Die Offshore-Windenergie ist eine wesentliche Stütze der Deutschen Energiewende. Offshore-Konverterplattformen bündeln und transformieren hierbei die erzeugte elektrische Energie und speisen diese in das Übertragungsnetz ein. Diese Plattformtypen werden im Wesentlichen mit Stahlrohrrammpfählen tiefgegründet. Aufgrund der hohen Lasten kommen auch Pfahlgruppen zum Einsatz. Aus der Literatur ist bekannt, dass die Tragfähigkeit von Pfählen innerhalb einer Pfahlgruppe abweichend zur Tragfähigkeit von identischen Einzelpfählen sein kann. Hierbei spielen insbesondere der Abstand der Pfähle untereinander, der Pfahltyp sowie die Anordnung innerhalb der Gruppe eine Rolle. Zur Untersuchung des Tragverhaltens von Zweierpfahlgruppen für eine Offshore-Plattform wurden daher im Testzentrum Tragstruktur Hannover (TTH) großmaßstäblich Versuche im Maßstab 1:10 ausgeführt. Das Testprogramm umfasste hierbei einerseits zeitversetzte dynamische Pfahlprobebelastungen an Einzelpfählen und andererseits statische Pfahlprobebelastungen an Einzelpfählen und Pfahlgruppen mit dem Ziel, die Pfahlgruppeneffektivität zu bestimmen, aber auch zeitabhängige Tragfähigkeitssteigerungen nachzuweisen. In diesem Beitrag werden die experimentellen Untersuchungen sowie Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Für die hier getestete Pfahlkonfiguration konnte eine Pfahlgruppeneffektivität für die Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit von etwa 1 nachgewiesen werden.Evaluation of the group effect for a two-pile group for an offshore platform in sand. The offshore wind energy sector plays an important role in the German Energiewende. In the North Sea, the transport of the wind energy to land is mainly done using HVDC technology, with the offshore connection installed in converter platforms which bundle the energy from the wind fields for transport to land. These platforms generally have piled jacket substructures, and due to the high pile loads, pile groups instead of single piles are often used. Factors which influence this are the spacing of the piles, the type of pile, as well as the arrangement within the pile group. It is reported in the literature that a group of piles close to each other will have a different total capacity compared to the sum of the capacities of similar single piles. In order to investigate the group effect for a two-pile group for an offshore platform, large scale 1:10 model tests have been carried out at the Test Center for Support Structures in Hannover. The testing programme included time-shifted dynamic pile load tests as well as static pile load tests for both single piles and pile groups. The goal was the determination of not only the pile group effectiveness but also the increase of pile capacity over time. In this paper the experimental tests and results are presented and discussed. For the tested pile configuration a pile group Ermittlung des Pfahlgruppeneffekts einer Zweiergruppe offener Stahlrohrpfähle in Sand effectiveness of about 1 could be proven for serviceability and ultimate limit state.
Estimating pile group efficiency for open-ended steel piles in small group arrangements is a challenging task for designers. This paper reports on the large-scale experimental campaign performed for the BorWin gamma offshore converter platform, which involved single piles and two-pile group systems on a scale of 1:10. The experimental works included installation, dynamic end-of-driving tests, dynamic restrike tests, and static load tests of a single pile and a pair of two-pile groups in densely compacted, artificially prepared homogeneous sand. The CPT profiles and the blow counts confirmed that the foundation systems are comparable to each other. The experimental results of the single pile system were compared with conventional design methods. Such comparison indicated that CPT-based methods and load-transfer methods are applicable at the considered model scale. The bearing capacity prediction obtained via the CAPWAP method is conservative with respect to the static capacity. A consistent setup effect can be detected by analyzing the complete dynamic loading session. The pile group efficiency for the given foundation system was found to be less than 1.0 at both very small and very large soil strains, while it equaled 1.0 at failure.
Suction Buckets sind etablierte Gründungselemente für Offshore‐Öl‐ und ‐Gasplattformen, die bisher in der Offshore‐Windindustrie nur vereinzelt eingesetzt wurden. Diese Fundamente können zusammen mit der Unterstruktur installiert werden, wodurch zusätzliche Offshore‐Operationen wie das Grouting von Transition Pieces oder von Jacket‐Beinen vermieden werden. Außerdem werden bei der Installation von Suction Buckets, im Gegensatz zu Pfahlgründungen, minimale akustische Emissionen erzeugt, sodass zusätzliche schallreduzierende Maßnahmen überflüssig sind. Aus diesen Gründen gelten Suction Buckets als eine praktikable und potenziell kostengünstige Gründungslösung für Offshore‐Windenergieanlagen (OWEA). Das Forschungsvorhaben ProBucket wurde 2020 initiiert und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Durch die geplanten vielfältigen physikalischen und numerischen Untersuchungen strebt das Vorhaben an, die Unsicherheiten der existierenden Bemessungsverfahren zu verringern. In diesem Beitrag werden die aktuellen Herausforderungen zum Design und zur wirtschaftlichen Umsetzung von Suction Buckets für OWEA erläutert. Darüber hinaus werden die Forschungsaktivitäten von ProBucket beschrieben.
A current investigation subject of geotechnical modelling is the realistic representation of the installation process of offshore piles and its influences on the surrounding soil. Depending on the soil conditions piles can be installed with different installation technologies like impact driving, vibratory driving or jacking. The soil disturbances produced as a consequence of the pile installation affect the pile capacity. The dimension of the affected region depends on the installation process itself and its parameters as well as the soil initial state and the pile geometry. Currently, there are no general approaches which can predict the effects of pile installation on the soil conditions. In this contribution a brief summary of published data describing installation effects for impact driven, vibratory driven and jacked piles is given. Secondly, the influences of different pile installation methods on the surrounding soil are presented based on experimental results for non-cohesive soils from various projects. These will be analyzed by means of a comparison of dynamic probe light (DPL) and cone penetration tests (CPT) executed before and after the pile installations. Additionally the area of influence will be quantified with respect to their relative distance to the pile axis. Finally, based on these results recommendations for future works will be given.
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