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Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren. Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur Sensitivität und Robustheit des beschriebenen Schadensindikators durchgeführt. Dazu sind zunächst an einem Labormodell mittels künstlich und reversibel eingebrachter Schäden grundlegende Analysen zu den Einflüssen signal- und verfahrensinhärenter Kenngrößen durchgeführt worden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde im Anschluss mittels numerischer Analysen das Antwortverhalten von OWEA simuliert und der entwickelte Algorithmus zur Schadensdetektion an den so realisierten Datensätzen angewendet. Anhand der Ergebnisse der Arbeit wird aufgezeigt, dass, vorausgesetzt die Windenergieanlage befindet sich in Parkposition, eine Detektion von schon geringen Schäden an Gründungsstrukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist.

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Rolf Katzenbach, Ulvi Arslan, Christian Moormann, Gert König, Dimitri Soukhov, Carsten Ahner
Richtlinie für den Entwurf, die Bemessung und den Bau von kombinierten Pfahl-Platten-Gründungen (KPP)
Bauforschung, Band T 2907
2000, 170 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP) ist ein Gründungskonzept, bei dem als Verbundkonstruktion die gemeinsame Wirkung der beiden Gründungselemente Fundamentplatte und Pfähle bei der Einleitung von Bauwerkslasten in den Baugrund genutzt wird. Obgleich das Gründungskonzept der KPP in der Praxis aufgrund der systemimmanenten Vorteile verstärkt eingesetzt wird, existierte bislang für diese Gründungsform kein allgemein anerkanntes Bemessungs- und Nachweiskonzept. Ziel war daher, für die KPP das gleiche Sicherheitsniveau zu erreichen wie für eine Flächengründung gemäß DIN 1054 Abs. 4 bzw. für eine Pfahlgründung nach DIN 1054 Abs.5. Zur Klärung der das Tragverhalten von Kombinierten Pfahl-Plattengründungen prägenden Interaktionseinflüsse zwischen den einzelnen Elementen einer KPP wurden umfangreiche numerische Variantenuntersuchungen mit einem auf der Finite-Elemente-Methode basierenden Kontinuumsmodell und unter Einsatz eines elasto-plastischen Bodens durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Berechnungen und im Abgleich mit den Erkenntnissen aus der messtechnischen Begleitung ausgeführter Kombinierter Pfahl-Plattengründungen wurde eine veröffentlichungsreife Richtlinie für den Entwurf, die Bemessung und den Bau von Kombinierten Pfahl-Plattengründungen (KPP) konzipiert.

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Gert Koenig, Shengwei Tang
Kostenguenstige Bauwerk-Isolierung gegen Bodenerschuetterungen durch gezielte Nutzung der Bodenverfluessigung
Bau- und Wohnforschung
1988, 248 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Es wird angestrebt, durch ein Grundstudium die Isolierungsmethode der Bodenverflüssigung zur Untersuchung. Das geeignete Isolierungsmaterial, die Eigenschaften des Materials und des Isolatorelementes und die Reaktion des gesamten Bauwerk-Isolator-Systems sind experimentell zu ermitteln. Die rechnerischen Grundlagen für weitere Forschungsarbeiten sowie die praktischen Anwendung sind vorzustellen. Das Forschungsvorhaben wurde hauptsächlich experimentell durchgeführt. Durch die bodenmechanische Untersuchung wurde das für das Ziel geeignete Material gesucht und dessen Eigenschaften getestet. Durch die Versuche für Isolatorelemente auf einem Rütteltisch wurden die Eigenschaften des Isolators und die Konstruktion des Systems mit gefülltem Boden ausgetestet. Die Systemreaktion und der Isolierungseffekt wurden durch Systemversuche mit und ohne Isolator auf dem Rütteltisch durchgeführt. Ein mit Bentonit vergüteter feiner Rheinsand mit einer Lagerungsdichte um 30% erfüllte die wesentliche Anforderung an das Isolierungsmaterial. Die Materialeigenschaften - gewonnen aus Material- und Elementversuchen - sind nahezu übereinstimmend. Der Vergleich der Reaktion in den isolierten und nicht isolierten Systemversuchen zeigt die deutliche Reduzierung der Beanspruchung durch Aktivierung des Isolierungssystems. Wegen der einfachen Konstruktion des Systems, des billigen Materials und des sehr geringen Wartungsbedarfs wird das Isolationssystem ein kostengünstiges sein. (-y-)

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Ermittlung der dynamischen Fliessgrenze verschiedener Fluessigkeitstypen - vorzugsweise Bentonitsuspensionen - durch Extrapolation des zeitlichen Verlaufs der mit dem Pendelgeraet gemessenen thixotropen Verfestigung auf die Zeit 0 und Vergleich dieser Wer. te mit dem Stagnationsgradienten
1981, 73 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Dei verschiedenen Begriffe fuer die Fliessgrenze und die Begriffe Druckgefaelle sowie Stagnationsgradient werden erklaert. An verschiedenen Bentoniten wird die thixotrope Verfestigung in Abhaengigkeit von der Zeit untersucht. Die ausgefuehrten Versuche bestaetigen die Richtigkeit der abgeleiteten Beziehung zwischen Druckgefaelle und Fliesgrenze. Sie erlauben die Bestimmung einer in dieser Beziehung noch offenen Proportionalitaetskonstanten. Der Zusammenhang zwischen dynamischer Fliessgrenze und Stagnationsgradient wird untersucht. Die gemessenen wirksamen Fliesgrenzen werden angegeben. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Meißner, Simon; Michael, Joachim; Kies, Maximilian; Cronen, Bernd
Bauvorhaben FOUR: Deckelbauweise mit einer Kombinierten Schlitzwand?Pfahl?Plattengründung
Geotechnik, 2020

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Bjerre Nielsen, Martin; Fisker Jensen, Jacob; Harper, Christopher; Skovbjerg Knudsen, Lennart; Refstrup Pedersen, Ronnie
State?of?the?art framework for design of offshore wind jacket foundations
Steel Construction, 2019

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Gallemann, Thomas
Brückenbauwerk in bewegtem Rutschhang. Geodätisches und geotechnisches Monitoring einer Brücke über die Isar
VDVmagazin, 2018

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Kissel, Wolfgang; Toker, Engin; Reul, Oliver
Geotechnische Aspekte beim Bau der Großforschungsanlage FAIR
Bautechnik, 2017

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Dührkop, Jan; Borstel, Thomas von; Pucker, Tim; Nielsen, Martin Bjerre
Influence of soil and structural stiffness on the design of jacket type substructures
Stahlbau, 2016

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Highlights aus dem Programm 2022