WO2021259576A1 - Gründungsprofil für ein offshore-bauwerk - Google Patents

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WO2021259576A1
WO2021259576A1 PCT/EP2021/063861 EP2021063861W WO2021259576A1 WO 2021259576 A1 WO2021259576 A1 WO 2021259576A1 EP 2021063861 W EP2021063861 W EP 2021063861W WO 2021259576 A1 WO2021259576 A1 WO 2021259576A1
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foundation
hollow body
end section
elongated hollow
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PCT/EP2021/063861
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Daniel Bartminn
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Rwe Renewables Gmbh
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Definitions

  • the application relates to a foundation profile for an offshore structure, in particular an offshore wind energy structure.
  • the application also relates to a foundation set, an offshore structure and a method for installing a foundation profile.
  • Offshore structures and offshore devices are increasingly being erected, especially at sea.
  • offshore wind farms with a large number of offshore wind energy devices are installed to generate electrical energy or to provide electrical energy from so-called renewable energy sources.
  • Offshore locations are usually characterized by relatively continuous wind conditions and high average wind speeds, so that so-called offshore wind farms are increasingly being built.
  • offshore wind farm on a number of offshore wind energy devices, such as a variety of offshore wind turbines, masts and / or at least one offshore substation.
  • the offshore wind farm can be electrically connected via the offshore transformer station, for example, to an onshore transformer station or a further offshore transformer station or offshore converter station.
  • An onshore transformer station in turn, can be connected to a public power grid.
  • An offshore wind turbine is set up to convert the kinetic wind energy into electrical energy.
  • energy cables are laid in the form of submarine cables.
  • installation and, in particular, anchoring in the offshore subsoil is problematic and involves great effort.
  • an offshore structure with a foundation (e.g. monopile, tripod, tripile or facket foundations). to be anchored directly in the offshore subsoil in the form of a water floor, in particular a sea floor.
  • a foundation e.g. monopile, tripod, tripile or facket foundations
  • a foundation has at least one foundation profile.
  • a foundation profile has a profile end section which, when the foundation profile is in the intended state, is arranged in the offshore subsoil, that is to say, in particular, is inserted into the seabed.
  • the foundation profile When installing the foundation profile, the foundation profile, in particular at least the profile end section, is inserted into the offshore foundation, for example by vibrating and / or ramming it into place. Particularly when vibrating in, but also when ramming in, there is a reduction in soil compaction in the area of the profile end section and thus a reduction in the internal friction angle at the contact surface between the profile end section and the offshore subsoil and, as a result, a reduction in the tension in the soil.
  • the expansion process in DE 10 2017 121037 Al cannot be controlled in terms of time. Rather, the expansion process of the water-reactive swellable material used starts immediately upon contact with water. This can be problematic if the introduction of the profile end section into the offshore subsoil does not take place as intended, but rather if there are delays, for example, after the end section coated with the swellable material has already been immersed in the water, for example.
  • the expansion of the swellable material can then be completed before the profile end section is finally introduced. This in turn means that the bracing cannot be increased in the desired manner, so that the load-bearing capacity is reduced or not increased as planned. In this case, additional measures for soil compaction must be taken, which are associated with a high level of effort.
  • the application is therefore based on the object of providing a foundation profile for an offshore structure which enables an increase in the tension at the contact surface between an offshore foundation and a profile end section of the foundation profile in an improved and, in particular, more reliable manner.
  • the object is achieved according to a first aspect of the application by a foundation profile for a 0 ffshore building according to claim 1.
  • the foundation profile comprises a profile end section which is arranged in an offshore subsoil in the intended state of the foundation profile.
  • the foundation profile comprises at least one elongated hollow body which is arranged (or laid) in the intended state on (or around) the profile end section and is set up to accommodate a swellable material.
  • the swellable material is not applied over the entire surface of the outside of the profile end section, but rather an elongated hollow body is arranged on the profile end section, which is designed to receive or fill with a swellable material, an increase in the tension on the Allows contact area between the offshore subsoil and the profile end portion of the foundation profile in an improved manner.
  • a larger range of swellable materials can be used, which can preferably have higher expansion rates than those which can be used according to the prior art.
  • a targeted relocation of the elongated hollow body and thus a more targeted expansion of the swellable material can take place.
  • relocating the elongated hollow body offers the possibility of timing the expansion of a swellable material.
  • the at least one elongated hollow body can be filled in a time-controlled manner, so that it can be ensured that the swellable material does not expand too early.
  • the installation of a foundation profile can be done with increased reliability.
  • the timing can be done by targeted subsequent injection and / or by reaction-delaying properties of the elongated hollow body, its wall and / or bedding.
  • a foundation comprises at least one foundation profile according to the registration or forms the foundation profile according to the registration.
  • a foundation and thus the foundation profile according to the application can in particular be part of an offshore structure.
  • a foundation profile is used in particular to support an offshore facility of the offshore structure.
  • An offshore device or an offshore structure is preferably an offshore wind energy device, such as an offshore wind turbine, an offshore measuring mast or an offshore transformer station.
  • an offshore structure can have a drilling or a production platform or any other platform for the generation, conversion or storage of energy, such as a plant for the production of hydrogen.
  • an offshore structure can comprise an offshore facility, which can be fastened by the foundation profile according to the application in an offshore subsoil, preferably in the form of a body of water, in particular a seabed.
  • An offshore structure can in particular be formed by the offshore facility (e.g. a platform, a gondola, etc.) and the foundation.
  • Exemplary and non-exhaustive foundations or foundation structures are monopile, tripod, tripile or jacket foundations.
  • Such a foundation can comprise at least one foundation profile, in particular in the form of a foundation pile.
  • a foundation profile means in particular an elongated component which can preferably have an essentially identical cross section.
  • a foundation profile can be a solid or closed profile (e.g. full pile) or an open or hollow profile (e.g. hollow pile).
  • a foundation profile can preferably be made of metal, in particular steel. However, other materials are also alternatively or additionally conceivable, such as concrete, glass fiber (glass fiber composite), carbon fiber (carbon fiber composite) and / or wood.
  • the cross-sectional shape can in principle be formed as desired, preferably essentially circular.
  • the foundation profile can be formed in the shape of a cylinder or tower.
  • a foundation profile according to the application comprises a profile end section.
  • the profile end section in particular, the part or section of the foundation profile is referred to, which in an intended or installed state of the foundation profile, i.e. when the foundation profile is introduced into the offshore subsoil with a desired (minimum) penetration depth / in the offshore subsoil is arranged, so lies essentially below the offshore subsoil surface.
  • This section can also be referred to as an anchor section, as it is used to anchor the foundation profile in the offshore subsoil.
  • the further part or section of the foundation profile above the profile end section is in particular surrounded by water and is used in particular to support an offshore device that is connected [directly or indirectly].
  • the foundation profile comprises at least one elongated hollow body arranged or laid on the profile end section.
  • at least one elongated hollow body is arranged on or in the outer wall of the profile end section.
  • the elongated hollow body can be placed on the outside of an outer wall of the profile end section, in particular fastened to it.
  • the elongated hollow body can be at least partially embedded or integrated in an outer wall element of the profile end section.
  • an elongated hollow body means, in particular, a hose.
  • the elongated and, in particular, flexible hollow body can preferably have a cylindrical shape and encompass a circumferential outer wall or casing.
  • the casing can enclose an interior space.
  • the elongate hollow body can preferably be formed from a flexible material, such as a plastic material.
  • the flexible material can in particular allow expansion or expansion of the volume of the elongated hollow body.
  • the elongated hollow body is designed to accommodate a swellable material, that is to say to be filled with it.
  • a swellable material is to be understood in particular as a material which can expand its volume in conjunction with a further material.
  • the swellable material can preferably be a water-reactive material » which swells or expands in connection with water » eg through sulphate expulsion.
  • two or more elongated hollow bodies can be provided. Furthermore, it goes without saying that at least a part of the elongated hollow body can be arranged on the at least one further section of the foundation profile.
  • the elongated hollow body can comprise a casing made of a flexible or expandable material.
  • the material of the elongated hollow body can preferably have a modulus of elasticity (also called modulus of elasticity) of .maximal 10 GPa (at 20 ° C.), for example between 0.01 and 5 GPa (at 20 ° C.). If such a hollow body (at least in a section of the elongated hollow body) is (almost completely) filled with a previously described swellable material / an increase in the volume of the hollow body (at least in said body section) can be caused by the swellable material when the swellable material expands will.
  • the stretch rate of the elastic material can be 1%.
  • the hollow body can have a diameter (in the normal state) between 2 and 10 cm. In an expanded state, the diameter can be increased by between 0.5 and 5%, for example between 1 and 2%.
  • the elongated hollow body can, alternatively or additionally, be a perforated elongated hollow body.
  • the elongate hollow body can have, at least in sections, a plurality of (perforation) openings or holes in the casing.
  • An opening can advantageously be formed in such a way that when the swellable material expands, it can partially penetrate to the outside through the openings.
  • the (perforation) openings can be used to ensure that water enters the elongated hollow body can penetrate (automatically), for example during an installation process. In the case of a water-reactive material, the expansion of the swellable material is achieved or started (automatically).
  • the diameter of the openings can be selected in such a way that, in the case of an elongated hollow body prefilled with a swellable material (i.e. filled before the process of introducing the foundation profile), water can penetrate the swellable material in its initial state (i.e. before a swelling or expansion process) but can (almost) not get to the outside.
