerische Modellierung des Tragverhaltens von Offshore-Tripod-Gründungen. Abaqus-Benutzerkonferenz, Erfurt. Datei

[11] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., & Kuo, Y. (2007). Numerical Modelling of Large Diameter Steel Piles under Monotonic and Cyclic Horizontal Loading. 10th International Symposium on Numerical Models in Geomechanics, Rhodes, Greece. Datei

[12] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., Kuo, Y. & Peralta, P. (2007). Untersuchungen zum Tragverhalten von Monopilegründungen unter zyklischer Belastung. Pfahlsymposium, Braunschweig. Datei

[13] Achmus, M., Abdel-Rahman, K. (2007). Numerical Modelling of Vertical Piles in Clay under Inclined Compression Loading. 12th International Colloquium on Structural and Geotechnical Engineering, Alexandria, Egypt. <link file:10796>Datei

[14] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., Kuo, Y (2007). "Zur Bemessung von Pfählen für Offshore-Windenergieanlagen unter statischen und zyklischen Lasten", 5. Gigawind Symposium, Hannover, www.gigawind.de. <link file:10797>Datei

[15] K. Abdel-Rahman, Achmus, M. (2007)." Three Dimensional Numerical Modelling of Foundation Systems for Offshore Wind Energy Plants". Abaqus user Conference (AUC), Paris, France. <link file:10798>Datei

[16] K. Abdel-Rahman (2007) : "3-D numerische Modellierung von Offshore-Pfählen unter horizontaler mit verschiedenen Einwirkungsrichtungen", 19. Deutschsprachige Abaqus- Benutzerkonferenz, Baden-Baden. <link file:10799>Datei

[17] Achmus, M., Abdel-Rahman, K., Kuo, Y (2007). "Behaviour of Large Diameter Monopiles under cyclic horizontal Loading", 12th International Colloquium on Structural and Geotechnical Engineering, Cairo, Egypt. <link file:10800>Datei