Sauginstallation Maritimer Strukturen (SIMS) - hydraulisch-mechanisch gekoppelte numerische Modellierung

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird die Installation von Suction-Buckets bzw. Suction-Caissons, welche mittels Unterdruck in den aus gesättigtem Sand oder geschichtetem Boden bestehenden Meeresboden eingebracht werden, deren Tragverhalten unter Berücksichtigung des Herstellungseinflusses sowie das mittels Überdruck unterstützte Herausziehen aus dem Meeresboden untersucht. Aufbauend auf existierenden Ergebnissen von Modellversuchen zum Einbring- und Herausziehvorgang sowie zum Tragverhalten werden ergänzende Modellversuche in der geotechnischen Zentrifuge des Center for Offshore Foundation Systems (COFS) an der University of Western Australia zur Untersuchung der Drainagebedingung des Bodens während der Einbringung und des Herausziehens durchgeführt. Durch numerische Simulationen des Einbring- und Herausziehvorgangs sowie des Tragverhaltens sollen die mechanisch-hydraulisch gekoppelten Prozesse in homogenen, rolligen und geschichtetem Böden besser verstanden werden und der Einfluss des Einbringvorgangs auf das spätere Tragverhalten untersucht werden. Zur Modellierung des mechanisch-hydraulisch gekoppelten Verhaltens von gesättigten Böden wird ein bereits am Institut des Antragstellers existierender Ansatz für die Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet. Zudem wird die Material-Point-Method (MPM) für Simulation zur Installation herangezogen. Da der Quellcode des verwendeten MPM-Programms dem Institut des Antragstellers vorliegt, kann dieser problemspezifisch modifiziert und erweitert werden. Die MPM-Modelle zur Simulation der Installation und die FEM-Modelle zur Simulation der Belastung werden validiert und für Parameterstudien zur Untersuchung verschiedener Einflüsse genutzt.

Stichworte

• Caisson-Gründung
• FEM
• Material Point Method
• Offshore-Gründung
• Suction Bucket

Publikationen

• Stapelfeldt, M.; Bienen, B; Grabe, J.: Advanced approaches for coupled deformation-seepage-analyses of suction caisson installation. In Proceedings of International Conference on Ocean Offshore & Artic Engineering (OMAE) 2017 in Trondheim/Norway, 2017.electronically published under OMAE2017-61378.
• Stapelfeldt, M.; Grabe, J.; Bienen, B.; Randolph, M.F., A. McNamara et al.: Centrifuge tests investigating the effect of suction caisson installation in dense sand on the state of the soil plug. In Proceedings of 9th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics (ICPMG) in London/UK, S. 559, 2018.
• Stapelfeldt, M.; Grabe, J., Grabe, J.: The advantages of suction bucket foundations regarding decommissioning and removal. In Proceedings of Conference on Maritime Energy (COME) 2017 in Hamburg/Germany, Jg. 38 von Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik und Baubetrieb der TU Hamburg, S. 195-208, 2017.