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Weiterempfehlung
März 2017
Malte Gottschalk
Zur Beultragfähigkeit von Suction Buckets
In dieser Arbeit werden einerseits das typische Beulverhalten eines exemplarischen Suction Buckets numerisch analysiert und andererseits die Auswirkungen repräsentativer Imperfektionen auf die resultierenden Beulwiderstände und Versagensformen systematisch untersucht und bewertet. Untersuchungsbegleitend werden gleichzeitig Modellierungs- und Berechnungsempfehlungen für die Beullastermittlung von Suction Buckets im Lastfall "Installation" abgeleitet.
In dem eingesetzten FE-Strukturmodell wird die Lagerung durch den Baugrund mittels nichtlinearer Bodenersatzfederelemente realisiert, deren Kennlinien systemabhängig aus einem geotechnischen FE Modell entwickelt werden.
Die Untersuchungen am imperfekten System umfassen eigenformaffine und kollapsaffine Imperfektionen sowie Ringbeul- und Aufstandsimperfektionen, die jeweils mit mehreren Imperfektionsamplituden und Einbindetiefen der Mantelschale im Baugrund kombiniert werden. Die Untersuchungsergebnisse bilden die Basis für einen bewertenden Vergleich der Imperfektionsarten hinsichtlich ihrer Eignung für eine zuverlässige Abminderung des Beulwiderstands auf ein realistisches Niveau. Für das untersuchte Suction Bucket werden hierfür einzig eigenformaffine Imperfektionen als geeignet identifiziert.
Eine dominierende Rolle einzelner Imperfektionsformen, wie beispielsweise der 1. Beuleigenform, kann nicht festgestellt werden. Insgesamt ist eine große Variantenvielfalt "anregender" Imperfektionsformen zielführender als die Suche nach der "ungünstigsten" Imperfektion. Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass für eine zuverlässige Ermittlung der unteren Grenze der Beulwiderstände zwingend mehrere Imperfektionsformen und amplituden zu berücksichtigen sind.
In dem eingesetzten FE-Strukturmodell wird die Lagerung durch den Baugrund mittels nichtlinearer Bodenersatzfederelemente realisiert, deren Kennlinien systemabhängig aus einem geotechnischen FE Modell entwickelt werden.
Die Untersuchungen am imperfekten System umfassen eigenformaffine und kollapsaffine Imperfektionen sowie Ringbeul- und Aufstandsimperfektionen, die jeweils mit mehreren Imperfektionsamplituden und Einbindetiefen der Mantelschale im Baugrund kombiniert werden. Die Untersuchungsergebnisse bilden die Basis für einen bewertenden Vergleich der Imperfektionsarten hinsichtlich ihrer Eignung für eine zuverlässige Abminderung des Beulwiderstands auf ein realistisches Niveau. Für das untersuchte Suction Bucket werden hierfür einzig eigenformaffine Imperfektionen als geeignet identifiziert.
Eine dominierende Rolle einzelner Imperfektionsformen, wie beispielsweise der 1. Beuleigenform, kann nicht festgestellt werden. Insgesamt ist eine große Variantenvielfalt "anregender" Imperfektionsformen zielführender als die Suche nach der "ungünstigsten" Imperfektion. Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass für eine zuverlässige Ermittlung der unteren Grenze der Beulwiderstände zwingend mehrere Imperfektionsformen und amplituden zu berücksichtigen sind.
Schlagwörter: Schalenbeulen; Stahl; Suction Bucket; Stabilität; Imperfektionen; Offshore-Windenergie
Schriftenreihe des Instituts für Stahlbau der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann, Hannover
Band 33
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