SFB "Offshore-Megastrukturen"

Beschreibung:

Ziel des Arbeitspakets ist die experimentelle Untersuchung des Verhaltens einer Schwergewichtsgründung auf Sandboden unter kombinierter Vertikalkraft- und Horizontalkraft-/Biegemomentbelastung im Modellmaßstab. Im Ergebnis soll sowohl die Entwicklung von Porenwasserüberdrücken, resultierend in einer Tragfähigkeitsreduktion unter teildränierter Belastung, als auch die Verformungsakkumulation unter dränierter Belastung bei unterschiedlichen Randbedingungen beobachtet werden.

Der geplante Edelstahlversuchsbehälter besitzt einen Durchmesser von 1,5 m und eine absolute Höhe von 1,5 m. Randeinflüsse sind durch diese Abmessungen minimiert. Etwaige Einflüsse sind durch am Behälterrand angeordnete Erddrucksensoren messbar. Der vorgesehene Feinsand weist ähnliche mechanische Eigenschaften wie Nordseesand und eine relativ geringe Durchlässigkeit auf. Im unteren Bereich des Containers befinden sich ein Kiesfilter mit einem Trennvlies sowie ein Zuflussbereich zur Aufbringung eines aufwärts gerichteten hydraulischen Gradienten. Die Zielgrößen der Versuche sind zum einen die Verformung der Struktur und zum anderen der sich akkumulierende Porenwasserüberdruck. Den kurzen Dränwegen im Modell, die eine Porenwasserüberdruckakkumulation nicht begünstigen, soll über eine relativ hohe, aber immer noch Trägheitseffekte ausschließende Belastungsfrequenz entgegengewirkt werden. Außerdem soll mit der Zugabe von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) zum im Versuchsstand verwendeten Wasser experimentiert werden.

Die geplante Sohlspannung von 10 kPa wird über das Eigengewicht in Form von Gewichtsplatten realisiert. Die horizontale Last wird über eine Lastexzentrizität mit einem elektromechanischen Servo-Prüfzylinder eingeleitet. Die Belastung erfolgt mit 1.000 Zyklen. Dabei ist in der dränierten Versuchsreihe eine Frequenz von ca. 0,5 Hz geplant. Im Rahmen der teildränierten Versuche ist eine Frequenz zwischen 1 Hz und maximal rund 3 Hz für eine ausreichende Porenwasserüberdruckakkumulation vorgesehen. In diesem Frequenzbereich kann die Berücksichtigung von Trägheitseffekten noch vernachlässigt werden. Die laterale Verschiebung sowie die Schiefstellung der Struktur werden über drei höhenverstellbare optische Wegsensoren berührungslos gemessen. Unterhalb der Gründung sind zwei Erddruckmodellsensoren (Durchmesser 3 cm) angebracht, um die Bettungsspannung einschätzen zu können.