Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Bild 11.14
Strömungs-
geschwindigkeit, -beschleu-
nigungen und -belastungen an
einem Pfahl in Abhängigkeit
von der Tiefe nach Morison
Die Koordinate
z
ist von der Meeresoberfläche aus gemessen.
u
±
Geschwindigkeit:
max
(
z
=
0)
=
2,233m/s
max
(
z
=
0)
=
2,466m/s
2
Strömungsbelastung:
q
Dmax
(
z
=
0)
=
10,15 kN/m
Beschleunigungsbelastung:
q
Mmax
(
z
=
0)
=
99,24 kN/m
Gesamtkraft aus Strömung:
F
Dmax
(
t
=
0)
=
40,88 kN
Gesamtkraft aus Beschleunigung:
F
Dmax
(
t
=
T
/4)
=
880,6 kN
Biegemoment im Pfahl amMeeresboden:
M
ymax
(
z
=
d
)
=
13928 kNm
Die tatsächliche Biegebeanspruchung des „Kragträgers Monopile“ ist jedoch höher, da durch
die wirksame Einbindelänge des Pfahls imMeeresboden der Kragträger „verlängert“ wird (um
ca. 1 bis 2
D
, je nach Bodenbeschaffenheit).
Geschwindigkeit, Beschleunigung, Streckenlasten infolge Strömung und Beschleunigung sind
als Funktionen der Tiefe
z
/
d
in Bild 11.14, der zeitliche Verlauf der an der Meeresoberfläche
maximalen Streckenlasten über eine Wellenperiode
t
/
T
in Bild 11.15 dargestellt.
u
±±
Beschleunigung:
Á
Oberflächenrauigkeit
Die Rauigkeit
k
der umströmten Bauteiloberflächen durch Korrosion, Bewuchs usw. hat einen
erheblichen Einfluss auf dieWellenkräfte. Die Rauigkeit wirdmit demVerhältnis
k
= Korngröße
zu Bauwerksdurchmesser angegeben (Stahl neu: Korngröße
º
0,02-0,1; Beton:
º
0,5-1). Der
Beiwert
C
D
wird bei zunehmender Rauigkeit größer, der Beiwert
C
M
kleiner.
Überlagerung von Wellen und konstanter Strömung
Ist zusätzlich zu den Wellen eine konstante Strömung vorhanden, erhöhen sich die angreifen-
den Strömungskräfte imWellenberg (quadratischmit der resultierenden Strömungsgeschwin-
digkeit), im Wellental werden sie entsprechend geringer. Die Beschleunigungskräfte bleiben
durch eine überlagerte Strömung unverändert. Zu beachten ist, dass Wellen und Strömung
unterschiedliche Richtungen haben können.
