Effect of vertical load on lateral response and p-y curves for piles in cohesive soil - Numerical analyses of large diameter monopiles

Pel fundamenter utsettes som oftest for både vertikale og horisontale laster samtidig. I integrerte analyser av offshore vindturbiner med monopelfundament modelleres horisontale jordreaksjoner vanligvis ved et sett av ikke-lineære fjærkurver (p-y kurver) langs pelens lengde. Fjærkurvene konstrueres da ofte fra standarder som er gitt av API og DNV. Anbefalinger gitt i disse standardene er basert på lange slanke peler, og ikke store monopeler brukt for offshore vindturbiner. Ved beregning av p-y kurvene neglisjeres da effekten av vertikal last og det antas det at de vertikale og horisontale jordreaksjonene er uavhengige av hverandre. Dette kan føre til feilaktig beregning av de horisontale jordreaksjonene rundt pelen. I dette studiet er det sett på effekten av vertikal last på den horisontale responsen til en pel installert i leire og på de horisontale p-y kurvene som representerer bruddformen for horisontal jordstrømning rundt pelen. En stor diameter pel installert i idealisert homogen leire er analysert i elementmetodeprogrammet Plaxis 3D. Pelen er modellert med lineært elastisk materiale, og leiren er modellert med Hardening Soil (HS) modellen. Full lengde av pelen er modellert for å evaluere effekten av vertikale last på den horisontale responsen. Resultatene viser en betydelig reduksjon av den horisontale kapasiteten for vertikale laster over 60% av den vertikale kapasiteten. Videre ble effekten av pelens slankhetsforhold, L/D-forhold, vurdert. For peler med L/D>10 ble det observert en marginal effekt av vertikal last på den horisontale kapasiteten. For peler med L/D