D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

1 EINLEITUNGDie deutsche Bundesregierung hat sich das Ziel gesetzt, den Umbau der Energieversorgungvon der Kernkraft und von der Verbrennung fossiler Energieträger auf regenerativeEnergieträger zu beschleunigen und unumkehrbar zu machen. Ein zuverlässigerEnergielieferant sind OWEAn, was den dringenden Bedarf begründet, den Ausbau vonOffshore-Windenergieparks schnellstmöglich voranzutreiben. Aktuell werden Anlagen mit 5-6 MW Leistung bei Wassertiefen von mehr als 40 m in der AWZ der Deutschen Nordseeprojektiert. Eine wirtschaftliche Gründungsvariante für diese Anlagen sind flach-gegründeteSchwergewichtsfundamente, wofür von der Ed. Züblin AG ein Konzept bis zurAusführungsreife entwickelt wurde.Innerhalb einer geplanten Lebensdauer von 20 - 25 Jahren werden die OWEA Gründungen„auf hoher See“ mit einer großen Anzahl von ca. 10 9 weitestgehend zyklischen Belastungen,insbesondere aus Wind und Wellen, beansprucht. Die Untersuchungen des Baugrundverhaltensunter diesen hochzyklischen Belastungen stehen im Fokus der Versuche im Originalmaßstabmit dem Testfundament in Cuxhaven.Für die geotechnischen Nachweise der Gebraustauglichkeit und der Tragfähigkeit vonhochzyklisch beanspruchten OWEA Schwergewichtsgründungen gibt es aktuell keinezertifizierte bzw. allgemein anerkannte Vorgehensweise. Der Einfluss der Zyklik wird beiaktuellen Bemessungen pauschal berücksichtigt. Eine mögliche Schiefstellung der OWEAinfolge unterschiedlicher Setzungen des Fundaments ist beispielsweise beim Nachweis derGebraustauglichkeit zu berücksichtigen. Die Porenwasserdruckakkumulationen müssen sobegrenzt bleiben, dass sich daraus keine signifikante Reduktion der Tragfähigkeit desBaugrunds ergibt. Die existierenden Modelle zur Berechnung der Setzungen und derPorenwasserdrücke infolge hochzyklischer Belastung basieren meist auf kleinmaßstäblichenVersuchen oder sie scheitern bisher noch an der Umsetzung mit numerischen Modellen.Deshalb ist auch die Validierung dieser Modelle anhand der Versuchsergebnisse mit demTestfundament von hohem Interesse. Ziel ist es schließlich diese Prognosemodelle in dieNachweisführung zu integrieren. Mit geeigneten Berechnungsmodellen ist es möglich, dasFundamentverhalten für Betriebs- und Sturmsituationen zu untersuchen und weiter dieFundamentstrukturen zu optimieren und ggf. andere Geometrien zu untersuchen.Nachfolgend wird der Versuchsstand mit dem Testfundament und seinen Spezifikationen,der hydraulischen Belastungsanlage, der Simulation von Betriebs- und Sturmereignissen undden geotechnischen Messungen beschrieben. Die von der ZT verwendeten Modelle für dieBerechnung der Setzungs- und Porenwasserdruckentwicklung werden vorgestellt. ErsteErgebnisse aus den bereits durchgeführten Versuchen werden gezeigt. Daraus lassen sichbereits Erkenntnisse für das Tragverhalten der Schwergewichtsfundamente ableiten.2 VERSUCHSSTAND TESTFUNDAMENT2.1 FundamentDas Testfundament ist in einer umspundeten Baugrube in unmittelbarer Nähe der inCuxhaven in die Nordsee mündenden Elbe errichtet. Die Baugrubensohle BGS liegt auf 3,0 munterhalb Normalhöhennull (NHN) und der mittlere Wasserstand in der Baugrube stellt sich inAbhängigkeit der Tide bei ca. + 2,0 m NHN ein, siehe Bild 1.1922