Großversuche an Rammpfählen zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung und Standzeit

Im Rahmen mehrerer vom Bundesumweltministerium geförderter Forschungsvorhaben untersucht die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft das Tragverhalten von zyklisch lateral und axial belasteten Rammpfählen für Offshore-Windkraftanlagen. Neben Modellversuchen im Labor werden hierbei auch Großversuche durchgeführt. In diesem Beitrag wird das neu erstellte Testfeld der BAM zur Prüfung von Pfählen in Horstwalde vorgestellt. In den laufenden Großversuchen werden Parameter wie Tragfähigkeitsminderung infolge zyklisch-axialer Lasten im Druck- und Zugbereich sowie die Zunahme von Tragfähigkeiten durch sogenannte Anwachseffekte untersucht. Bezüglich der zyklischen Belastungen werden insbesondere als unsicher anzunehmende Wertepaare in den derzeit verwendeten Interaktionsdiagrammen betrachtet, wobei hier das Hauptaugenmerk aber nicht nur auf dem Versagen des Pfahls, sondern auch auf der Ermittlung der Resttragfähigkeit nach definierten Zyklenzahlen liegt. Im Beitrag werden erste Ergebnisse zu den Anwachseffekten präsentiert und mit Ergebnissen aus der Literatur verglichen. Des Weiteren werden das Versuchsprogramm zu den zyklisch axial belasteten Pfählen vorgestellt und erste Ergebnisse gezeigt. In einem Ausblick werden weitere Ziele des Forschungsvorhabens beschrieben. Hierzu gehören die Validierung und Kalibrierung eines existierenden Modells zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung auf der Grundlage aktueller Messdaten am Pfahl.

Large-scale tests on driven piles for the investigation of pile capacity under cyclic loading and ageing effects.
The cyclic behaviour of axially and laterally loaded piles for the foundation of offshore wind turbines is being investigated by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) in the frame of several research projects funded by the German Federal Ministry for the Environment and carried out in cooperation with industrial and academic partners. To this end, physical model tests in reduced scale as well as large scale field tests are being performed. This paper presents the new pile testing facility in the BAM's testing site at Horstwalde. The large-scale tests being performed there are aiming at the pile capacity degradation due to cyclic axial loading (both in tension and compression) as well as at the investigation of the capacity gains due to ageing effects (pile setup). Concerning the cyclic loading, the investigations have been mainly focused on special load combinations where there is little experience and where current interaction diagrams are loosely defined. However, the aim of the tests was not the cyclic failure, but rather the assessment of the post-cyclic capacity after the application of a pre-defined number of load cycles. Here, the testing program is summarised and some key results from the first testing campaign are discussed. The paper also presents some preliminary results concerning the capacity gains through ageing and compares them to previous experience from the literature. Finally, the paper gives an outlook on further goals of the current research projects, including the validation and calibration of a design model for the cyclic capacity of piles based on measured data from real piles.