TY - CONF A1 - Rücker, Werner A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven ED - Savidis, S.A. T1 - Ermittlung der Tragfähigkeit von Offshore Rammpfählen unter zyklischer Belastung - Modellversuche, Großversuche, numerische Verfahren T2 - 8. Hans Lorenz Symposium CY - Berlin, Germany DA - 2012-10-11 PY - 2012 SN - 978-3-8440-1377-1 SN - 0342-3905 N1 - Serientitel: Veröffentlichungen des Grundbauinstitutes der Technischen Universität Berlin – Series title: Veröffentlichungen des Grundbauinstitutes der Technischen Universität Berlin IS - 60 SP - 311 EP - 329 PB - Shaker AN - OPUS4-27178 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Georgi, Steven A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Rücker, Werner ED - Lutz, B. ED - Möller, G. ED - Rücker, Werner ED - Schiefelbein, N. T1 - Ermittlung von Beanspruchung und Verformungen von Pfahlgründungen - Messverfahren und Applikation N2 - Vor dem Hintergrund einer angestrebten größeren Unabhängigkeit der Energieversorgung von fossilen Energieträgern hat die Windenergie in den letzten Dekaden zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dabei wird insbesondere die Energiegewinnung offshore in der Deutschen Nordsee, auf Grund dort vorhandener stetiger Winde und sinkender Akzeptanz von Windkraftanlagen an Land, forciert. Im Hinblick auf die Gründung dieser Anlagen wird technisches Neuland betreten. Angesichts von Wassertiefen bis über 25 m erhalten aufgelöste Gründungsstrukturen wie Tripod und Jacket oft den Vorzug vor Monopiles. Letztere waren wegen der geringen Produktions- und Installationskosten, der bisher am häufigsten angewandte Gründungstyp in flacheren Gewässern. Monopile- und Mehrpfahlgründung unterscheiden sich wesentlich im Abtrag der Belastung durch Beanspruchungen aus Wind und Wellen in den umgebenden Baugrund. Während beim Monopile die zyklischen Momente über laterale Bettung abgetragen werden, entstehen an den Mehrpfahlgründungen axiale Zug- und Druckbelastungspaare in gegenüberliegenden Pfählen. Die zyklischen Belastungen von Monopiles sind demnach hauptsächlich in lateraler Richtung zu erwarten, während für Mehrpfahlgründungen die zyklische Belastung einen überwiegend axialen Charakter aufweist. Die zyklischen axialen Lasten in den Pfählen der Mehrpfahlgründungen können die axialen Tragfähigkeiten insbesondere am Pfahlmantel reduzieren und damit evtl, zu einem Versagen der Gründung führen. T2 - Messen im Bauwesen 2014 - Neue Messtechnik und Anwendungsfälle CY - Berlin, Germany DA - 04.03.2014 KW - Zyklik KW - Pfahl KW - Tragfähigkeit KW - Dehnungsmessung PY - 2014 SN - 978-3-9815944-7-8 SP - 97 EP - 108 AN - OPUS4-30486 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire T1 - Großmaßstäblicher Versuchsstand für zyklisch axial belastete Pfähle N2 - Offshore-Pfähle in Mehrpfahlgründungsstrukturen wie Jacket-Gründungen müssen nach der Rammung überwiegend zyklisch axialen Belastungen widerstehen. Die Abmessungen der Pfähle werden sowohl von der inneren Tragfähigkeit und dem Ermüdungsverhalten des Stahlquerschnittes als auch von der äußeren Tragfähigkeit und der Pfahl-Boden-Interaktion bestimmt. Aufgrund der großen Zahl von Pfahlgründungen, die für aktuelle und zukünftige Windparkprojekte benötigt werden, besteht ein dringender Bedarf, die Dimensionierung und die damit verbundenen Kosten des Einzelpfahles zu optimieren. Bezüglich der Pfahltragfähigkeit sind wichtige aktuelle Forschungsthemen eine mögliche Traglaststeigerung durch Anwachsen und die geeignete Abschätzung der zyklischen Degradation. Zur Untersuchung beider Effekte wurde eine großmaßstäbliche Versuchsanlage auf dem Testgelände BAM TTS in Horstwalde nahe Berlin errichtet. Auf diesem Versuchsfeld können große Stahlrohrammpfähle zyklisch druck- und zugbelastet werden. Zudem kann die Untersuchung von Alterungseffekten durch zeitlichen Versatz zwischen den Messkampagnen untersucht werden. Erste Ergebnisse zeigen einen Anstieg der Pfahltragfähigkeit bis zu ca. 60 % nach einer Standzeit von ca. 18 Monaten. Für die Degradation der Tragfähigkeit der zyklisch belasteten Pfähle zeigen die ersten vorläufigen Ergebnisse ein zum Teil unerwartetes Verhalten. Zusätzliche Untersuchungen werden derzeit zur weiteren Abklärung durchgeführt. KW - Stahlpfahl, gerammt KW - Offshore-Gründung KW - Anwachsen KW - Feldversuch KW - Tragfähigkeit KW - Rammung KW - Offshore foundation KW - Increase KW - Field test KW - Bearing capacitiy KW - Driving Versuche - Experimental set-ups KW - Berechnungs- und Bemessungsverfahren - Analysis and calculation KW - Stahlhochbau - Steel buildings KW - Mast- und Turmbau - Masts and towers KW - Stahlwasserbau - Steel structures for hydraulic engineering KW - Steel pile, driven in PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.201430005 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 83 IS - Suppl. 