DEFORMATION AND BEARING CAPACITY OF BUCKET FOUNDATIONS IN SILT AND SAND
Author
Vethanayagam, Vinojan
Term
4. term
Education
Publication year
2017
Pages
121
Abstract
Denne afhandling undersøger, hvordan den laterale deformation og bæreevne af bøttefundamenter til havvindmøller i silt og sand kan beskrives med praktiske designformler. Da gængse p-y-kurver er udviklet til slanke pæle med små diametre, vurderes behovet for nye p-y-relationer tilpasset store bøttediametre. Tolv tredimensionelle finitte element-modeller i PLAXIS 3D AE blev udført for drænet og udrænet silt, hvor bøttediameter og centrale jordparametre blev varieret; kontrollerede vandrette forskydninger blev påført for at udlede sammenhængen mellem forskydning (y) og jordmodstand (p). De numeriske data blev sammenholdt med eksisterende formuleringer, som viste sig uanvendelige, og der blev derfor udviklet nye p-y-udtryk. For drænet silt stiger jordmodstanden til en ultimativ værdi og forbliver stabil, hvilket beskrives med en tanh-baseret kurve; for udrænet silt når modstanden et maksimum og aftager derefter, beskrevet med en tanh-funktion frem til peaket efterfulgt af en lineært aftagende gren. De resulterende formuleringer afhænger af bøttediameter, effektiv in-situ vertikalspænding, jordstivhed og enten friktionsvinkel (drænet) eller udrænet forskydningsstyrke (udrænet). Med data fra et beslægtet studie blev samme grundlæggende tilgang vist anvendelig for drænet sand, med bedre præcision end en tidligere sandformulering og med de samme styrende parametre. Arbejdet peger på hurtigere forprojektering af bøttefundamenter og anbefaler yderligere validering på tværs af flere jordforhold, bøttegeometrier samt undersøgelse af ler.
This thesis examines how to describe the lateral deformation and bearing capacity of suction bucket foundations for offshore wind turbines in silt and sand using practical design formulas. Because commonly used p-y curves were developed for slender, small-diameter piles, the study assesses the need for new p-y relationships tailored to large-diameter buckets. Twelve three-dimensional finite element models in PLAXIS 3D AE were run for drained and undrained silt, varying bucket diameter and key soil properties; controlled horizontal displacements were applied to derive the relationship between lateral displacement (y) and soil resistance (p). The numerical data were compared with existing formulations and found to be inapplicable, prompting the development of new p-y expressions. For drained silt, soil resistance increases to an ultimate value and then stabilizes, captured with a tanh-based curve; for undrained silt, resistance reaches a peak and then decreases, represented by a tanh function up to the peak followed by a linear softening branch. The resulting formulations depend on bucket diameter, effective in-situ vertical stress, soil stiffness, and either friction angle (drained) or undrained shear strength (undrained). Using data from a related study, the same basic approach was shown to extend to drained sand, with higher precision than an earlier sand formulation and the same governing parameters. The work indicates a path toward faster preliminary design of bucket foundations and recommends further validation across broader soil conditions, bucket geometries, and exploration of clay.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Keywords
Documents