  • the elongated hollow body can be arranged in any way on the profile end section, that is to say in particular laid in any desired pattern on the profile end section.
  • a plurality of elongated hollow bodies can be arranged on the profile end section, in particular run essentially parallel to the longitudinal axis of the foundation profile.
  • An elongated hollow body can also be arranged in a U-shape, with the two legs of the U-shape in particular being able to run essentially parallel to one another and in particular to the longitudinal axis of the foundation profile.
  • the at least one elongated hollow body can be arranged or laid in a spiral shape around the profile end section, preferably in a double spiral shape.
  • the axis of the spiral shape can be essentially identical to the longitudinal axis of the foundation profile.
  • the swellable material can preferably be a water-reactive material.
  • the swelling material can be selected from the group comprising: cement-based material,
  • Such materials have proven to be well suited for use in foundation profiles and, in particular, have high expansion rates.
  • a so-called swelling explosive e.g. Dynacem®
  • Dynacem® which can in particular be based on CaO, can be used with particular preference.
  • the at least one elongated hollow body can preferably be at least partially integrated in an outer wall element of the profile end section - independently of the laying pattern.
  • the elongated hollow body can be at least partially embedded in an outer wall element of the profile end section.
  • the casing can be completely integrated or enclosed in the outer wall element.
  • at least a part of the casing can extend outwardly from the outer wall element.
  • the hollow body can in particular be pressed into the outer wall element.
  • the outer wall element can be made at least partially from a concrete-containing material and / or a mortar-containing material.
  • the at least one elongated hollow body can be integrated in one or more outer wall element (s) which is / are formed from mortar, grout or a concrete cylinder jacket.
  • the outer wall element can preferably contain reinforcement that is mechanically connected, for example, to a (circumferential) profile base body.
  • the profile end section can comprise at least one profile base body with at least one outwardly directed (circumferential) recess.
  • the profile base body can in particular be made of metal (eg steel) and / or a glass fiber composite material and / or a carbon fiber composite material.
  • the profile end section can comprise at least one outer wall element inserted in the recess. As already described, at least one elongated hollow body can preferably be embedded in this outer element.
  • the elongated hollow body can have at least one filling opening, set up for filling (in particular injecting) at least the swellable material iii the elongated hollow body.
  • the at least one filling opening can preferably be arranged at at least one end of the elongated hollow body. It is conceivable that the other end of the elongated hollow body is closed, that is to say in particular that there is no filling opening at the other end. It goes without saying that the hollow body can, however, be perforated at the other end, as described above.
  • two (or more) filling openings can also be provided in other variants. For example, in the case of the above-described U-shaped course of an elongated hollow body, a filling opening can be provided at each end.
  • a filling opening differs from a previously described (perforation) opening, in particular in terms of its diameter.
  • the diameter of the filling opening can be at least twice as large, preferably at least five times as large (preferably between ten and twenty times as large) as the diameter of a perforation opening.
  • the filling opening can be designed to be closable.
  • the filling opening can be arranged at least above the offshore subsoil surface. In other words, the at least one filling opening can be arranged on the section provided above the profile end section.
  • the at least one filling opening in particular a filling opening located at least in the installed state above the offshore subsoil surface, enables the expansion of the swellable material to be controlled over time.
  • the swellable material can only be used at the installation site, for example during and / or after the introduction process of the
  • the hollow body can be pre-filled and water can only be filled in at the installation site, for example during and / or after the installation of the foundation profile.
  • the at least one elongated hollow body can particularly preferably be filled with a mixture of swellable material and water produced (on site).
  • the swelling process can be time-controlled in this way. The time control can, in particular, take into account time delays in the introduction process.
  • a watercraft in particular a ship, with an injection device (for example a shotcrete machine) can be provided at the installation site of the foundation profile.
  • the injection device can be temporarily coupled to the at least one filling opening via a connecting hose.
  • the injection device can in particular be set up to inject at least the swellable material (and / or water) into the hollow body, for example with a certain mixing ratio of swellable material to water.
  • a Druckbeetzs. take place, which allows a (almost complete) filling of the hollow body with the swellable material or preferably the mixture mentioned.
  • the particularly cement-containing mixture can be designed in such a way that the pressure development and the volumetric development of the mixture are matched to the concrete contained in it, so that the reinforcement yields at a point in time at which the volume development is at least 1 hour after the injection, preferably 3 Hours after injection.
  • the foundation set comprises at least one foundation profile (in particular according to claim 1 (but without a fixed hollow body)) with at least one profile end section which is arranged in an offshore subsoil in the intended state of the foundation profile.
  • the foundation set comprises at least one elongated hollow body which can be arranged (or laid) in the intended state on (or around) the profile end section and is set up to accommodate a swellable material.
  • the offshore structure comprises at least one previously described foundation profile.
  • the offshore structure can comprise a foundation with at least one foundation profile described above.
  • Yet another aspect of the application is a method for installing a foundation profile with at least one profile end section and at least one elongated hollow body arranged (or laid) around the profile end section, in particular a foundation profile described above.
  • the procedure includes:
  • the introduction or insertion of the profile end section of the foundation profile into the offshore subsoil can preferably include vibrating the profile end section of the foundation profile (with a predeterminable minimum penetration depth). When vibrating in, the tightness of the offshore subsoil is reduced in particular in the area of the profile end section.
  • the profile end section of the foundation profile can be driven in. It goes without saying that other methods can also be used, such as producing a bore and then inserting the foundation profile into this bore.
  • the expansion can be timed by filling. Due to the increased tensioning of the contact surface between the foundation profile and the offshore subsoil, the skin friction increases, so that in turn the load-bearing capacity can be increased.
  • the filling or filling of the at least one elongated hollow body with a swellable material can take place before the profile end section of the foundation profile is introduced, for example already onshore or in a harbor. For example, it can be filled at the factory.
  • At least the swellable material can be poured in at an offshore installation location of the foundation profile, i.e. in particular (immediately) before the profile end section of the foundation profile is introduced into an offshore subsoil, during the introduction and / or after the introduction .
  • This can facilitate the installation and in particular the transport of the foundation profile to the installation site. Timing of the swelling process can be achieved.
  • a watercraft with an injection device can be used for filling.
  • the filling in of the swellable material can include filling in a mixture of the swellable material and at least one further material (preferably water) causing the expansion of the swellable material.
  • the mixture can be produced by mixing the materials mentioned (on site, that is to say in particular at the installation site) with a specific mixing ratio. Immediately after the mixture has been produced (or after a certain time delay), the mixture can be filled or injected into the at least one elongated hollow body, as described above.
  • the elongated hollow body can be at least partially filled with an intermediate fluid, in particular in the form of a liquid.
  • An intermediate fluid is in particular a liquid, preferably water, with which the elongated hollow body is filled before it is filled with the swellable material.
  • the elongated hollow body can retain its shape, even if it is, for example, at least partially integrated in an outer wall element. In particular, it can be achieved that no constrictions are formed in the hollow body.
  • a force acting on the casing of the hollow body can reduce the volume or the volume .
  • the hollow body cannot be (completely) filled with a swellable material, or only with increased effort.
  • the intermediate filling ensures that constrictions can be prevented and, in particular, complete filling of the hollow body can be ensured.
  • the intermediate fluid is emptied from the hollow body (immediately) before the swellable material is poured into the hollow body.
  • the intermediate fluid can preferably be at least partially emptied from the elongated hollow body at an offshore installation location of the foundation profile.
  • the intermediate fluid can be drained and / or pumped out through a (closable and openable) opening.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic (sectional) view of an exemplary embodiment of an offshore structure according to the present application with a
  • FIG. 3 shows a schematic view of a further exemplary embodiment of a foundation profile according to the present application
  • Fig. 4 is a schematic view of a further embodiment of a
  • FIG. 5 shows a schematic view of a further exemplary embodiment of a
  • FIG. 6 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method according to the present application.
  • X denotes the vertical direction
  • Y denotes a horizontal direction
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an exemplary embodiment of a foundation profile 100 for an offshore structure according to the present application.
  • the foundation profile 100 is in particular part of a foundation 102.
  • the foundation profile 100 can form the foundation 102.
  • other foundations with, for example, a plurality of foundation profiles can be provided.
  • the foundation profile 100 is in the present case designed as a cylindrical pile 100, for example as a hollow or solid pile 100.
  • the diameter of the foundation profile 100 can remain essentially constant.
  • the foundation profile 100 can preferably be made of steel and / or a glass fiber composite material and / or a carbon fiber composite material.
  • the foundation profile 100 has a profile end section 104.
  • the profile end section 104 is, in particular, the section 104 of the foundation profile 100 which, in an intended state of the foundation profile 100, ie when the foundation profile 100 is anchored in the offshore building ground in which the offshore building ground is arranged.
  • the profile end section 104 can in particular have a length of 1/3 of the total length of the foundation profile 100.
  • an elongated hollow body 106 is arranged at least on the profile end section 104.
  • the elongated hollow body 106 is in particular a hose 106.
  • the hose 106 has a casing 114 which encloses a cavity 116 or interior.
  • the cavity 116 can be at least partially, preferably completely, filled with a swellable material 118, or at least it can be filled. This means in particular that the hose 106 is set up to accommodate a swellable
  • Material 118 or filling with a swellable material 118 is
  • a so-called swelling explosive 118 (e.g. Dynacem®), which can be based on CaO, can particularly preferably be used as swellable material 118.