1 (Erneuerbare Energien) SP - 26 EP - 32 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-30898 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rücker, Werner A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven T1 - Großversuche an Rammpfählen zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung und Standzeit N2 - Im Rahmen mehrerer vom Bundesumweltministerium geförderter Forschungsvorhaben untersucht die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft das Tragverhalten von zyklisch lateral und axial belasteten Rammpfählen für Offshore-Windkraftanlagen. Neben Modellversuchen im Labor werden hierbei auch Großversuche durchgeführt. In diesem Beitrag wird das neu erstellte Testfeld der BAM zur Prüfung von Pfählen in Horstwalde vorgestellt. In den laufenden Großversuchen werden Parameter wie Tragfähigkeitsminderung infolge zyklisch-axialer Lasten im Druck- und Zugbereich sowie die Zunahme von Tragfähigkeiten durch sogenannte Anwachseffekte untersucht. Bezüglich der zyklischen Belastungen werden insbesondere als unsicher anzunehmende Wertepaare in den derzeit verwendeten Interaktionsdiagrammen betrachtet, wobei hier das Hauptaugenmerk aber nicht nur auf dem Versagen des Pfahls, sondern auch auf der Ermittlung der Resttragfähigkeit nach definierten Zyklenzahlen liegt. Im Beitrag werden erste Ergebnisse zu den Anwachseffekten präsentiert und mit Ergebnissen aus der Literatur verglichen. Des Weiteren werden das Versuchsprogramm zu den zyklisch axial belasteten Pfählen vorgestellt und erste Ergebnisse gezeigt. In einem Ausblick werden weitere Ziele des Forschungsvorhabens beschrieben. Hierzu gehören die Validierung und Kalibrierung eines existierenden Modells zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung auf der Grundlage aktueller Messdaten am Pfahl.----------------------------------------------------------------------------------------------- Large-scale tests on driven piles for the investigation of pile capacity under cyclic loading and ageing effects. The cyclic behaviour of axially and laterally loaded piles for the foundation of offshore wind turbines is being investigated by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) in the frame of several research projects funded by the German Federal Ministry for the Environment and carried out in cooperation with industrial and academic partners. To this end, physical model tests in reduced scale as well as large scale field tests are being performed. This paper presents the new pile testing facility in the BAM's testing site at Horstwalde. The large-scale tests being performed there are aiming at the pile capacity degradation due to cyclic axial loading (both in tension and compression) as well as at the investigation of the capacity gains due to ageing effects (pile setup). Concerning the cyclic loading, the investigations have been mainly focused on special load combinations where there is little experience and where current interaction diagrams are loosely defined. However, the aim of the tests was not the cyclic failure, but rather the assessment of the post-cyclic capacity after the application of a pre-defined number of load cycles. Here, the testing program is summarised and some key results from the first testing campaign are discussed. The paper also presents some preliminary results concerning the capacity gains through ageing and compares them to previous experience from the literature. Finally, the paper gives an outlook on further goals of the current research projects, including the validation and calibration of a design model for the cyclic capacity of piles based on measured data from real piles. PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1002/gete.201200021 SN - 0172-6145 SN - 1865-7362 SN - 2190-6653 VL - 36 IS - 2 SP - 77 EP - 89 PB - VGE Verl. GmbH CY - Essen AN - OPUS4-29517 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire T1 - Large-scale testing facility for cyclic axially loaded piles N2 - Offshore piles have to withstand predominantly cyclic axial loads when they are installed in multi-pile configurations, as in jacket foundations. The dimensions of the pile are governed by both the internal capacity and the fatigue behaviour of the steel cross-section as well as by its external capacity in the pile-soil interaction. Owing to the large numbers of piled foundations required for current and future offshore wind farms, there is an urgent need to optimize the dimensions and related costs of single piles. With regard to the pile capacity, two major topics of research are the determination of possible capacity gains due to pile ageing effects and proper consideration