ProbPerModel: Probabilistische Baugrundmodellierung für die Planung und Entwicklung von Offshore-Windparks

Auf einen Blick

• Die Qualität von Baugrundanalysen hat erhebliche Auswirkungen auf die Auslegung von Offshore-Gründungsstrukturen – je zuverlässiger die Modelle, desto genauer können die Fundamente angepasst werden.
• Derzeit angewandte Methoden bergen aber erhebliche Unsicherheiten, so dass Gründungsstrukturen großzügig dimensioniert werden, was höhere Kosten verursacht.
• Im Forschungsprojekt „ProbPerModel“ entwickeln die Partner ein 3D-Baugrundmodell, das geologische Messdaten und synthetische Daten integriert.
• Das projektkoordinierende Fraunhofer IWES ist im Teilprojekt „Daten und Modelle“ unter anderem für die Datenerhebung, die Anwendung neuartiger Interpolationsmethoden für die Modelerstellung und Zertifizierung der Modelle verantwortlich.

Herausforderung

Bevor die Bauarbeiten an einem Offshore-Windpark beginnen können, muss der Baugrund untersucht und eine Bewertung desselben erstellt werden. Die ermittelten Daten dienen als Grundlage für die Planung der Standorte, aber auch für die Auslegung der Gründungsstrukturen der einzelnen Windenergieanlagen. Konventionelle Ansätze bei der Baugrundbewertung führen aufgrund großer Sicherheitsfaktoren dazu, dass Fundamente sehr großzügig dimensioniert werden.

Daher besteht ein Bedarf an innovativen Lösungen in der Baugrundmodellierung auf Basis von probabilistischen Verfahren. Allerdings fehlen hier erprobte Methoden und zertifiziertes Analysewerkzeug für die errechneten synthetischen Daten.

Lösung

Hier setzt das Forschungsprojekt „ProbPerModel“ an. Ziel ist die Entwicklung eines probabilistischen 3D-Baugrundmodells zur Baugrunduntersuchung und -bewertung. Dabei werden die Wissenschaftler*innen bestehende Unsicherheiten wie Heterogenität des Baugrundes, Transformation von Parametern oder Messunsicherheiten so quantifizieren, dass an jedem Punkt des Modells die für eine Bemessung relevanten Baugrundparameter abgeleitet werden können. Die genauere Erfassung von statistischen Streubreiten der Parameter ermöglicht optimierte Fundamententwürfe und damit schlankere, kostengünstigere Fundamente.

Mehrwert  

In Teilprojekt „Daten und Modelle“ übernimmt das projektkoordinierende Fraunhofer IWES alle Aufgaben, die sich auf Datenerhebung und Modellierung beziehen. Dabei spielt die Erfassung und weitere Verarbeitung von statistischen Unsicherheiten in der Modellierung eine entscheidende Rolle. So werden die Forschenden unter anderem Methoden zur Überführung einer Statistik der Messwerte in eine Statistik der interpolierten Profile und deren Integration in einem geologischen Modell entwickeln sowie mit Hilfe neuronaler Netzwerke eine (semi)-automatische Interpolation der geotechnischen Profile im 3D-Raum erstellen. Zudem erarbeiten sie Lösungen, um die statistische Sicherheit des erzeugten Modells zu bewerten und es zu zertifizieren.