Offshore-Megastrukturen und entsprechend auch deren Gründungskonstruktionen sind in besonderem Maße zyklischen Einwirkungen ausgesetzt, insbesondere aus Wind- und aus Wellenbeanspruchung. Unter zyklischen Einwirkungen kommt es im Allgemeinen zur Akkumulation von Bodenverformungen und damit auch zu Änderungen der Spannungsverhältnisse im Boden – was wiederum eine Veränderung des Tragverhaltens der Gründung induziert – sowie gegebenenfalls zur Akkumulation von Porenwasserüberdrücken mit entsprechen- der Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitsreduktion. Beim Gründungsentwurf muss entsprechend ein starker Fokus auf der Erfassung der Effekte aus zyklischen Einwirkungen liegen.

Für die im Rahmen der Bemessung erforderlichen Nachweise existieren aber weder validierte Berechnungsverfahren noch eine einheitliche Vorgehensweise. Um das Verhalten des anstehenden Bodens unter zyklischen Lasten zu untersuchen, werden in der Praxis unterschiedliche Laborversuche durchgeführt (z. B. zyklische Einfachscherversuche oder zyklische Triaxialversuche, dräniert oder undräniert, mit konstanter Last oder konstantem Volumen etc.). Es gibt allenfalls vage Konzepte, aber keine validierten Methoden, um das im Elementversuch bestimmte Bodenverhalten auf das Verhalten des Systems, d. h. der Gründungselemente, zu übertragen. Es fehlt an Grundlagenwissen, welche zyklischen Versuche sinnvollerweise durchzuführen und wie die Ergebnisse dieser Versuche in der Bemessung zu berücksichtigen sind. Die diesbezügliche Arbeitshypothese des Teilprojekts lautet, dass das Verhalten verschiedener Gründungselemente durch Verfahren, bei denen das in zyklischen Elementversuchen beobachtete Bodenverhalten in geeigneter Weise berücksichtigt wird, grundsätzlich einheitlich beschrieben und berechnet werden kann.

Ziel des beantragten Teilprojekts ist die Schaffung des dafür erforderlichen Grundlagenwissens, um darauf aufbauend das Tragverhalten einer zyklisch beanspruchten Gründung und dessen Veränderung über die Betriebszeit realistisch beschreiben zu können. Dies ist für die im SFB geplante Realisierung eines Digitalen Zwillings einer Megastruktur zwingend erforderlich, da anderenfalls weder das Verhalten in der Betriebsphase beschrieben noch die Effekte geänderter Betriebskonzepte untersucht werden können. Die Untersuchungen sollen sich zunächst auf das Tragverhalten einer Schwergewichtsgründung beziehen, in möglichen späteren Förderperioden sollen aber auch andere Gründungsvarianten betrachtet werden. Gegenstand des Teilprojekts sind zyklische Elementversuche, experimentelle Systemversuche sowie numerische Simulationen. Fernziel ist die Entwicklung einer generischen Methodik zur Prognose des Trag- bzw. Betriebsverhaltens intensiv zyklisch beanspruchter Gründungen unter Verwendung zyklischer Laborversuche.