  • swellable material 118 can be a water-reactive material 118.
  • the casing 114 can preferably be formed from a flexible and / or elastic material.
  • the elastic material preferably a plastic material and / or a textile material, can in particular have a modulus of elasticity between 0.01 and 5 GPa (at 20 ° C. ⁇ swellable material 118.
  • the tube 106 can be perforated and in particular have openings 108 or perforations 108. Through the (perforation) openings 108, water can penetrate into the hollow body 106 in particular during and / or after the introduction of the profile end section 104 of the foundation profile 100 into the offshore subsoil.
  • the penetration of water starts a chemical reaction between the swellable material 118 and the penetrated water, which leads to an expansion and in particular an increase in the volume of the swellable material 118 located in the hose 106. This in turn leads to an increase in the tube volume and / or the swelling material 118 penetrates at least partially to the outside through the openings 108 (and thus increases the volume of the tube 106).
  • the foundation profile 100 can be anchored in the offshore subsoil in a safe and, at the same time, simple manner.
  • the hose 106 has a filling opening 112 at one end 110 of the hose 106, which is set up for filling or filling.
  • a mixture of swellable material 118 and water can preferably be injected into the hose through the filling opening 112.
  • the filling opening 112 can be arranged on a section 107 of the foundation profile 100 which lies in the vertical direction X above the profile end section 104. In other words, when the foundation profile 100 is in the intended state, the filling opening 112 is arranged in particular above the offshore subsoil surface. This enables in particular a temporal Control of the expansion process in that the filling of the at least one hose 106 (for example with the mixture described) can be controlled over time.
  • a plurality of filling openings or no filling opening can also be provided. It is also understood that a plurality of hoses can be provided in other variants of the application.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an offshore structure 220 according to the present application with an exemplary embodiment of a foundation profile 200 according to the present application. To avoid repetition, essentially only the differences from the previous exemplary embodiment are explained below, and otherwise reference is made to the previous statements.
  • the offshore structure 220 is an offshore wind power plant 220 in the present case.
  • An offshore wind power plant 220 has an offshore wind energy device 228 and a foundation 202 in a known manner.
  • the offshore structure 220 and thus the foundation 202, in the present case formed by the foundation profile 200, are shown in an installed state or anchored state of the foundation profile 200
  • the profile end section 204 is arranged, in particular anchored, in the installation state in the offshore subsoil 222.
  • the reference number 224 denotes the offshore subsoil surface and the reference number 226 denotes the water surface, in particular the sea surface.
  • At least one elongated hollow body 206 is placed or arranged on or around the profile end section 204, set up to accommodate a swellable material 218.
  • the at least one elongated hollow body 206 is in the present case placed in a spiral shape around the profile end section 204, preferably in a double spiral shape.
  • the axis of the spiral can be essentially identical to the longitudinal axis of the foundation profile 200. Such a course of the hollow body increases the tension on the contact surface in a particularly efficient manner.
  • FIG. 3 shows a schematic view, in particular a section, of a further exemplary embodiment of a foundation profile 300 according to the present application. To avoid repetition, essentially only the differences from the previous exemplary embodiments are explained below, and otherwise reference is made to the previous statements.
  • the at least one elongated hollow body 306 is at least partially embedded or integrated in the outer wall of the profile end section 304.
  • the foundation profile 300 has a profile base body 336 with at least one outwardly directed (circumferential) recess 330.
  • the profile end section 304 also comprises at least one outer wall element 332 inserted in the recess 330.
  • the outer wall element 332 can be made at least partially from a concrete-containing material and / or a mortar-containing material.
  • the at least one elongated hollow body 306 can be integrated in one or more outer wall element (s) 332, which is / are formed from mortar, grout or a concrete cylinder jacket.
  • the outer wall element 332 can preferably contain reinforcement 334.
  • the outer wall element 332 can act like a "white tub".
  • FIG. 4 shows a schematic view, in particular a section, of a further exemplary embodiment of a foundation profile 400 according to the present application. To avoid repetition, the Essentially only the differences from the previous exemplary embodiments are explained and otherwise reference is made to the previous statements.
  • a plurality of elongated hollow bodies 406 are provided, which run essentially in a vertical direction x.
  • the elongated hollow bodies 406 run essentially parallel to one another and parallel to the longitudinal axis 440 of the foundation profile.
  • angled courses can also be provided.
  • Each elongated hollow body 406 has a filling opening 412 at its upper end 410. As can be seen, all filling openings 412 are arranged on a section above (viewed in the vertical direction x) of the profile end section 404. The respective lower end 442 is closed or closed.
  • the hollow bodies 406 can easily be filled with a swellable material.
  • a distribution tube (not shown) can be provided.
  • the distribution tube can comprise a filling opening and a plurality of outlet openings, for example corresponding to the number of filling openings 412 of the elongated hollow bodies 406 406. It is understood that instead of a distribution tube, a plurality of distribution tubes can also be provided.
  • FIG. 5 shows a schematic view, in particular a section, of a further exemplary embodiment of a foundation profile 500 according to the present application.
  • a plurality of elongated hollow bodies 506 are provided, which essentially have a U-shaped shape.
  • the respective legs 550 of the elongated hollow bodies 506 run essentially parallel to one another and parallel to the longitudinal axis 540 of the foundation profile.
  • a V or W (or WW.,. J arrangement can also be provided.
  • Each elongated hollow body 506 has a filling opening 512, 554 at its two ends 510, 542. As can be seen, all filling openings 512, 554 are arranged on a section above (viewed in the vertical direction) of the profile end section 504.
  • the hollow bodies 506 can easily be filled with a swellable material.
  • a distribution hose (not shown) can be provided.
  • the distribution hose can comprise a filling opening and a plurality of outlet openings, for example corresponding to the number of filling openings 512, 554 of the elongated hollow bodies 506.
  • the outlet openings can be fluidically coupled to the respective filling openings 512, 554 of the elongated hollow bodies 506. It goes without saying that a plurality of distribution hoses can also be provided instead of one distribution hose.
  • FIG. 6 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method according to the present application, in particular for installing a foundation profile, such as a foundation profile according to one of FIGS. 1 to 5.
  • step 601 at least one swellable material is filled into the at least one elongated hollow body.
  • a mixture produced immediately beforehand or produced with a certain time delay
  • at least one further material preferably water
  • a step 602 the profile end section of the foundation profile is introduced into an offshore subsoil.
  • Step 601 can be carried out at least partially before step 602, at least partially during step 602 and / or at least partially after step 602.
  • the profile end section of the foundation profile is first introduced into an offshore subsoil, preferably by vibration.
  • ramming can also take place or a bore can be generated first, into which the profile end section of the foundation profile can then be inserted.
  • a swellable material preferably the above-described mixture, can then be filled into the at least one elongated hollow body, for example through an injection device that can be fluidically coupled to the at least one filling opening, in particular using pressure.
  • a hollow body can be filled with an intermediate fluid in the form of a liquid. Before it is filled with the swellable material, in particular the mixture described above, this intermediate fluid, in particular water, can be emptied.
  • the groundwater in the offshore subsoil can penetrate and react with the swellable material. It goes without saying that perforation can be dispensed with in the above-described mixture.
  • the expansion can be controlled over time. Due to the increased tension on the contact surface between the foundation profile and the offshore subsoil, the skin friction increases, so that in turn the load-bearing capacity can be increased.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) für ein Offshore-Bauwerk (220), umfassend einen Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504), der im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) in einem Offshore-Baugrund (222) angeordnet ist, mindestens einen in dem bestimmungsgemäßen Zustand an den Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) angeordneten länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506), eingerichtet zum Aufnehmen eines quellfähigen Materials (118, 218).

Description

Gründungsprofil für ein Offshore-Bauwerk
Die Anmeldung betrifft ein Gründungsprofil für ein Offshore-Bauwerk, insbesondere ein Offshore-Windenergiebauwerk. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Gründungsset, ein Offshore-Bauwerk und ein Verfahren zum Installieren eines Gründungsprofils.
Vermehrt werden Offshore-Bauwerke bzw. Offshore-Vorrichtungen errichtet, insbesondere auf dem Meer. So werden zur elektrischen Energieerzeugung bzw. zur Bereitstellung elektrischer Energie aus sogenannten erneuerbaren Energiequellen beispielsweise Offshore-Windparks mit einer Vielzahl von Offshore- Windenergievorrichtungen installiert. Offshore-Standorte zeichnen sich üblicherweise durch relativ kontinuierliche Windbedingungen Und hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten aus, so dass vermehrt so genannte Offshore-Windparks errichtet werden.
In der Regel’ weist ein Offshore-Windpark eine Vielzahl an Offshore- Windenergievorrichtungen auf, wie eine Vielzahl von Offshore-Windkraftanlagen, Messmasten und/oder mindestens eine Offshore-Umspannstation. Über die Offshore- Umspannstation kann der Offshore-Windpark elektrisch beispielsweise mit einer Onshore-Umspannstation oder einer weiteren Offshore-Umspannstation bzw. Offshore-Konverterstation verbunden sein. Eine Onshore-Umspannstation wiederum kann mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden sein.