of cyclic degradation. In order to investigate both effects, a large-scale testing facility has been constructed at the BAM TTS site in Horstwalde near Berlin. This open-air facility allows large tubular driven piles to be loaded cyclically in both tension and compression while studying the ageing effects by introducing delays between the testing campaigns. First results already show a moderate increase in pile capacity over time. Concerning the anticipated capacity degradation of cyclically loaded piles, preliminary results show an unexpected behaviour. Additional tests are currently being conducted for further clarification. KW - Steel driven piles KW - Offshore foundations KW - Cyclic axial loading KW - Pile ageing KW - Large-scale field testing PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1002/stco.201310028 SN - 1867-0520 SN - 1867-0539 VL - 6 IS - 3 SP - 200 EP - 206 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-29535 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner T1 - On the quasi-static granular convective flow and sand densification around pile foundations under cyclic lateral loading N2 - The saturated sand surrounding an offshore pile foundation under quasi-static cyclic lateral load can show the physical phenomena of macromechanical densification and convective granular flow. Based on the results from physical model tests at different geometrical scales, this paper provides a certain quantification of such phenomena and discusses their causes and consequences. The progressive sand densification leads to subsidence of the soil surface and a significant stiffening of the pile behaviour. Conversely, the ratcheting convective motion of two closed cells of soil beneath the pile-head is responsible for an endless grain migration at the soil surface, the inverse grading of the convected material and a direct shear of the sand at the distinct boundary of the revolving soil domain. In this respect, and from a macromechanical perspective considering the soil as a continuum, it appears that the convecting material tends to follow gradient lines of shear stress during its ratcheting motion. Concluding the paper, the practical relevance of these phenomena and their extrapolation to other conditions are briefly discussed. KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic loading KW - Ratcheting KW - Granular convection KW - Densification PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1007/s10035-011-0305-0 SN - 1434-5021 SN - 1434-7636 VL - 14 IS - 1 SP - 11 EP - 25 PB - Springer CY - Berlin ; Heidelberg AN - OPUS4-25405 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Baeßler, Matthias A1 - Johnsen, Björn ED - Durstewitz, M. ED - Lange, B. T1 - Please Avoid Tilting - Application-Oriented Design and Monitoring Model for Foundation Structures Subjected to Cyclic Loads N2 - A great deal is possible, even on the seabed. Together, wind and waves shake the foundations of the offshore wind turbines. "ere is also the “normal” current and ebb and #ow of the tides that are so distinctive in the North Sea. Pore water pressure can also occur on the seabed, loosening it. Where monopiles are involved, the worst case is that the stability of the whole turbine can be altered – even if such a monopile rammed into the seabed has a diameter of up to eight metres. Over half the planned offshore wind turbines in the North and Baltic Seas are to have monopile foundations, and over 40 % are to have multi-pile foundations, designed for example as a tripod. "is is why pile foundations and their loads deserve special attention. For one thing above all is to be avoided in plant operations, and that is the risk of turbine tilt. KW - Pile foundations KW - Offshore wind turbines KW - Cyclic loads PY - 2017 SN - 978-3-662-53178-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-53179-2 SP - 53 EP - 59 PB - Springer AN - OPUS4-39340 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven A1 - Rücker, Werner T1 - Porenwasserdruckaufbau und Bodenentfestigung um Pfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen N2 - Die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen erfordert oft die Installation von Stahl-Pfählen mit großem Durchmesser, entweder als Monopile- oder Mehrpfahl-Konfiguration (Jacket, Tripod, usw.). In dieser Veröffentlichung werden die Auswirkungen einer zyklischen lateralen Belastung auf Offshore-Pfahlgründungen untersucht. Hierbei wird besonderes Augenmerk auf die Entwicklung des Porenwasserdrucks im umgebenden gesättigten Boden gelegt. Es wird gezeigt, dass der progressive Aufbau von Porenwasserdruck zu erheblichen Veränderungen des Verhaltens der Gründung unter externer Belastung führen kann, die die Stabilität bzw. Gebrauchstauglichkeit