Untersuchungen zum Einfluss von Jack-Up Operationen auf Pfahlgründungen von Offshorestrukturen (JOPO)

Das Vorhaben zielt darauf ab, den Einfluss von sogenannten Jack-Up Operationen auf Pfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) zu untersuchen. Hintergrund und Relevanz: Die Offshorewindenergie hat sich als zentrales Element der globalen Energiewende etabliert. Die am häufigsten genutzten Gründungsstrukturen sind Monopiles und Jackets. Die Installation der Pfähle erfolgt in der Regel mit Hilfe von speziellen Errichterschiffen, den sogenannten Jack-Up Vessels. Diese Schiffe senken ihre Beine auf den Meeresboden ab, um die Plattform für eine stabile Arbeitsposition über den Meeresspiegel zu heben. An den Füßen befinden sich als Gründungselemente sogenannte Spudcans. Diese hinterlassen “Fußabdrücke” im Boden, die das Tragverhalten der Gründungsstruktur in der Nähe beeinflussen können. Bisherige Studien haben sich vor allem mit den Auswirkungen von Jack-Up Operationen auf Offshorestrukturen im Öl- und Gasbereich beschäftigt. Dabei wurden die zusätzlichen Belastungen untersucht, die durch das Absetzen von Spudcans neben bestehenden Pfahlgründungen entstehen. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Operationen die Pfahlgründungen zusätzlich beeinflussen und deren Bettungssteifigkeit verändern. Das vorliegende Forschungsprojekt soll die Auswirkungen von Jack-Up Operationen auf die dynamischen Eigenschaften von Pfahlgründungen für Offshorewindenergieanlagen untersuchen, insbesondere hinsichtlich der Systemsteifigkeit und Eigenfrequenz der Strukturen. Diese Faktoren sind maßgebend für die Lebensdauer und Betriebssicherheit der Anlagen. Ziel ist es, ein besseres Verständnis für diese Effekte zu entwickeln und präzisere Prognosen zur Lebensdauer von OWEA zu ermöglichen. Das Forschungsprojekt ist in mehrere Arbeitspakete (AP) unterteilt. Zunächst wird ein Referenzsystem entwickelt, das auf realen OWEA basiert und als Grundlage für numerische Modelle dient. Diese Modelle sollen die Effekte von Jack-Up Operationen auf die Gründungsstrukturen simulieren. In Modellversuchen werden anschließend die numerischen Ergebnisse validiert, bevor eine umfassende Parameterstudie durchgeführt wird. Darauf aufbauend soll ein Bemessungsansatz entwickelt werden, der den Einfluss von Jack-Up Operationen berücksichtigt und in die Praxis umgesetzt werden kann. Das Projekt strebt an, präzisere Modelle zur Vorhersage der Auswirkungen von Jack-Up Operationen auf Offshore-Pfahlgründungen zu entwickeln. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zu verbesserten Designrichtlinien führen und somit die Sicherheit, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit von Offshorewindenergieanlagen erhöhen.