Masterarbeit (laufend)

Justus Scherkamp

Numerische Untersuchung von Monopilegründungen für Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen unter Berücksichtigung der Installationseffekte

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird das Trag- und Verformungsverhalten von Monopilegründungen für Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen numerisch untersucht. Der Baugrund solcher Kippen ist infolge des Verkippungsprozesses durch eine ausgeprägte räumliche Inhomogenität sowie variierende Lagerungsdichten und Bodenarten gekennzeichnet. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss dieser Baugrundvariabilität sowie der bei der Herstellung eines Monopiles auftretenden Installationseffekte auf das Gründungsverhalten zu untersuchen. Zu Beginn erfolgt eine Literaturrecherche zum statischen und zyklischen Verhalten von Monopilegründungen sowie zur numerischen Abbildung des Installationsvorgangs. Anschließend wird ein Referenzsystem hinsichtlich Monopilgeometrie, Baugrundaufbau und maßgebender Einwirkungen definiert. Die Installation des Monopiles wird mithilfe der Coupled-Eulerian-Lagrangian-Methode simuliert, wobei die daraus resultierenden Änderungen des Spannungs-, Lagerungs- und Verformungszustands des Bodens ausgewer-tet werden. Diese Zustandsänderungen werden anschließend in das Finite-Elemente-Programm numgeo übertragen. Dort wird das Verhalten des Monopiles unter monotoner und hochzyklischer Belastung untersucht. Ergänzend werden unterschiedliche, aus Bohrungen und Drucksondierungen abgeleitete Baugrundmodelle berücksichtigt. Durch den Vergleich der Berechnungen werden die Einflüsse der Erkundungsdichte und der Installationseffekte auf Verschiebungen, Rotationen, Schnittgrößen und Bodenreaktionen quantifiziert.