Sicherheitsaspekte der Tragstruktur von Offshore-Windenergieanlagen

Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) sind den Beanspruchungen aus Wind, Seegang und Anlagenbetrieb ausgesetzt. Während ihrer Lebensdauer treten umweltbedingte veränderliche Einwirkungen auf, die zu zyklischen Beanspruchungen der Tragstruktur führen. Bei OWEA mit Jacket-Unterstrukturen sind im Rahmen der Tragfähigkeitsanalyse vor allem die axial beanspruchten Gründungspfähle und die ausbetonierten Rohr-in-Rohr-Steckverbindungen zwischen Jacket und Gründungspfahl (sogenannte Grouted Joints) relevant.
In diesem Beitrag werden die Jacket-Unterstruktur und die Pfahlgründung einer OWEA mit probabilistischen Methoden untersucht. Die dafür verwendeten methodischen Ansätze und Verfahren zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Gründungselementen werden beschrieben. Als Eingangswerte werden die aus Messwerten abgeleiteten Auftrittswahrscheinlichkeiten von Wind und Seegang verwendet. Zur Beschreibung der Bodentragfähigkeit gehen probabilistische Modelle ein. Die Ergebnisse der zuverlässigkeitstheoretischen Analyse werden zu den üblichen Berechnungen nach aktuellen nationalen und internationalen Regelwerken in Bezug gesetzt. Aus diesem qualitativen und quantitativen Vergleich resultieren Empfehlungen für die probabilistische Bemessung von Offshore-Gründungen.

Safety aspects for support structures of offshore wind turbines
Offshore wind turbines (OWT) are subjected to loads induced by wind, sea and operation. During their life-time environmental varying impacts occur, which lead to cyclic loading of the support structure. Within the structural analysis of OWTs with jacket substructures, especially the proofs of the ultimate limit state for the axially-loaded foundation pile and for the grouted pile-in-sleeve connection between jacket and foundation pile (so-called grouted joints) are relevant.
In this paper the jacket substructure and the piled foundation of an OWT are investigated by applying probabilistic methods. The methodical approaches and procedures to determine the load-bearing capacity of the foundation are described. Input values for the environmental impacts of wind and sea are taken into account by their probability distributions. The stochastic pile bearing capacity is derived by applying probabilistic models. The result of the reliability-based analysis is compared to the structural analysis as stated in valid standards, and derived recommendations are given for the probabilistic design of offshore foundations.