Eine Offshore-Windkraftanlage ist zum Wandeln der kinetischen Windenergie in elektrische Energie eingerichtet. Zum Übertragen der erzeugten elektrischen Energie zwischen zwei Offshore-Windenergievorrichtungen oder einer Offshore- Windenergievorrichtung und einer Onshore-Vorrichtung werden Energiekabel in Form von Seekabeln verlegt. Im Vergleich zu Onshore-Bauwerken ist bei einem Offshore-Bauwerk eine Installation und insbesondere Verankerung in dem Offshore-Baugrund problematisch und mit einem hohen Aufwand verbunden.
Bei Offshore-Windparks, aber auch bei anderen Offshore-Bauwerken, ist es üblich, ein Offshore-Bauwerk durch eine Gründung (z.B. Monopile-, Tripod-, Tripile- oder facket- Gründungen) aufbzw. in dem Offshore-Baugrund in Form eines Gewässerbodens, insbesondere eines Meeresbodens, direkt zu verankern.
Eine Gründung weist mindestens ein Gründungsprofil auf. Ein Gründungsprofil weist einen Profilendabschnitt auf, der in einem bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils in dem Offshore-Baugrund angeordnet ist, also insbesondere in dem Meeresboden eingesetzt ist.
Bei einem Installationsvorgang des Gründungsprofils erfolgt ein Einsetzen des Gründungsprofils, insbesondere zumindest des Profilendabschnitts, in den Offshore- Baugrund, beispielsweise durch Einvibrieren und/oder Einrammen. Insbesondere beim Einvibrieren, aber auch beim Einrammen, kommt es zu einer Reduzierung der Bodenverdichtung im Bereich des Profilendabschnitts und damit zu einer Reduzierung des inneren Reibungswinkels and der Kontaktfläche zwischen dem Profilendabschnitt und dem Offshore-Baugrund und infolgedessen zu einer Reduzierung der Verspannung im Boden.
Zur Lösung dieser Problematik ist es aus der DE 10 2017 121 037 Al bekannt, die Außenseite des Profilendabschnitts mit einem quellfähigen Material zu versehen. Das quellfähige Material beginnt automatisch bei einem Kontakt mit Wasser zu quellen, also sein Volumen zu vergrößern, so dass eine Erhöhung der Verspannung und damit eine Erhöhung der Tragfähigkeit erreicht wird. Nachteilig an der vollflächigen Verkleidung des Profilendabschnitts ist unter anderem, dass es zu einer lateralen und radialen Expansion des quellfähigen Materials kommt, die zu ungewünschten Verspannungen an dem Gründungsprofil führen können.
Zudem ist der Expansionsprozess bei der DE 10 2017 121037 Al zeitlich nicht steuerbar. Vielmehr startet der Expansionsprozess bei dem verwendeten wasserreaktiven quellfähigen Material unmittelbar bei einem Kontakt mit Wasser. Dies kann problematisch sein, wenn das Einbringen des Profilendabschnitts in den Offshore-Baugrund nicht wie vorgesehen erfolgt, sondern wenn es beispielsweise zu Verzögerungen kommt, nachdem der mit dem quellfähigen Material beschichtet Endabschnitt beispielsweise bereits ins Wasser eingetaucht wurde. Dann kann die Expansion des quellfähigen Materials bereits vollendet sein, bevor der Profilendabschnitt final eingebracht ist. Dies wiederum führt dazu, dass die Verspannung nicht in gewünschter Weise erhöht werden kann, so dass die Tragfähigkeit reduziert ist bzw. nicht wie geplant erhöht wird. In diesem Fall müssen dann Zusatzmaßnahmen zur Bodenverdichtung getroffen werden, die mit einem hohen Aufwand verbunden sind.
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, ein Gründungsprofil für ein Offshore-Bauwerk bereitzustellen, welches eine Erhöhung der Verspannung an der Kontaktfläche zwischen einem Offshore-Baugrund und einem Profilendabschnitt des Gründungsprofils in verbesserter und insbesondere zuverlässigerer Weise ermöglicht.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung gelöst durch ein Gründungsprofil für ein 0 ffshore- B auwerk nach Anspruch 1. Das Gründungsprofil umfasst einen Profilendabschnitt, der im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils in einem Offshore-Baugrund angeordnet ist. Das Gründungsprofil umfasst mindestens einen in dem bestimmungsgemäßen Zustand an (bzw. um) dem Profilendabschnitt angeordneten (bzw. gelegten) länglichen Hohlkörper, eingerichtet zum Aufnehmen eines quellfähigen Materials. Indem im Gegensatz zum Stand der Technik das quellfähige Material nicht vollflächig an der Außenseite des Profilendabschnitts aufgebracht wird, sondern ein länglicher Hohlkörper an dem Profilendabschnitt angeordnet ist, der zum Aufnehmen bzw. Befüllen mit einem quellfähigen Material eingerichtet ist, wird eine Erhöhung der Verspannung an der Kontaktfläche zwischen dem Offshore-Baugrund und dem Profilendabschnitt des Gründungsprofils in verbesserter Weise ermöglicht. Insbesondere kann anmeldungsgemäß eine größere Bandbreite an quellfähigen Materialien verwendet werden, welche vorzugsweise höhere Expansionsraten aufweisen können, als die nach Stand der Technik verwendbaren.
Eine gezielte Verlegung des länglichen Hohlkörpers und damit eine gezieltere Expansion des quellfähigen Materials können erfolgen. Zudem bietet eine Verlegung des länglichen Hohlkörpers die Möglichkeit, die Expansion eines quellfähigen Materials zeitlich zu steuern. Insbesondere kann ein Befüllen des mindestens einen länglichen Hohlkörpers zeitlich gesteuert erfolgen, so dass sichergestellt werden kann, dass eine Expansion des quellfähigen Materials nicht zu einem zu frühen Zeitpunkt erfolgt. Die Installation eines Gründungsprofils kann mit einer erhöhten Zuverlässigkeit erfolgen. Die zeitlich Steuerung kann dabei durch gezielt nachträgliche Injektion erfolgen und/oder durch reaktionsverzögernde Eigenschaften des länglichen Hohlkörpers, dessen Wandung und/oder Bettung.
Eine Gründung umfasst mindestens ein anmeldungsgemäßes Gründungsprofil oder bildet das anmeldungsgemäße Gründungsprofil. Eine Gründung und damit das anmeldungsgemäße Gründungsprofil kann insbesondere ein Teil eines Offshore- Bauwerks sein. Ein Gründungsprofil dient insbesondere dem Tragen einer Offshore- Einrichtung des Offshore-Bauwerks.
Eine Offshore-Vorrichtung bzw. ein Offshore-Bauwerk ist vorzugsweise eine Offshore- Windenergievorrichtung, wie eine Offshore-Windkraftanlage, ein Offshore-Messmast oder eine Offshore-Umspannstation. Ferner kann ein Offshore-Bauwerk eine Bohr- oder Förderplattform oder eine sonstige Plattform zur Gewinnung, Umwandlung oder Speicherung von Energie sein, wie z.B. eine Anlage zur Produktion von Wasserstoff.
Wie bereits beschrieben wurde, kann ein Offshore-Bauwerk eine Offshore-Einrichtung umfassen, die durch das anmeldungsgemäße Gründungsprofil in einem Offshore- Baugrund, vorzugsweise in Form eines Gewässerbodens, insbesondere eines Meeresbodens, befestigt sein kann. Ein Offshore-Bauwerk kann insbesondere durch die Offshore-Einrichtung (z.B. eine Plattform, eine Gondel etc.) und die Gründung gebildet sein.
Beispielhafte und nicht abschließende Gründungen bzw. Gründungsstrukturen sind Monopile-, Tripod-, Tripile- oder Jacket-Gründungen. Eine derartige Gründung kann mindestens ein Gründungsprofil, insbesondere in Form eines Gründungspfahls, umfassen.
Ein Gründungsprofil meint anmeldungsgemäß insbesondere ein langgestrecktes Bauteil, welches vorzugsweise einen im Wesentlichen gleichen Querschnitt aufweiseri kann. Ein Gründungsprofil kann ein massives bzw. geschlossenes Profil (z.B. Vollpfahl) oder ein offenes bzw. hohles Profil (z.B. Hohlpfahl) sein. Ein Gründungsprofil kann vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet sein. Jedoch sind auch andere Materialien alternativ oder zusätzlich denkbar, wie Beton, Glasfaser (Glasfaserverbundwerkstoff), Carbonfaser (Carbonfaserverbundwerkstoff) und/oder Holz. Die Querschnittsform kann grundsätzlich beliebig gebildet sein, vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig. Insbesondere kann das Gründungsprofil Zylinder- bzw. turmförmig gebildet sein.
Ein anmeldungsgemäßes Gründungsprofil umfasst einen Profilendabschnitt. Mit dem Profilendabschnitt wird insbesondere der Teil bzw. Abschnitt des Gründungsprofils bezeichnet, welcher in einem bestimmungsgemäßen bzw. installierten Zustand des Gründungsprofils, also wenn das Gründungsprofil mit einer gewünschten (Mindest-) Eindringtiefe in den Offshore-Baugrund eingebracht ist/in dem Offshore-Baugrund angeordnet ist, also im Wesentlichen unterhalb der Offshore-Baugrundoberfläche liegt. Dieser Abschnitt kann auch als Ankerabschnitt bezeichnet werden, da dieser dem Verankern des Gründungsprofils in dem Offshore-Baugrund dient. Der weitere Teil bzw. Abschnitt des Gründungsprofils oberhalb des Profilendabschnitts ist insbesondere von Wasser umgeben und dient insbesondere dem Tragen einer sich [unmittelbar oder mittelbar] anschließenden Offshore-Einrichtung.
