Tragverhalten von Groutverbindungen bei Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen

Groutverbindungen stellen ein zentrales Element von Offshore-Monopilegründungen dar. Die sichere Vermeidung von Schäden in der Betriebsphase ist über die Gefahrenabwehr hinaus auch von großem wirtschaftlichem Interesse. In diesem Beitrag wird auf wesentliche Aspekte des Lastabtrags eingegangen, deren numerische Analyse Entscheidungshilfen bei Entwurf und Auslegung entsprechender Konstruktionen liefern kann. Dabei wird auf Erfahrungen aus der Ausführungsplanung mehrerer in der Realisierungsphase befindlicher Projekte zurückgegriffen. Bei Konstruktionsformen ohne Schubrippen erfolgt die Momentenübertragung zwischen Transition Piece und Monopile über eine großräumige Schalentragwirkung, die mit vergleichsweise großen Relativverdrehungen der beteiligten Rohre einhergeht. Dabei treten jedoch kleinräumige Spannungskonzentrationen auf, die sich erst durch eine detaillierte Modellierung genauer erfassen lassen. Die unter gleichzeitiger Vertikal- und Biegebeanspruchung auch im Modell anzutreffenden Setzungen können durch die Ausbildung einer konischen Geometrie begrenzt werden. Bei der Einbeziehung von Schubrippen treten als Folge der Interaktion globaler und lokaler Effekte erhöhte Belastungen an den äußeren Schubrippen auf.

Structural behaviour of grouted connections for monopile foundations of offshore wind turbines.
Grouted connections are a central element of offshore monopile foundations. Reliable avoidance of damages during the operation stage is not only important for the prevention of hazards but also of strong economic interest. This article discusses the primary load bearing mechanisms. The numerical analysis of these mechanisms can provide decision guidance for the design and dimensioning of respective structures. This article draws on the experience with the detailed designs of several projects in the realisation phase. Connections without shear keys apply large-scale shell actions for the transfer of the bending moment between the transition piece and monopile. This goes along with comparatively large relative rotation between the two involved tubes. Only a very detailed model detects distinctive stress concentrations. The settlement observed under coexisting vertical force and bending moment can be limited by a conical geometry of the connection. By introducing shear keys, increased loads are observed for the outward positions due to the interaction of global and local effects.