NuLIMAS

Numerische Modellierung von Bodenverflüssigung um marine Strukturen

Leitung Prof. Dr.-Ing. habil. Nils Goseberg
Bearbeitung Dr. Christian Windt
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Laufzeit 09/2020 - 09/2023
Projektpartner Großmann Ingenieur Consult (GICON) (GICON)
  WIKKI Gesellschaft für numerische Kontinuumsmechanik mbH (WIKKI)
  BM SUMER Consultancy & Research (BMSUMER)
  Institute of Hydro-Engineering of Polish Academy of Sciences (IBW)
  Projmors Designing Office For Maritime Structures Company Limited (PROJMORS)

Kurzbeschreibung

Bodenverflüssigung in ihrer vielfältigen Ausprägung ist der Übergang der festen zur flüssigen Phase, die durch Porenwasserüberdruck statischer oder transienter Natur bewirkt werden kann. Bodenverflüssigung ist ein wesentlicher Schädigungsaspekt von marinen Bauwerken und insbesondere im Zusammenhang mit der methodischen Vorhersageverbesserung für Strukturen wie Offshore-Windenergie-Plattformen ist eine genaue und gleichzeitig effiziente Entwurfsbemessung wesentlich. Das Verbundprojekt „NuLIMAS – Numerische Modellierung von Bodenverflüssigung um marine Strukturen“ befasst sich mit der Untersuchung von Prozessen der Bodenverflüssigung mithilfe von experimentellen und numerischen Methoden mit dem Ziel der mathematisch-theoretischen Modellbildung, zur klein- sowie zur groß-skaligen Modellierung von marinen Bauwerken.

Das mathematisch-theoretische Modell wird auf der Prozessebene formuliert und im Folgenden im Modellsystem OpenFOAM mit den Partnern implementiert und getestet. Die Anbindung und Schnittstellenentwicklung an existierende Bodenmodelle ist hierbei wesentlicher Bestandteil. Aus mittel-skaligen Experimenten werden erste Vergleichsdatensätze erhoben, die in der Folge mit einer groß-skaligen Experientalkampagne im Großen Wellenkanal des Forschungszentrums Küste, Hannover, Deutschland, ergänzt wird. Im groß-skaligen Modell kommt hierbei beispielhaft ein patentiertes Multifunktions-Schwimmplattform-System der Firma GICON zum Einsatz, das entsprechend skaliert und under verschiedenen Randbedingungen und mit verschiedenen Böden untersucht werden wird. Im Nachgang des Projektes ist die entwickelte NuLIMAS Toolbox frei verfügbar.

Die im Projekt NuLIMAS angestrebte Forschung steht im Zusammenhang mit der Verbesserung des Verständnisses der Wechselwirkungen zwischen marinen Bauwerken, den angreifenden externen Lasten aus Wellen und Strömungen sowie der resultierenden Strukturantwort und Bodenreaktion. Im Ergebnis werden Aktivitäten im marinen Raum verlässlicher, sicherer und planbarer, und dienen damit der Effizienzsteigerung bei der Nutzbarmachung mariner Potentiale.