Anmeldungsgemäß umfasst das Gründungsprofil mindestens einen an dem Profilendabschnitt angeordneten bzw. gelegten länglichen Hohlkörper. Dies meint insbesondere, dass an bzw. in der Außenwand des Profilendabschnitts mindestens ein länglicher Hohlkörper angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform kann der längliche Hohlkörper außen an einer Außenwand des Profilendabschnitts angelegt sein, insbesondere daran befestigt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der längliche Hohlkörper zumindest teilweise in einem Außenwandelement des Profilendabschnitts eingebettet bzw. intergiert sein.
Ein länglicher Hohlkörper meint in der vorliegenden Anmeldung insbesondere einen Schlauch. Der längliche und insbesondere flexible Hohlkörper kann vorzugsweise zylindrisch gebildet sein und eine umlaufende Außenwand bzw. Ummantelung umfassen. Die Ummantelung kann einen Innenraum umschließen.
Vorzugsweise kann der längliche Hohlkörper aus einem flexiblen Material gebildet sein, wie einem Kunststoffmaterial. Das flexible Material kann insbesondere eine Ausdehnung bzw. Expansion des Volumens des länglichen Hohlkörpers erlauben.
Der längliche Hohlkörper ist dazu eingerichtet, ein quellfähiges Material aufzunehmen, also damit befällt zu werden. Hierzu dient insbesondere der vorbeschriebene Innenraum. Unter einem quellfähigen Material ist vorliegend insbesondere ein Material zu verstehen, welches in Verbindung mit einem weiteren Material sein Volumen expandieren kann. Vorzugsweise kann das quellfähige Material ein wasserreaktives Material sein» welches in Verbindung mit Wasser aufquillt bzw. expandiert» z.B. durch Sulfattreiben.
Es versteht sich, dass zwei oder mehr längliche Hohlkörper vorgesehen sein können. Ferner versteht es sich, dass zumindest ein Teil des länglichen Hohlkörpers an dem mindestens einen weiteren Abschnitt des Gründungsprofils angeordnet sein kann.
Wie bereits beschrieben wurde, kann der längliche Hohlkörper eine Ummantelung aus einem flexiblen bzw. dehnbaren Material umfassen. Vorzugsweise kann das Material des länglichen Hohlkörpers ein E-Modul (auch Elastizitätsmodul genannt) von .maximal 10 GPa (bei 20°C) aufweisen, beispielsweise zwischen 0,01 und 5 GPa (bei 20°C). Wenn ein derartiger Hohlkörper (zumindest in einem Abschnitt des länglichen Hohlkörpers) (nahezu vollständig) mit einem vorbeschriebenen quellfähigen Material gefüllt ist/kann eine Vergrößerung des Volumens des Hohlkörpers (zumindest in dem genannten Körperabschnitt) durch das quellfähige Material bei einer Expansion des quellfähigen Materials bewirkt werden. Die Dehnrate des elastischen Materials kann 1 % betragen.
Beispielsweise kann der Hohlkörper einen Durchmesser (im Normalzustand) zwischen 2 und 10 cm aufweisen. In einem expandierten Zustand kann der Durchmesser zwischen 0, 5 und 5 % vergrößert sein, beispielsweise zwischen 1 und 2 %.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Gründungsprofils kann, alternativ oder zusätzlich, der längliche Hohlkörper ein perforierter länglicher Hohlkörper sein. Anders ausgedrückt, kann der längliche Hohlkörper zumindest abschnittsweise eine Mehrzahl von (Perforations-) Öffnungen bzw. Löchern in der Ummantelung aufweisen. Vorteilhafterweise kann eine Öffnung derart gebildet sein, dass bei einer Expansion des quellfähigen Materials dieses durch die Öffnungen teilweise nach außen dringen kann. Alternativ oder zusätzlich kann durch die (Perforations-) Öffnungen erreicht werden, dass Wasser in den länglichen Hohlkörper (automatisch) eindringen kann, beispielsweise bei einem Installationsvorgang. Bei einem wasserreaktiven Material wird erreicht, dass die Expansion des quellfähigen Materials (automatisch) bewirkt bzw. gestartet wird.
Der Durchmesser der Öffnungen kann derart gewählt sein, dass bei einem mit einem quellfähigen Material vorgefüllten (also vor dem Einbringungsvorgang des Gründungsprofils gefüllten Hohlkörper) länglichen Hohlkörper zwar Wasser eindringen kann, das quellfähige Material in seinem Ausgangszustand (also vor einem Quell- bzw. Expansionsvorgang) jedoch (nahezu) nicht nach außen gelangen kann.
Grundsätzlich kann der längliche Hohlkörper in beliebiger Weise an dem Profilendabschnitt angeordnet sein, also insbesondere in einem beliebigen Muster an dem Profilendabschnitt verlegt sein. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von länglichen Hohlkörpern an dem Profilendabschnitt angeordnet sein, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Gründungsprofils verlaufen.
Auch kann ein länglicher Hohlkörper U-förmig angeordnet sein, wobei insbesondere die beiden Schenkel der U-Form im Wesentlichen parallel zueinander und insbesondere zur Längsachse des Gründungsprofils verlaufen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Gründungsprofils kann der mindestens eine längliche Hohlköper spiralförmig um den Profilendabschnitt angeordnet bzw. gelegt sein, vorzugsweise doppelspiralförmig. Die Achse der Spiralform kann mit der Längsachse des Gründungsprofils im Wesentlichen identisch sein. Ein derartiger Verlauf erhöht in besonders effizienter Weise die Verspannung an der genannten Kontaktfläche.
Wie bereits beschrieben wurde, kann das quellförmige Material vorzugsweise ein wasserreaktives Material sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Gründungsprofils kann das quellförmige Material ausgewählt sein aus der Gruppe, umfassend: zementbasiertes Material,
CaO (Calciumoxid) -basiertes Material,
Al-PuIver-basiertes Material,
Alkali-Siliziumdioxid (alkali silica) (reaktive) Stoffgemische, und Alkalicarbonat (alcali carbonate) (reaktive) Stoffgemische.
Derartige Materialien haben sich als gut geeignet für einen Einsatz bei Gründungsprofilen erwiesen und weisen insbesondere hohe Expansionsraten auf. Besonders bevorzugt kann ein so genannter Quellsprengstoff (z.B. Dynacem®) verwendet werden, der insbesondere auf CaO basieren kann.
Wie bereits beschrieben wurde, kann vorzugsweise der mindestens eine längliche Hohlkörper in einem Außenwandelement des Profilendabschnitts - unabhängig von dem Verlegemuster - zumindest teilweise integriert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Gründungsprofils kann der längliche Hohlkörper zumindest teilweise eingebettet sein in einem Außenwandelement des Profilendabschnitts. Beispielsweise kann die Ummantelung vollständig in dem Außenwandelement integriert bzw. umschlossen sein. Alternativ kann zumindest ein Teil der Ummantelung sich nach außen aus dem Außenwandelement heraus erstrecken. Der Hohlkörper kann insbesondere in dem Außenwandelement verpresst sein.
Das Außenwandelement kann zumindest teilweise aus einem betonhaltigen Material und/oder einem mörtelhaltigen Material hergestellt sein. Insbesondere kann der mindestens eine längliche Hohlkörper in einem oder mehreren Außenwandelement/en integriert sein, das/die aus Mörtel, Einpressmörtel oder einem Beton-Zylindermantel gebildet ist/sind. Vorzugsweise kann das Außenwandelement eine Bewehrung enthalten, die beispielsweise mit einem (umlaufenden) Profilgrundkörper mechanisch verbunden ist. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann der Profilendabschnitt mindestens einen Profilgrundkörper mit mindestens einer nach außen gerichteten (umlaufenden] Ausnehmung umfassen. Der Profilgrundkörper kann insbesondere aus Metall (z.B. Stahl) und/oder einem Glasfaserverbundwerkstoff und/oder einem Carbonfaserverbundwerkstoff hergestellt sein.
Der Profilendabschnitt kann mindestens ein in der Ausnehmung eingesetztes Außenwandelement umfassen. Wie bereits beschrieben wurde, kann vorzugsweise mindestens ein länglicher Hohlkörper in diesem Außenelement eingebettet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gründungsprofils kann der längliche Hohlkörper mindestens eine Einfüllöffnung aufweisen, eingerichtet zum Einfüllen (insbesondere Injizieren) zumindest des quellfähigen Materials iii den länglichen Hohlkörper. Vorzugsweise kann die mindestens eine Einfüllöffnung an mindestens einem Ende des länglichen Hohlkörpers angeordnet sein. Denkbar ist, dass das andere Ende des länglichen Hohlkörpers geschlossen ist, also insbesondere keine Einfüllöffnung an dem anderen Ende vorhanden ist. Es versteht sich, dass der Hohlkörper an dem anderen Ende jedoch perforiert sein kann, wie zuvor beschrieben wurde. Ferner können bei anderen Varianten auch zwei (oder mehr) Einfüllöffnungen vorgesehenen sein. Beispielsweise bei dem vorbeschriebenen U-förmigen Verlauf eines länglichen Hohlkörpers kann an beiden Enden jeweils eine Einfüllöffnung vorhanden sein.
