Modellierung des Baugrunds fur die Simulation einer Windenergieanlage mit Modelica und ABAQUS

Masterarbeit aus dem Jahr 2010 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Geotechnik, Note: 1,0, Hochschule Bremen (Fraunhofer - Hochschule Bremen/ Institut Geotechnik Bremen), Sprache: Deutsch, Anmerkungen: Die Auslegung von Grundbauwerken für Offshore Windenergieanlagen stellt einen komplizierten Fall der Bauwerks- Bodeninteraktion dar und ist damit eins der schwierigsten Probleme des Bauingenieurwesens. Bei der Gründung mit einem Monopile wird der Lastabtrag in den Baugrund durch eine starke Interaktion zwischen Pfahl und Baugrund bestimmt. Bei komplexen Baugrundverhaltnissen kann diese Interaktion entweder durch halbemprische Verfahren, oder mit einem dreidimensionalen Finite Element Modell erfasst werden. , Abstract: Die Auslegung von Grundbauwerken für Offshore Windenergieanlagen stellt einen kompliziertenFall der Bauwerks- Bodeninteraktion dar und ist damit eins der schwierigstenProbleme des Bauingenieurwesens.Bei der Gründung mit einem Monopile wird der Lastabtrag in den Baugrund durch einestarke Interaktion zwischen Pfahl und Baugrund bestimmt. Bei komplexen Baugrundverhaltnissenkann diese Interaktion entweder durch halbemprische Verfahren, oder miteinem dreidimensionalen Finite Element Modell erfasst werden.In der vorliegenden Arbeit wird die Interaktion zwischen Pfahl und Baugrund mit Hilfeder p-y Methode nach American Petroleum Institute (API) modelliert. Dabei idealisierendie p-y Kurven die Last-Verschiebungskurven, welche aus großmaßtäblichen Feldversuchenbestimmt werden.Mit der Anwendung einer geeigneten mathematischen Systemmodellierung in der objektorientiertenModellierungssprache Modelica erfolgt die Simulation der Interaktion zwischenGrundbau und Pfahl nach American Petroleum Institute (API). Auf dieser Grundlagewird das Systemmodell mit der Simulationsumgebung Dymola erzeugt.Im Weiteren wird ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell für die Beschreibung derInteraktion zwischen Pfahl und Boden vorgestellt. Das mechanische Verhalten des Bodenswird mit dem elasto-plastischen Stoffgesetz nach MOHR-COUMLOMB beschrieben unddie Berechnung des Modells erfolgt mit der Software ABAQUS.Im Anschluss daran werden die Ergebnisse aus der Finite-Element-Analyse mit den Verschiebungswertendes Modelicamodells nach API verglichen und es wird gezeigt, dass dasModelicamodell als Basis für eine realitätsnahe Modellierung eingesetzt werden kann.