Environmental Engineering Reference
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Bild 11.23 Ermittlung der
Bodenscherfestigkeit (Mohr-
Coulomb'sche Grenzbedingung)
triaxial), Porenwasserdruck, nasser oder trockener Probenzustand) bestimmt werden. Nähe-
res zu den Laborversuchen und deren Auswertungen sind z. B. in [ 19] zu finden.
Eine dauerhafte Wechselbeanspruchung des Bodens führt zu einer Reduzierung seiner Trag-
fähigkeit und Steifigkeit. Wird eine Bodenschicht überlastet, verformt sich der Boden bleibend
(plastisch). Verfahren zur Ermittlung der Grenztragfähigkeit einer Bodenart (plastisches Versa-
gen, Flächenbruch) sind ebenfalls [ 19] zu entnehmen.
11.7.3 Berechnungen des Bodentragverhaltens
Die auf Gründungen der OWEAwirkenden Lasten aus demGewicht der Anlage und denWind-,
Wellen-, Strömungs- und Eiskräften müssen von dem Boden aufgenommen werden. Das Ge-
wicht der Anlage verursacht Vertikalkräfte, der Rotorschub und die Kräfte aus Wellen, Strö-
mungen und Eis Horizontalkräfte, diese multipliziert mit den jeweiligen Hebelarmen, zusätz-
lich Momente. Grundsätzlich gilt auch hier das Gleichgewichtsprinzip, d. h., die Summe der
Kräfte aus den Belastungen muss gleich den Kräften und die Summe der Momente aus den
Belastungen gleich den Momenten sein, die im Boden als Reaktionen wirken.
Je nach Gründungsart treten unterschiedliche Belastungen des Bodens auf:
Monopile-Gründung: (siehe Bild 11.24) : Die Biegemomente und Schubkräfte werden durch
horizontal gerichtete Drücke übernommen, das Gewicht der Anlage durch vertikale Drücke
(Spitzendruck am Fuß des Pfahls und Mantelreibung). Dabei ist die horizontale Verschie-
bung am Meeresboden am größten und verursacht eine hohe Bodenbelastung an der Lee-
seite (dem Wind abgewandt) des Pfahls. An der Luvseite (dem Wind zugewandt) werden
keine Kräfte übertragen, da die übertragbaren Zugspannungen zwischen Pfahl und Boden
nahezu null sind. Ein Monopile „lehnt sich nur an einer Seite gegen den Boden“. Das ma-
ximale Biegemoment im Pfahl liegt wegen seiner „elastischen Einspannung“ unterhalb des
Meeresbodens. Je nach Steifigkeit des Materials der obersten Bodenschichten tritt das Ma-
ximum beim 2- bis 3-Fachen des Pfahldurchmessers tiefer auf.
Dominiert beimMonopile eine Wind- oder Wellenrichtung oder wird die Tragfähigkeit des
Bodens z. B. durch eine Jahrhundertwelle überlastet (plastifiziert), kann sich an der Luvsei-
te ein Spalt zwischen Boden und Pfahl bilden, der sich nach der Entlastung nicht wieder
schließt. Das führt zu einer Schiefstellung der Anlage, die im Laufe der Betriebszeit zuneh-
men und die Lebensdauer der OWEC reduzieren kann.
Tripod- und Jacket-Gründungen: Die aufzunehmenden Lasten verteilen sich auf verschiede-
ne Reaktionskräfte. Die Biegemomente und vertikalen Lasten werden durch Spitzendruck
 
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