Eine Einfüllöffnung unterscheidet sich von einer vorbeschriebenen (Perforations-) Öffnung insbesondere in dem Durchmesser. So kann der Durchmesser der Einfüllöffnung zumindest doppelt so groß, vorzugsweise zumindest fünfmal so groß (vorzugsweise zwischen zehn- und zwanzigmal so groß), wie der Durchmesser einer Perforati ons Öffnung sein. Bei Varianten der Anmeldung kann die Einfüllöffnung verschließbar gebildet sein. Die Einfüllöffnung kann im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils zumindest oberhalb der Offshore-Baugrundoberfläche angeordnet sein. Anders ausgedrückt, kann die mindestens eine Einfüllöffnung an dem oberhalb des Profilendabschnitts vorgesehenen Abschnitt angeordnet sein.
Die mindestens eine Einfüllöffnung, insbesondere eine zumindest in dem Installationszustand oberhalb der Offshore-Baugrundoberfläche gelegene Einfüllöffnung, ermöglicht es, die Expansion des quellfähigen Materials zeitlich zu steuern. Beispielsweise kann das quellfähige Material erst am Installationsort, beispielsweise während und/oder nach dem Einbringungsvorgang des
Gründungsprofils, eingefüllt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlkörper vorgefüllt sein und Wasser erst am Installationsort, beispielsweise während und/oder nach dem Installationsvorgang des Gründungsprofils, eingefüllt werden. Besonders bevorzugt kann anmeldungsgemäß ein Befüllen des mindestens einen länglichen Hohlkörpers mit einer (Vorort) hergestellten Mischung aus quellfähigem Material und Wasser erfolgen. Neben einem optimalen Mischverhältnis und damit einem optimierten Quellvorgang kann hierdurch der Quellvorgang zeitlich gesteuert werden. Die zeitliche Steuerung kann insbesondere zeitliche Verzögerungen beim Einbringungsvorgang berücksichtigen.
Beispielsweise kann am Installationsort des Gründungsprofils ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Schiff, mit einer Injektionsvorrichtung (beispielsweise eine Spritzbetonmaschine) vorgesehen sein. Die Injektionsvorrichtung kann über einen Verbindungsschlauch mit der mindestens einen Einfüllöffnung temporär koppelbar sein. Die Injektionsvorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, zumindest das quellfähige Material (und/oder Wasser) in den Hohlkörper zu injizieren, beispielsweise mit einem bestimmten Mischungsverhältnis von quellfähigem Material zu Wasser. Insbesondere kann eine Druckbeaufs.chlagung erfolgen, die eine (nahezu vollständige) Befüllung des Hohlkörpers mit dem quellfähigen Material oder vorzugsweise der genannten Mischung ermöglicht. Die insbesondere zementhaltige Mischung kann so ausgelegt sein, dass die Druckentwicklung und die volumetrische Entwicklung der Mischung auf den enthaltenden Beton abgestimmt ist, so dass das Nachgeben der Bewehrung zu einem Zeitpunkt erreicht wird, bei der die Volumenentwicklung mindestens 1 Stunde nach der Injektion, vorzugsweise 3 Stunden nach der Injektion, erreicht wird.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Gründungsset. Das Gründungsset umfasst mindestens ein Gründungsprofil (insbesondere nach Anspruch 1 (jedoch ohne einem fest angeordneten Hohlkörper)) mit mindestens einem Profilendabschnitt, der im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils in einem Offshore-Baugrund angeordnet ist. Das Gründungsset umfasst mindestens einen in dem bestimmungsgemäßen Zustand an (bzw. um) den Profilendabschnitt anordnenbaren (bzw. legbaren) länglichen Hohlkörper, eingerichtet zum Aufnehmen eines quellfähigen Materials.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein (insbesondere vorbeschriebenes) Offshöre-Bauwerk, insbesondere ein Offshore-Windenergiebauwerk. Das Offshore- Bauwerk umfasst mindestens ein zuvor beschriebenes Gründungsprofil. Beispielsweise kann das Offshöre-Bauwerk eine Gründung mit mindestens einem zuvor beschriebenen Gründungsprofil umfassen.
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Verfahren zum Installieren eines Gründungsprofils mit mindestens einem Profilendabschnitt und mindestens einem um den Profilendabschnitt angeordneten (bzw. gelegten) länglichen Hohlkörper, insbesondere eines zuvor beschriebenen Gründungsprofils. Das Verfahren umfasst:
Einfüllen zumindest eines quellfähigen Materials in den länglichen Hohlkörper, und
Einbringen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils in einen Offshore- Baugrund. Das Einbringen bzw. Einsetzen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils in den Offshore-Baugrund kann vorzugsweise ein Einvibrieren des Profilendabschnitts des Gründungsprofils (mit einer vorgebbaren Mindesteindringtiefe) umfassen. Beim Einvibrieren wird insbesondere die Dichtheit des Offshore-Baugrunds im Bereich des Profilendabschnitts reduziert.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Einrammen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils erfolgen. Es versteht sich, dass auch andere Verfahren verwendet werden können, wie die Herstellung einer Bohrung und ein anschließendes Einsetzen des Gründungsprofils in diese Bohrung.
Durch das Einfüllen kann die Expansion zeitlich gesteuert werden. Durch die bewirkte erhöhte Verspannung der Kontaktfläche zwischen Gründungsprofil und Offshore- Baugrund erhöht sich die Mantelreibung, so dass wiederum die Tragfähigkeit erhöht werden kann.
Das Einfüllen bzw. Befüllen des mindestens einen länglichen Hohlkörpers mit einem quellfähigen Material kann vor dem Einbringen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils erfolgen, also beispielswiese bereits Onshore oder in einem Hafen. Beispielsweise kann das Befüllen werkseitig erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Einfüllen zumindest des quellfähigen Materials an einem Offshore- Installationsort des Gründungsprofils erfolgen, also insbesondere (unmittelbar) vor dem Einbringen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils in einen Offshore- Baugrund, während des Einbringens und/oder nach dem Einbringen. Dies kann die Installation und insbesondere den Transport des Gründungsprofils zu dem Installationsort erleichtern. Eine zeitliche Steuerung des Quellvorgangs kann erreicht werden. Wie bereits beschrieben wurde, kann beispielsweise ein Wasserfahrzeug mit einer Injektionsvorrichtung für das Einfüllen verwendet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann das Einfüllen des quellfähigen Materials ein Einfüllen einer Mischung aus dem quellfähigen Material und mindestens eines weiteren die Expansion des quellfähigen Materials bewirkenden Materials (vorzugsweise Wasser) umfassen. Insbesondere kann die Herstellung der Mischung durch ein Vermischen der genannten Materialien (vorort, also insbesondere am Installationsort) mit einem bestimmten Mischungsverhältnis erfolgen. Unmittelbar nach Herstellung der Mischung (oder nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung) kann die Mischung in den mindestens einen länglichen Hohlkörper eingefüllt bzw. injiziert werden, wie zuvor beschrieben wurde.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Verfahrens kann ein zumindest teilweises Füllen des länglichen Hohlkörpers mit einem Zwischenfluid, insbesondere in Form einer Flüssigkeit, erfolgen. Ein Zwischenfluid ist insbesondere eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, mit der der längliche Hohlkörper vor einer Befüllung mit dem quellfähigen Material befüllt wird. Hierdurch kann der längliche Hohlkörper seine Form beibehalten, auch wenn er beispielsweise zumindest teilweise in einem Außenwandelement integriert ist Insbesondere kann erreicht werden, dass sich in dem Hohlkörper keine Engstellen bilden. So ist erkannt worden, dass es bei einem nur mit Luft gefüllten Hohlkörper (mit Perforations- und/oder Einfüllöfifnung/en) dazu kommen kann, dass eine auf die Ummantelung des Hohlkörpers einwirkende Kraft (beispielsweise von einem den Hohlkörper einbettenden Materials) das Volumen bzw. den Durchmesser des Hohlkörpers (dauerhaft) verringern kann (bis auf einen Durchmesser von 0 cm). In diesem Fall kann eine (vollständige) Befüllung des Hohlkörpers mit einem quellfähigen Material nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand erfolgen. Durch die Zwischenbefüllung wird erreicht, dass Engstellen verhindert werden können und insbesondere eine vollständige Befüllung des Hohlkörpers gewährleistet werden kann. Insbesondere wird gemäß einer Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Zwischenfluid (unmittelbar) vor einem Einfüllen des quellfähigen Materials in den Hohlkörper aus diesem entleert wird. Vorzugsweise kann das Zwischenfluid zumindest teilweise an einem Offshore-Iristallationsort des Gründungsprofils aus dem länglichen Hohlkörper entleert werden. Beispielsweise kann das Zwischenfluid durch eine (verschließ- und öffnenbare) Öffnung abgelassen und/oder abgepumpt werden.
Die Merkmale der Gründungsprofile, Gründungssets, Offshore-Bauwerke und Verfahren sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert, eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das anmeldungsgemäße Gründungsprofil, das anmeldungsgemäße Gründungsset, das anmeldungsgemäße Offshore-Bauwerk und das anmeldungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Ansprüchen nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Gründungsprofils gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 2 eine schematische (Schnitt-) Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Offshore-Bauwerks gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem
Ausführungsbeispiel eines Gründungsprofils gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gründungsprofils gemäß der vorliegenden Anmeldung, Fig. 4 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Gründungsprofils gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Gründungsprofils gemäß der vorliegenden Anmeldung, und
Fig. 6 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung.
Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Ferner bezeichnet in den Ausführungsbeispielen nachfolgend X die vertikale Richtung und Y eine horizontale Richtung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines Gründungsprofils 100 für ein Offshore-Bauwerk gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das Gründungsprofil 100 ist insbesondere Bestandteil einer Gründung 102. Bei einer beispielhaften Gründung 102 in Form eines Monopfahls 102 kann das Gründungsprofil 100 die Gründung 102 bilden. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten andere Gründungen mit beispielsweise einer Mehrzahl von Gründungsprofilen vorgesehen sein können.
Das Gründungsprofil 100 ist vorliegend als zylindrischer Pfahl 100 ausgebildet, beispielsweise als Hohl- oder Vollpfahl 100. Der Durchmesser des Gründungsprofils 100 kann im Wesentlichen konstant bleiben. Das Gründungsprofil 100 kann vorzugsweise aus Stahl und/oder einem Glasfaserverbundwerkstoff und/oder einem Carbonfaserverbundwerkstoff hergestellt sein.
Wie zu erkennen ist, weist das Gründungsprofil 100 einen Profilendabschnitt 104 auf. Der Profilendabschnitt 104 ist insbesondere der Abschnitt 104 des Gründungsprofils 100, der in einem bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils 100, also wenn das Gründungsprofil 100 in dem Offshore-Baugrund verankert ist, in dem Offshore-Baugrund angeordnet ist.
Der Profilendabschnitt 104 kann insbesondere eine Länge von 1/3 der Gesamtlänge des Gründungsprofils 100 aufweisen.
Anmeldungsgemäß ist zumindest an dem Profilendabschnitt 104 ein länglicher Hohlkörper 106 angeordnet. Der längliche Hohlkörper 106 ist insbesondere ein Schlauch 106. Wie insbesondere dem vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 entnommen werden kann, weist der Schlauch 106 eine Ummantelung 114 auf, der einen Hohlraum 116 bzw. innenraum umschließt.
Der Hohlraum 116 kann zumindest teilweise, vorzugweise vollständig, mit einem quellfähigen Material 118 gefüllt oder zumindest befüllbar sein. Dies meint insbesondere, dass der Schlauch 106 eingerichtet ist zur Aufnahme eines quellfähigen
Materials 118 bzw. Befüllung mit einem quellfähigen Material 118.
Besonders bevorzugt kann als quellfähiges Material 118 ein so genannter Quellsprengstoff 118 (z.B. Dynacem®) verwendet werden, der auf CaO basieren kann. Wie bereits beschrieben wurde, können auch andere quellfähigen Materialien verwendet werden. Insbesondere kann das quellfähige Material 118 ein wasserreaktives Material 118 sein.
Die Ummantelung 114 kann vorzugsweise aus einem flexiblen und/oder elastischen Material gebildet sein. Das elastische Material, vorzugsweise ein Kunststoffmaterial und/oder ein Textilmaterial, kann insbesondere ein E-Modul aufweisen zwischen 0,01 und 5 GPa (bei 20°C}. Ein derartiges Material ermöglicht insbesondere eine Volumenvergrößerung des Schlauchs 106, bewirkt durch eine Expansion des quellfähigen Materials 118. Optional kann der Schlauch 106 perforiert sein und insbesondere Öffnungen 108 bzw. Perforationen 108 aufweisen. Durch die (Perforations-) Öffnungen 108 kann insbesondere während und/oder nach dem Einbringen des Profilendabschnitts 104 des Gründungsprofils 100 in den Offshore-Baugrund Wasser in den Hohlkörper 106 eindringen. Durch das Eindringen von Wasser wird eine chemische Reaktion zwischen dem quellfähigen Material 118 und dem eingedrungen Wasser gestartet, welches zu einer Expansion und insbesondere Volumenvergrößerung des in dem Schlauch 106 befindlichen quellfähigen Materials 118 führt. Dies wiederum führt zu einer Vergrößerung des Schlauchvolumens und/oder das aufquellende Material 118 dringt durch die Öffnungen 108 zumindest teilweise nach außen (und vergrößert somit das Volumen des Schlauchs 106).
Wie bereits beschrieben wurde, kann durch die Vergrößerung des Volumens des Schlauchs 106 insbesondere die Verspannung zwischen dem Profilendabschnitt 104 und dem Offshore-Baugrund erhöht werden. In sicherer und gleichzeitig einfacher Weise kann eine Verankerung des Gründungsprofils 100 in dem Offshore-Baugrund erfolgen.
. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Schlauch 106 an einem Ende 110 des Schlauchs 106 eine Einfüllöffnung 112 auf, eingerichtet zum Einfüllen bzw.
Befüllen (insbesondere Injizieren) des Schlauchs 106 zumindest mit dem quellfähigen Material 118. Vorzugsweise kann eine Mischung aus quellfähigem Material 118 und Wasser (insbesondere bei einem nicht perforierten Schlauch) durch die Einfüllöffnung 112 in den Schlauch injiziert werden.
Die Einfüllöffnung 112 kann an einem Abschnitt 107 des Gründungsprofils 100 angeordnet sein, der in vertikaler Richtung X oberhalb des Profilendabschnitts 104 liegt. Anders ausgedrückt, ist in einem bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils 100 die Einfüllöffnung 112 insbesondere oberhalb der Offshore- Baugrundoberfläche angeordnet. Dies ermöglicht insbesondere eine zeitliche Steuerung des Expansionsvorgangs, indem die Befüllung des mindestens einen Schlauchs 106 (beispielweise mit der beschriebenen Mischung) zeitlich steuerbar ist.
Bei anderen Varianten der Anmeldung kann auch eine Mehrzahl von Einfüllöffnungen oder auch keine Einfüllöffnung vorgesehen sein. Es versteht sich ferner, dass bei anderen Varianten der Anmeldung eine Mehrzahl von Schläuchen vorgesehen sein kann.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Offshore-Bauwerks 220 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem Ausführungsbeispiel eines Gründungsprofils 200 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert und ansonsten auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
Beispielhaft ist das Offshore-Bauwerk 220 vorliegend eine Offshore-Windkraftanlage 220. Eine Offshore-Windkraftanlage 220 weist in bekannter Weise eine Offshore- Windenergieeinrichtung 228 und eine Gründung 202 auf. Vorliegend sind das Offshore-Bauwerk 220 und damit die Gründung 202, vorliegend gebildet durch das Gründungsprofil 200, in einem Installationszustand bzw. Verankerungszustand des Gründungsprofils 200 dargestellt
Wie aus der Figur 2 zu erkennen ist, ist der Profilendabschnitt 204 in dem Installationszustand in dem Offshore-Baugrund 222 angeordnet, insbesondere verankert. Mit dem Bezugszeichen 224 ist die Offshore-Baugrundoberfläche und mit dem Bezugszeichen 226 die Gewässeroberfläche, insbesondere die Meeresoberfläche, bezeichnet.
Wie darüber hinaus zu erkennen ist, ist in dem bestimmungsgemäßen Zustand an bzw. um den Profilendabschnitt 204 mindestens ein länglicher Hohlkörper 206 gelegt bzw. angeordnet, eingerichtet zum Aufhehmen eines quellfähigen Materials 218. Der mindestens eine längliche Hohlköper 206 ist vorliegend spiralförmig um den Profilendabschnitt 204 gelegt, vorzugsweise doppelspiralförmig. Die Achse der Spirale kann mit der Längsachse des Gründungsprofils 200 im Wesentlichen identisch sein. Ein derartiger Verlauf des Hohlkörpers erhöht in besonders effizienter Weise die Verspannung an der Kontaktfläche.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht, insbesondere einen Ausschnitt, eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gründungsprofils 300 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert und ansonsten auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine längliche Hohlkörper 306 zumindest teilweise in der Außenwand des Profilendabschnitts 304 eingebettet bzw. integriert. Wie zu erkennen ist, weist das Gründungsprofil 300 einen Profilgrundkörper 336 mit mindestens einer nach außen gerichteten (umlaufenden) Ausnehmung 330 auf. Der Profilendabschnitt 304 umfasst zudem mindestens ein in der Ausnehmung 330 eingesetztes Außenwandelement 332.
Das Außenwandelement 332 kann zumindest teilweise aus einem betonhaltigen Material und/oder einem mörtelhaltigen Material hergestellt sein. Insbesondere kann der mindestens eine längliche Hohlkörper 306 in einem oder mehreren Außenwandelement/e 332 integriert sein, das/die aus Mörtel, Einpressmörtel oder einem Beton-Zylindermantel gebildet ist/sind. Vorzugsweise kann das Außenwandelement 332 eine Bewehrung 334 enthalten. Insbesondere kann das Außenwandelement 332 ähnlich einer „Weißen Wanne" agieren.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht, insbesondere einen Ausschnitt, eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gründungsprofils 400 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert und ansonsten auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
Wie zu erkennen ist, sind eine Mehrzahl von länglichen Hohlkörpern 4Ö6 vorgesehen, die im Wesentlichen in eine vertikale Richtung x verlaufen. Insbesondere verlaufen die länglichen Hohlkörper 406 im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Längsachse 440 des Gründungsprofils. Bei anderen Varianten können auch winklige Verläufe vorgesehen sein.