der Anlage potenziell gefährden. Dazu werden auch einige Effekte, die während eines realistischen Sturms von moderater Stärke entstehen, untersucht. Die transiente Abminderung der Gründungssteifigkeit wird hierbei thematisiert. Die genannten Aspekte wurden von den Autoren mittels eines gekoppelten zweiphasigen numerischen Modells der Offshore-Gründung untersucht. Das verwendete Stoffgesetz für den Boden, im Rahmen der Theorie der verallgemeinerten Plastizität, kann wichtige Merkmale von zyklischem Bodenverhalten reproduzieren, wie z. B. die Tendenz zu einer fortschreitenden Verdichtung unter zyklischer Belastung, die für Verflüssigungsphänomene unter undränierten Bedingungen verantwortlich ist. Die Notwendigkeit der Verwendung eines solchen Ansatzes wird hier anhand von Vergleichsberechnungen mit einem einfacheren Stoffmodell bzw. mit einem ungekoppelten Modell erörtet. Abschließend werden einige Implikationen der untersuchten Fragenstellungen für die praktische Bemessung von Offshore-Monopiles diskutiert und spezifische Empfehlungen gegeben.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- For the installation of wind turbines in the offshore environment and their foundation in the seabed it is customary to employ large-diameter steel piles, either in monopile or multi-pile configurations (jacket, tripod, etc. ...). The effects of cyclic lateral loading on the offshore piles and particularly the possibility of a progressive accumulation of residual pore water pressure within the saturated embedding soil are discussed in this article. Here it is shown that this can lead to significant changes of their behaviour under external loading, which can potentially compromise the foundation's stability or serviceability. Furthermore, some of the singular effects arising during a realistic storm of moderate magnitude as well as their potential for transient damages to the foundation's stiffness are addressed in the paper. For the investigation of these phenomena the authors have employed a coupled bi-phasic analytical model of the offshore foundation. The constitutive model employed for the seabed, in the frame of the theory of Generalized Plasticity, can reproduce some complex features of cyclic soil behaviour such as the tendency for a progressive densification under cyclic loading, which is responsible for the soil liquefaction phenomena in undrained conditions. Finally, some implications and specific recommendations for the design of offshore monopiles in the frame of the limit states are provided. KW - Porenwasserdruckaufbau KW - Offshore-Pfahlgründung KW - Belastung KW - Zyklische KW - Pore pressure build-up KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic loading PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/bate.201200031 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 SN - 0932-8351 VL - 89 IS - 9 SP - 585 EP - 593 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-26981 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Baeßler, Matthias A1 - Johnsen, Björn ED - Durstewitz, M. ED - Lange, B. T1 - Schieflagen bitte vermeiden N2 - Vieles ist möglich, auch auf dem Meeresboden. Wind und Wellen rütteln gemeinsam an der Gründung, den Fundamenten der Offshore-Windenergieanlagen. Hinzu kommen die „ganz normale“ Strömung sowie die in der Nordsee besonders ausgeprägten Gezeiten von Ebbe und Flut. Zudem kann am Meeresboden Porenwasserüberdruck entstehen, der den Boden lockern und im schlimmsten Fall bei Monopiles die Stabilität der gesamten Anlage ändern kann. Selbst wenn ein solcher in den Meeresboden gerammter Pfahl bis zu 8 Meter Durchmesser hat. Über die Hälfte der geplanten Offshore-Anlagen in Nord- und Ostsee werden mit Ein-Pfahl-Gründungen geplant, über 40 % sollen als Mehrpfahl-Gründungen, zum Beispiel als Tripod, ausgeführt werden. Von daher verdienen Pfahlgründungen und ihre Belastungen besondere Aufmerksamkeit. Denn eines gilt es im Anlagenbetrieb unbedingt zu vermeiden: Eine drohende Schiefstellung der Anlage KW - Windenergie KW - Offshore KW - Pfahlgründungen PY - 2016 SN - 978-3-658-09782-0 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-09783-7 SP - 53 EP - 59 AN - OPUS4-39344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven A1 - Rücker, Werner ED - Triantafyllidis, T. T1 - Special issues for the coupled transient simulation of laterally loaded offshore piles and novel experimental findings T2 - Workshop Gründung von Offshore-Windenergieanlagen CY - Karlsruhe, Germany KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic lateral load KW - Pore pressure accumulation KW - Model testing PY - 2010 SN - 0453-3267 IS - 172 SP - 117 EP - 138 CY - Karlsruhe AN - OPUS4-24496 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -