Verbundprojekt VERBATIM - Verifikation des Beulnachweises und -verhaltens großer Monopiles; Teilprojekt: Verifikationsversuche zum Beulverhalten großer Monopiles an Stahlrohren mit variabler Bettung und Entwicklung von Ingenieurmodellen

Abstract

Dieses Dokument ist der umfassende Abschlussbericht über die Durchführung der Arbeiten an der BAM und der daraus gewonnenen Erkenntnisse für das Forschungsprojekt VERBATIM zum Beulverhalten eingebetteter Pfähle unter Last und zu Phänomenen des Pfahlfußbeulens während der Pfahlinstallation. Das Verbundvorhaben wurde gemeinsam von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM; Verbundkoordinator), der Technischen Universität Berlin (TUB) und dem Ingenieurbüro Jörss – Blunck – Ordemann (JBO) durchgeführt. Der Inhalt des Berichts kann wie folgt zusammengefasst werden: 1 Allgemeines: — Liefert eine Einführung in das Projekt und skizziert dessen Struktur, Arbeitsumfang und Arbeitsteilung. 2 Beulen gebetteter Pfähle im Betrieb: — Liefert einen Überblick über den Stand der Technik, Standard-Verifikationsmethoden und Standard-Entwurfsmethoden für die Bewertung der Beulgefährdung von gebetteten Pfählen im Betrieb. — Untersucht die Pfahlstabilität mit Modellversuchen im Labor, beschreibt detailliert die dabei verwendeten Belastungen, die Instrumentierung der Modellpfähle und die Eigenschaften des verwendeten Bodens, und gibt einen Überblick über die erlangten Ergebnisse und deren Interpretation. — Diskutiert das Beulverhalten realer Monopiles und Berücksichtigung der Lasten und Parameterstudien, sowie Skalierungsgesetze. 3 Pfahlfußbeulen während der Installation: — Beschreibt detailliert die weitreichenden Feldversuche zu Phänomenen des Pfahlfußbeulens (d. h. Schädigungseintrag und Schädigungsausbreitung während der Pfahlinstallation), und zwar sowohl im Modellmaßstab als im realen Maßstab unter Berücksichtigung der in-situ Bedingungen. — Beschreibt einen numerischen Ansatz zur Simulation des Schädigungseintrags und der Schädigungsausbreitung mit Verwendung von einem 3D Schalenmodell für den Pfahl und einer nichtlinear-plastischen Bettung für den Boden. Die wichtigsten Erkenntnisse sind wie folgt: — In großem Umfang liegen nun experimentelle Daten vor, die für eine zuverlässige Kalibrierung und Validierung heutiger und zukünftiger numerischer Modelle erforderlich ist. — Spezifische Empfehlungen zum Einfluss des Bodens bei der Bewertung des Schalenbeulens im Boden eingebetteter Pfähle, mit Beispielberechnungen unmittelbar abgeleitet aus Versuchsergebnissen. — Praktische Empfehlungen für die Bemessung auf Beulen unter Last basierend auf umfangreichen Parameterstudien mit Prototyp-Monopiles, einschließlich Ausführungen zu Art und Umfang dabei zu berücksichtigender Imperfektionen. — Katalog von Pfahlfußversagens-Szenarien insbesondere aus Feldversuchen. — Großmaßstäblicher Nachweis der Grenzbedingungen für das Versagen vorgeschädigter Pfähle. — Entwicklung und Verifikation eines numerischen Modells für den transienten Ramm- und Schädigungsprozess großer Rundrohrpfähle