Pfahlgründung
Geotechnische In-situ Messungen und ergänzende Modellversuche zu Grenzzustandsbetrachtungen für die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen
Technische Universität Braunschweig
Prof. Dr. Joachim Stahlmann
Die Interaktion zwischen dem Meeresgrund und dem dynamisch beanspruchten Gründungselement durch Welle und Wind sind von wesentlicher Bedeutung für die Dimensionierung und Standsicherheit der Windenergieanlage. Geringe Schiefstellungen der Anlage können zu Lagerschäden am Windrad führen.
Derzeit liegen nur wenige Untersuchungen für die Gründung von Offshore-WEA an küstenfernen Standorten bezüglich des Tragverhaltens sowie der Lasteinwirkung vor.
Bei FINO3 wird erstmalig diese Interaktion auf der gesamten 30 Meter langen Einbindung in den Meeresgrund messtechnisch erfasst. Ziel der Messungen ist die Erforschung der mechanisch-dynamischen Phänomene im Boden und somit die Klärung der Fragestellung, welche Mechanismen bei der Untersuchung und dem Nachweis der Standsicherheit als maßgebend unterstellt werden müssen.
Am Monopile der Plattform wurden zu diesem Zweck 134 geotechnische Messgeber installiert. Erfasst werden Totalspannungen und Porenwasserdrücke im Grenzbereich Untergrund/Pfahl, die Neigungsänderungen und Beschleunigungen des Pfahles sowie der Verlauf der Kräfte im Pfahl während der Rammung und in der Betriebsphase. Die Messungen starteten Ende Juli 2008 und werden in den kommenden drei Jahren der Betriebsphase fortgeführt.
Gesuchte Messgrößen
- Beschleunigung und Dehnung/Stauchung beim Rammvorgang
- Vertikale Tragfähigkeitsentwicklung über die Tiefe
- Verlauf der Mantelreibung über die Einbindelänge
- Spitzendruck am Pfahlfuß
- Größe der Bettung in horizontaler Richtung
- Verformungen in horizontaler Richtung
- Kolktiefe
- Temperatur an jeder Messstelle
Anforderungen an die Messtechnik
- Robustheit der Messgeber und Sensoren gegenüber hoher Rammenergie
- Sorgfältige Schweißarbeiten bei den Messstationen und Kabelschutzkanälen zur Gewährleistung der Wasserdichtigkeit und Verhinderung der Zerstörung der Kabel und Sensoren
- Sehr kurze Einbauzeiten für die gesamte Messtechnik → Vorkonfektionierung
- Installation an Land → Schutz beim Transport und Einbau
- Hochfrequente Messung während der Rammung (> 7 kHz, danach 1 Hz)
- Möglichst geringe Stromaufnahme aller Messgeber sowie Datenlogger/PC
- Wartungsarm
Abschlussbericht
Der Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben 0327533A für den Projektzeitraum 01.07.2009–30.06.2012 steht hier zum Download bereit | Link zum PDF
Messungen während der Rammung
Ergebnisse
Rammbegleitende Messungen am Monopile von FINO3
Auf der dritten VDI-Fachtagung BAUDYNAMIK im Mai 2009 in Kassel präsentierten Dr.-Ing. Jörg Gattermann, Prof. Dr.-Ing. Joachim Stahlmann und Dipl.-Ing. Jörn Zahlmann von der IGB der TU Braunschweig rammbegleitende Messungen am Monopile von FINO3. Bei den Messungen kam das GEMSOGS im Offshore Bau zum Einsatz. Anbei der Artikel des VDI-Berichtes als PDF zum Download | Link zum PDF