Jeder längliche Hohlkörper 406 verfügt an seinem oberen Ende 410 vorliegend über eine Einfüllöffnung 412. Wie zu erkennen ist, sind sämtliche Einfüllöffnungen 412 an einem Abschnitt oberhalb (in vertikaler Richtung x gesehen] des Profilendabschnitts 404 angeordnet. Das jeweilige untere Ende 442 ist geschlossen bzw. verfugt über keine Einfüllöffnung. Eine Befüllung der Hohlkörper 406 mit einem quellfähigen Material ist in einfacher Weise möglich.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann ein (nicht dargestellter] Verteilschlauch vorgesehen sein. Der Verteilschlauch kann eine Einfüllöffnungen und eine Mehrzahl von Ausgangsöffnungen, beispielsweise entsprechend der Anzahl der Einfüllöffnungen 412 der länglichen Hohlkörper 406, umfassen. Die Ausgangsöffnungen können mit den jeweiligen Einfüllöffnungen 412 der länglichen Hohlkörper 406 fluidtechnisch gekoppelt werden. Es versteht sich, dass anstelle eines Verteilschlauchs auch eine Mehrzahl von Verteilschläuchen vorgesehen sein kann.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht, insbesondere einen Ausschnitt, eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gründungsprofils 500 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert und ansonsten auf die vorherigen Ausführungen verwiesen. Wie zu erkennen ist, sind eine Mehrzahl von länglichen Hohlkörpern 506 vorgesehen, die im Wesentlichen eine U-förmige Form aufweisen. Insbesondere verlaufen die jeweiligen Schenkel 550 der länglichen Hohlkörper 506 im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Längsachse 540 des Gründungsprofils. Bei anderen Varianten der Anmeldung kann auch eine V oder W (oder WW.,.j Anordnung vorgesehen sein.
Jeder längliche Hohlkörper 506 verfügt an seinen beiden Enden 510, 542 vorliegend über eine Einfüllöffnung 512, 554. Wie zu erkennen ist, sind sämtliche Einfüllöffnungen 512, 554 an einem Abschnitt oberhalb (in vertikaler Richtung gesehen) des Profilendabschnitts 504 angeordnet. Eine Befüllung der Hohlkörper 506 mit einem quellfähigen Material ist in einfacher Weise möglich.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann ein (nicht dargestellter) Verteilschlauch vorgesehen sein. Der Verteilschlauch kann eine Einfüllöffnungen und eine Mehrzahl von Ausgangsöffnungen, beispielsweise entsprechend der Anzahl der Einfüllöffnungen 512, 554 der länglichen Hohlkörper 506, umfassen. Die Ausgangsöffnungen können mit den jeweiligen Einfüllöffnungen 512, 554 der länglichen Hohlkörper 506 fluidtechnisch gekoppelt werden. Es versteht sich, dass anstelle eines Verteilschlauchs auch eine Mehrzahl von Verteilschläuchen vorgesehen sein kann.
Die Figur 6 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung, insbesondere zum Installieren eines Gründungsprofils, wie beispielsweise eines Gründungsprofils nach einem der Figuren 1 bis 5.
In Schritt 601 erfolgt ein Einfüllen zumindest eines quellfähigen Materials in den mindestens einen länglichen Hohlkörper. Vorzugsweise kann eine (unmittelbar zuvor hergestellte oder mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung hergestellte) Mischung aus einem quellfähigen Material und mindestens einem weiteren die Expansion des quellfähigen Materials bewirkenden Materials (vorzugsweise Wasser) mit einem bestimmten Mischungsverhältnis eingefüllt, insbesondere (unter Druck) injiziert werden.
In einem Schritt 602 erfolgt ein Einbringen des Profilendabschnitt des Gründungsprofils in einen Offshore-Baugrund.
Der Schritt 601 kann zeitlich zumindest teilweise vor dem Schritt 602, zumindest teilweise während des Schritts 602 und/oder zumindest teilweise nach Schritt 602 durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Variante des anmeldungsgemäßen Verfahrens erfolgt zunächst ein Einbringen des Profilendabschnitts des Gründungsprofils in einen Offshore- Baugrund, vorzugsweise durch Einvibrieren. Bei anderen Varianten kann auch ein Einrammen erfolgen oder zunächst eine Bohrung generiert werden, in die der Profilendabschnitt des Gründungsprofils dann eingesetzt werden kann.
Anschließend kann, beispielsweise durch eine mit der mindestens einen Einfüllöffnung fluidtechnisch koppelbare Injektionsvorrichtung, ein quellfähiges Material, vorzugsweise die vorbeschriebene Mischung, in den mindestens einen länglichen Hohlkörper eingefüllt werden, insbesondere unter Verwendung von Druck.
Bei einer bevorzugten Variante kann ein Hohlkörper mit einem Zwischenfluid in Form einer Flüssigkeit gefüllt sein. Vor einer Befüllung mit dem quellfähigen Material, insbesondere der vorbeschriebenen Mischung, kann dieses Zwischenfluid, insbesondere Wasser, entleert werden.
Durch die optionalen Perforationslöcher in dem länglichen Hohlkörper kann insbesondere das im Offshore-Baugrund anstehende Grundwasser eindringen und mit dem quellfähigen Material reagieren. Es versteht sich, dass bei der vorbeschriebenen Mischung auf eine Perforation verzichtet werden kann. Insbesondere kann bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren die Expansion zeitlich gesteuert werden. Durch die bewirkte erhöhte Verspannung an der Kontaktfläche zwischen Gründungsprofil und Offshore-Baugrund erhöht sich die Mantelreibung, so dass wiederum die Tragfähigkeit erhöht werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) für ein Offshore-Bauwerk (220), umfassend: einen Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504), der im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) in einem Offshore- Baugrund (222) angeordnet ist, mindestens einen in dem bestimmungsgemäßen Zustand an den Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) angeordneten länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506), eingerichtet zum Aufnehmen eines quellfähigen Materials (118, 218).
2. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506) ein perforierter länglicher Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506) ist.
3. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Hohlköper (106, 206, 306, 406, 506) spiralförmig an dem Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) angeordnet ist, vorzugsweise doppelspiralförmig.
4. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das quellförmige Material (118, 218) ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend: zementbasiertes Material,
CaO-basiertes Material, Al-Pulver-basiertes Material. Alkali-Siliziumdioxid Stoffgemische/und Alkalicarbonat Stoffgemische.
5. Gründungsprofil [100, 200, 300, 400, 500] nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass . der längliche Hohlkörper [106, 206, 306, 406, 506] zumindest teilweise eingebettet ist in einem Außenwandelement [332] des Profilendabschnitts [104, 204, 304, 404, 504], wobei das Außenwandelement [332] zumindest teilweise aus einem betonhaltigen Material und/oder mörtelhaltigen Material hergestellt ist.
6. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500] nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504] mindestens einen Profilgrundkörper [336] mit mindestens einer nach außen gerichteten Ausnehmung [330] umfasst, und der Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504] mindestens ein in der Ausnehmung [330] eingesetztes Außenwandelement [332] umfasst.
7. Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500] nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506] mindestens eine
Einfüllöffnung (112, 412, 512, 554] aufweist, eingerichtet zum Einfüllen des quellfähigen Materials (118, 218] in den länglichen Hohlkörper (106, 206, 306,
406, 506], wobei die Einfüllöffnung (112, 412, 512, 554] im bestimmungsgemäßen Zustand zumindest oberhalb der Offshore-Baugrundoberfläche [226] angeordnet ist.
Gründungsset, umfassend: mindestens ein Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) mit mindestens einem Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504), der im bestimmungsgemäßen Zustand des Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) in einem Offshore- Baugrund (222) angeordnet ist, mindestens einen in dem bestimmungsgemäßen Zustand an den Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) anordnenbaren länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506), eingerichtet zum Aufnehmen eines quellfähigen Materials (118, 218).
9. Offshore-Bauwerk (220), insbesondere Offshore-Windenergiebauwerk (220), umfassend mindestens ein Gründungsprofil (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche.
10. Verfahren zum Installieren eines Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) mit mindestens einem Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) und mindestens einem an den Profilendabschnitt (104, 204, 304, 404, 504) angeordneten länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506), insbesondere eines Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend:
Einfüllen zumindest eines quellfähigen Materials (118, 218) in den länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506), und Einbringen des Profilendabschnitts (104, 204, 304, 404, 504) des Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) in einen Offshore-Baugrund (222).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllen zumindest des quellfähigen Materials (118, 218) während und/oder nach dem Einbringen des Profilendabschnitts (104, 204, 304, 404, 504) des Gründungsprofils (100, 200, 300, 400, 500) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllen des quellfähigen Materials (118, 218) ein Einfüllen einer Mischung aus dem quellfähigen Material () und mindestens eines weiteren die Expansion des quellfähigen Materials bewirkenden Materials umfasst. 13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest teilweises Füllen des länglichen Hohlkörpers (106, 206, 306, 406, 506) mit einem Zwischenfluid erfolgt, wobei das Zwischenfluid vor dem Einfüllen des quellfähigen Materials (118, 218) aus dem länglichen Hohlkörper (106, 206, 306, 406, 506) entleert wird.
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