Fokus des Verbundvorhabens ist das Langzeitverhalten von Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen, das mit gängigen Bemessungsverfahren nur unzureichend erfasst wird. Entfestigungs- und Selbstheilungseffekte bei hochzyklischer Bodenbeanspruchung werden durch Materialprüfung, numerische Berechnungsmethoden, Modellversuche und Feldbeobachtungen identifiziert, beschrieben und verifiziert. Ziel ist es, sichere Bemessungskonzepte für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Monopile-, Tripod- und Flachgründungen zu entwickeln. Einer höheren Betriebssicherheit dient die Entwicklung eines Dauerüberwachungssytems mit strukturintegrierter Sensorik zur Erfassung kritischer Veränderungen der Systemdynamik. Der angestrebte Nutzen ist eine wirtschaftlichere Dimensionierung von OWEA-Gründungen.
Fokus des Verbundvorhabens ist das Langzeitverhalten von Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen, das mit gängigen Bemessungsverfahren nur unzureichend erfasst wird. Entfestigungs- und Selbstheilungseffekte bei hochzyklischer Bodenbeanspruchung werden durch Materialprüfung, numerische Berechnungsmethoden, Modellversuche und Feldbeobachtungen identifiziert, beschrieben und verifiziert. Ziel ist es, sichere Bemessungskonzepte für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Monopile-, Tripod- und Flachgründungen zu entwickeln. Einer höheren Betriebssicherheit dient die Entwicklung eines Dauerüberwachungssytems mit strukturintegrierter Sensorik zur Erfassung kritischer Veränderungen der Systemdynamik. Der angestrebte Nutzen ist eine wirtschaftlichere Dimensionierung von OWEA-Gründungen.
Die vom Braunkohlenbergbau im Lausitzer Revier hinterlassenen Kippenflaechen muessen im Boeschungsbereich gegen grossraeumige Setzungsfliessrutschungen gesichert werden. Das Kippenmaterial neigt bei Wiederanstieg des Grundwasserspiegels aufgrund seiner Materialeigenschaften (Kornverteilung, Kornform, Porenzahl etc.) und der geringen Lagerungsdichte zu spontaner Verfluessigung. Zur Sicherung dieser Bereiche werden nicht verfluessigungsfaehige, verdichtete Stuetzkoerper, sogenannte versteckte Daemme, in den 40-60 m maechtigen Kippen geschaffen, welche ein Setzungsfliessen verhindern bzw. raeumlich begrenzen sollen. Das effizienteste Sanierungsverfahren ist die Verdichtung durch Sprengungen unterhalb des freien Grundwasserspiegels, wobei in einem oder mehreren Bohrloechern 2-4 in verschiedenen Teufen befindliche Teilladungen gezuendet werden. Durch die Verdichtungssprengung tritt eine lokale Verfluessigung des Bodens ein, infolgedessen unter Auflast des Deckgebirges eine Erhoehung der dichte und Scherfestigkeit sowie eine Verringerung des Porenvolumens eintritt. Die dabei auftretenden dynamischen Belastungen koennen unter Umstaenden ein Boeschungsversagen verursachen bzw. zur Ueberschreitung (DIN-) relevanter Erschuetterungsgroessen im Fernfeld fuehren. Aus diesem Grund ist es erforderlich, bei der Planung von Sprengtrassen zur Herstellung 'versteckter Daemme' diese dynamischen Belastungen sicher einschaetzen zu koennen. Im Ergebnis des Forschungsvorhabens wurde auf der Basis einer Vielzahl von in situ-Messungen und Modelluntersuchungen Prognosebeziehungen fuer - Oberflaechenschwinggeschwindigkeiten (vertikal, radial, tangential), - Schwingbeschleunigungen im Kippenuntergrund, - Porenwasserueberdruck und - Oberflaechensetzung (Betrag der Maximalsetzung, Setzungsvolumen) in Abhaengigkeit von der Entfernung vom Sprengpunkt, der Ladungsmenge und der Ladungsteufe erarbeitet. Diese ermoeglichen zukuenftig im Vorfeld der Sprengung, die zu erwartenden dynamischen Lasten und Porenwasserdruecke in Standsicherheitsberechnungen einzubeziehen bzw. an bestimmten kritischen Orten (Ufersaum, Bebauung) die Erschuetterungswirkung abzuschaetzen. Als ein weiteres Ergebnis wurde nach einer umfangreichen Versuchsreihe eine Anwenderempfehlung zur bohrlochinternen Staffelung der Zuendzeitpunkte der einzelnen Teilladungen erarbeitet. Durch diese Verbesserung der Sprengtechnologie kann der Erschuetterungseintrag bei gleichzeitig verbesserter Verdichtungswirkung reduziert werden. Zur Durchfuehrung der Messungen der Schwingbeschleunigung und des Porenwasserdrucks wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens eine Kombinations-Tiefensonde entwickelt, welche die gleichzeitige Erfassung beider Messgroessen bis in Teufen von 30-35 m und in unmittelbarer Naehe der Sprengung ermoeglicht und nach der Messung wieder geborgen werden kann. Die Kombinations-Tiefensonde und das Messverfahren wurden unter der Nummer P 197 48 580.4-52 patentiert.