Assessment and Improvement of Buckling Verification Methods for Monopiles
Translated title
Vurdering og Forbedring af Eftervisningsmetoder for Foldning i Monopæle
Authors
Haj Sassi, Hidaya ; Roth, Attila
Term
4. term
Education
Publication year
2025
Submitted on
2025-06-04
Pages
152
Abstract
The offshore wind sector is expanding rapidly, and there is growing interest in optimizing structural design. This thesis examines whether current analytical methods for buckling checks of wind turbine supporting structures—for example, monopiles (large steel tubes driven into the seabed)—are more conservative than necessary. Specifically, it assesses how well the calculation methods in EN 1993-1-6 apply to typical monopiles and proposes adjustments to reduce unnecessary conservatism. The study uses a series of finite element analyses (FEA) of different types. The results show that the analytical methods are often unconservative (may overestimate capacity) when only typical monopile geometries, support conditions, and geometric imperfections are considered. In contrast, they become rather conservative (may underestimate capacity) when more realistic internal force distributions are taken into account. A comparison between a simplified linearly increasing bending moment and a uniform bending moment indicates an underestimation of capacity of at least 7%. The thesis presents improved analytical formulations, but the topic is far from exhausted and further research is encouraged.
Havvindsektoren vokser hurtigt, og der er fokus på at gøre konstruktionsdesign mere effektivt. Denne afhandling undersøger, om de nuværende analytiske metoder til knækningskontrol af understøtningsstrukturer til vindmøller, fx monopæle (store stålrør rammet ned i havbunden), er mere konservative end nødvendigt. Konkret vurderes, hvor godt beregningsmetoderne i EN 1993-1-6 passer til typiske monopæle, og nogle formuleringer foreslås justeret for at mindske unødig konservatisme. Undersøgelsen bygger på en række finite element-analyser (FEA) af forskellige typer. Resultaterne viser, at de analytiske metoder i mange tilfælde er ukonservative (kan overvurdere bæreevnen), når man kun ser på typiske monopælegeometrier, støtteforhold og geometriske imperfektioner. Omvendt bliver de ret konservative (kan undervurdere bæreevnen), når mere realistiske interne kraftfordelinger inddrages. En sammenligning mellem en forenklet lineært stigende bøjningsmomentfordeling og et ensartet bøjningsmoment viser en undervurdering af kapacitet på mindst 7 %. Rapporten præsenterer forbedrede analytiske formuleringer, men emnet er langt fra udtømt, og der opfordres til yderligere forskning.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]