Influence of soil and structural stiffness on the design of jacket type substructures

The detailed design of jacket type substructures for offshore wind turbines involves an iterative load calculation process in which structural properties and loads are exchanged between the turbine vendor and the substructure designer. Structural and soil stiffness in particular play an important role as they directly influence the magnitude of loads in the ultimate and fatigue limit state. The well established procedures for monopiles cannot be directly adopted for jackets. Ramboll has conducted extensive sensitivity studies on how global and local loads change when stiffness is adjusted during the design process. The main findings are presented in this paper. These form the basis for some recommendations on how the design and load iteration process for jackets can be planned in order to achieve an optimal substructure design with a limited number of full load iterations. So-called “Mini-Load-Iterations”, in which only a reduced number of time series is simulated, play an important role in this process.

Zum Einfluss der Boden- und Struktursteifigkeit auf die Bemessung von Jacket-Gründungen.
In der Ausführungsplanung von Jacket-Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen spielen die Lastiterationen, in denen Strukturdaten und Lasten zwischen dem Turbinenlieferanten und dem Fundamentplaner ausgetauscht werden, eine entscheidende Rolle. Insbesondere die Steifigkeiten der Struktur und des Bodens haben einen direkten Einfluss auf die Größe der Lasten in den unterschiedlichen Komponenten der Struktur - sowohl im Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch für den Betriebsfestigkeitsnachweis. Ein etabliertes und funktionierendes Verfahren der iterativen Lastberechnung existiert für Monopile-Gründung. Es ist jedoch nicht direkt auf Jacket-Gründungen übertragbar. Ramboll hat eine Vielzahl an Sensitivitätsstudien durchgeführt, um den Einfluss sich während des Bemessungsprozesses ändernder Steifigkeiten auf globale und lokale Lasten zu untersuchen. Die wesentlichen Ergebnisse sind in diesem Beitrag zusammengestellt und dienen als Basis für Empfehlungen, wie die Bemessung und die Lastiterationen geplant werden sollten, um am Ende ein optimales Fundament zu erhalten bei einer möglichst geringen Anzahl von vollen Lastiterationen. Sogenannte Mini-Lastiterationen, bei denen nur wenige Lastfälle simuliert werden, spielen hierbei eine entscheidende Rolle.