Untersuchungen zur Kolkbildung beim Absenkvorgang eines Schwerkraftfundamentes

Infolge ihrer Einfachheit sind Schwergewichtsfundamente bei entsprechend vorliegenden geologischen Gegebenheiten die bevorzugte Gründungsmethode für Offshore-Bauwerke wie z. B. Windenergieanlagen oder Öl- und Gasplattformen.Hergestellt aus einer schweren Gründungsplatte aus Stahl oder Beton, zumeist gefüllt mit Ballastmaterial, widerstehen diese Gründungselemente den Einwirkungen infolge Wind und Wellen allein durch ihr Eigengewicht. Nachdem die Fundamente an Land hergestellt wurden, werden diese mit Schiffen an ihre entsprechende Lokation auf See eingeschwommen und vom Schiff zum Meeresboden hinabgelassen.

Da das Schiff den Wellenbewegungen folgen muss, wird die kontinuierliche Absenkgeschwindigkeit des Schwerkraftfundamentes zum Meeresboden überlagert mit den oszillierenden Auf- und Abbewegungen infolge der Wasserspiegelauslenkungen. Kurz vor dem Meeresboden kommt es zu einem Wechsel von Verdrängen und Ansaugen des Wassers, was zu zyklischen Strömungen mit zum Teil signifikanten Geschwindigkeiten unterhalb der Fundamentplatte führt. Dies kann zu Sedimentumlagerungen und Kolkungen im Bereich des Schwerkraftfundamentes führen, wodurch der Meeresboden, auf dem das Bauwerk errichtet werden soll, uneben wird. Dies kann zum Teil erhebliche Auswirkungen auf die Konstruktion haben.

Ziel dieses Projektes war daher, die Kolkbildung beim Absenken eines Schwerkraftfundamentes Richtung Meeresboden zu untersuchen und zu quantifizieren, wobei nur die vertikalen Bewegungen simuliert wurden, da diese den größten Einfluss auf die Entstehung der Strömungen unterhalb des Schwerkraftfundamentes haben. Das Testprogramm bestand zum einen aus der Simulation regelmäßiger Wellen und zum anderen aus natürlichen Seegangsbedingung. Abbildung 1 zeigt eine Skizze des Versuchsaufbaus mit der installierten Messtechnik und in Abbildung 2 ist das Modell im Kanal dargestellt.