Kolkentwicklung an einem Monopile infolge kurzkämmigen Seegangs und Strömung (PDF)

Masterarbeit aus dem Jahr 2017 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,3, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Sprache: Deutsch, Abstract: Windparks in Nord- und Ostsee gewinnen für die Energiewende in Deutschland zunehmend an Bedeutung. Erfahrungsgemäß erreichen Offshore-Windenergieanlagen aufgrund von kontinuierlich hohen Windgeschwindigkeiten eine größere Auslastung als Anlagen im Binnenland. Hinsichtlich veränderlicher Wellen- und Strömungsbelastung auf hoher See nimmt die Frage nach der Kolkbildung bei der Planung der Gründungsstrukturen dementsprechend eine wichtige Rolle ein. Kolk kann die Stabilität und Eigenfrequenz der Anlagen negativ beeinflussen. Die Berücksichtigung der Kolkbildung ohne Betrachtung der natürlichen Umgebungseinflüsse kann bei der Bemessung jedoch zu sehr unwirtschaftlichen Abmessungen der Gründungen führen und auch ein Kolkschutz würde entsprechenden Wartungsaufwand verursachen.

Innerhalb dieser Arbeit sollten daher die Auswirkungen sich ändernder Verhältnisse auf die Kolkentwicklung untersucht werden, um eine wirtschaftliche und zuverlässige Bemessung von Gründungsstrukturen gewährleisten zu können. Im Zuge dessen sollte der Einfluss kurzkämmigen Seegangs eingehend analysiert werden, da die Auskolkung infolge langkämmiger Wellen und Strömung bereits in einer Vielzahl von experimentellen Studien Betrachtung gefunden hat. Gerade der kurzkämmige Seegang bietet jedoch eine bessere Annäherung an den natürlich vorkommenden Seegang in der Umgebung von Offshore-Windenergieanlagen, da sich kurzkämmige Wellen multidirektional (3D) und langkämmige Wellen lediglich unidirektional (2D) ausbreiten. Zur Kolkentwicklung unter kurzkämmigen Wellen und Strömung gibt es bislang allerdings nur vereinzelte theoretische Studien.

Vor diesem Hintergrund wurden hydraulische Modellversuche im 3D-Wellenbecken des Ludwig-Franzius-Instituts für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover am Standort Marienwerder durchgeführt. Zielsetzung war dabei die Untersuchung der Kolkentwicklung infolge veränderlicher Belastung aus kurzkämmigem Seegang und unidirektionaler, stationärer Strömung an einer Monopile-Gründungsstruktur unter live bed-Bedingungen.