Zustimmungen im Einzelfall für Grout-Verbindungen in Tragstrukturen für die Offshore-Windenergie

402 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 90 (2013), Heft 7

DOI: 10.1002 / bate.201300042

BERICHTLudger Lohaus, Peter Schaumann, Stephan Lochte-Holtgreven, Anne Bechtel, Robert Griese, Nick Lindschulte

Zustimmungen im Einzelfall für Grout-Verbindungenin Tragstrukturen für die Offshore-Windenergie

1 Einleitung

Grout-Verbindungen werden als Rohr-in-Rohr-Steckver-bindungen zwischen den Gründungspfählen und der Trag-struktur von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) undOffshore-Umspannstationen (OSS) eingesetzt (Bild 1).

Grouted Joints werden in der Offshore-Öl- und -Gas -industrie bereits seit den 1970er-Jahren verwendet und er-

Bis 2030 sollen ungefähr 30 % des nationalen Strombedarfsdurch erneuerbare Energien gedeckt werden. Eine maßgeben-de Rolle wird dabei der Offshore-Windenergie zugesprochen,sodass in den nächsten 15 Jahren bis zu 30 Gigawatt StromNennleistung durch Wind auf hoher See gewonnen werdensollen. Zwar werden derzeit Offshore-Windparks in Nord- undOstsee installiert, jedoch führen projektspezifische Fragestel-lungen, beispielsweise zur Rammschallminderung, zur Umwelt-verträglichkeit und zum Einsatz nicht geregelter Bauarten undBauprodukte, zu einer schwierigen und zeitintensiven Geneh-migungsphase. Hierzu gehört auch die in der Offshore-Öl-und -Gasindustrie eingesetzte Grout-Verbindung. Für die Be-messung und Konstruktion solcher Steckverbindungen in Windenergieanlagen existieren bislang keine nationalen Normen. Die international angewendeten Regelwerke sind inDeutschland weder allgemein anerkannt noch bauaufsichtlicheingeführt. Darüber hinaus sind die zum Einsatz kommendenVergussbetone für diesen Anwendungsbereich als nicht gere-gelte Bauprodukte anzusehen. Somit bedarf es für jeden Wind-park und für jede Umspannstation einer eigenen Zustimmungim Einzelfall (ZiE), sowohl was die Bauart als auch was denBaustoff anbetrifft. Für die Parks, die weit vor der Küste in derAusschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) liegen, werden dieseZiE durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographieunter Einbeziehung von Sachverständigengutachten erteilt.Damit soll sichergestellt werden, dass erforderliche Sicher-heitsniveaus und im deutschen Bauordnungsrecht etablierteVerfahren auch beim Bauen „offshore“ eingehalten werden.Die Verfahrenshinweise des BSH für die Erlangung der ZiE lie-fern gute Grundlagen für die Antragstellung. Erfahrungen ausdurchgeführten Begutachtungsprozessen zeigen jedoch, dassdas Verfahren zur Erlangung der ZiE auch aufgrund unvollstän-diger Antragsunterlagen zu zeitlichen Verzögerungen in derGenehmigungsphase führt. In diesem Beitrag werden das Ver-fahren der Zustimmung im Einzelfall erläutert und Planungshil-fen vorgestellt.

Keywords Zustimmung im Einzelfall; Grout-Verbindung; Vergussbeton;Materialermüdung; Richtlinien, technische

Approvals for grouted joints in offshore substructuresBy 2030 nearly 30 % of electricity shall be gained by renewableenergy. The offshore wind energy plays a significant role, sothat in the next 15 years nearly 30 gigawatt of electricity shallbe installed offshore. Currently, several offshore wind projectsare erected in the North and Baltic Sea, but most of the proj-ects are consented and wait for the final ‘go’. One ‘hot’ topic isthe question of a reliable connection between the driven pilesand the offshore substructures. The grouted joint as a tube-to-tube-connection is typically used for this connection. Missingnational offshore guidelines for design and construction ofgrouted joints and grout materials require site specific ap-provals in the individual case for the type of construction andthe type of material. By this, it shall be assured that design andmaterial comply with German guidelines and that national re-quirements regarding production, installation and durability arefulfilled. Even if the approval process prolongs the durationuntil consent, finalized approval processes show an increase inquality of the structural design and reliability of grout materialsfor offshore structures. In this paper, the strategy of an ap-proval in the individual case is described and recommenda-tions are presented.

Keywords approval in the individual case; grouted joints; high performanceconcrete; fatigue; technical guidelines

lauben den Ausgleich rammbedingter Rohrschiefstellun-gen sowie zeitlich optimierter und kostenreduzierter Bau-abläufe von Offshore-Strukturen. Als Verguss für dieSpaltverfüllung zwischen Pfahl (Pile) und Hülse (Sleeve)werden regelmäßig hochfeste Feinkornvergussbetone ein-gesetzt. Diese zeichnen sich durch hohe Frühfestigkeitenund durch eine gute Pumpbarkeit über lange Förderstre-cken aus. Bei Monopile-Tragstrukturen von OWEA ist dieHülse ein Bestandteil des Adapterstücks (Bild 2). Der

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auch als Transition Piece bezeichnete Adapter verfügt amoberen Ende über einen geschraubten Ringflanschan-schluss zum Turm.

Das Trag- und Ermüdungsverhalten von Grouted Jointswurde beispielsweise von BILLINGTON [1] seit Mitte der1970er-Jahre in umfangreichen Versuchsserien an skalier-ten Probekörpern untersucht. Dabei standen vor allemgeometrische und materialtechnische Eigenschaften vonGrouted Joints im Vordergrund, die in Offshore-Öl- und-Gas-Plattformen eingesetzt wurden. Als Füllmaterialkam meist ein Zementleim („Ordinary Portland Cement“(OPC)) in Kombination mit Frisch- oder Meerwasser zumEinsatz. OPC verfügen im Vergleich zu den derzeit beiOWEA eingesetzten Grout-Materialien über geringere

einaxiale Druckfestigkeiten. Mithilfe von Ergebnissen ausTraglastversuchen an Grouted Joints mit OPC wurdenhalb-empirische Ingenieurmodelle zur Abschätzung deraxialen Tragfähigkeit von Grouted Joints abgeleitet undin Offshore-Regelwerken wie DIN EN ISO 19902 [2] vor-gestellt. Streng genommen ist die Gültigkeit der Inge-nieurmodelle aufgrund der versuchstechnisch berücksich-tigten geometrischen und baustofflichen Randbedingun-gen begrenzt. Dennoch werden die Modelle inOffshore-Richtlinien für OWEA wie DNV-OS-J101 [3]oder GL-COWT [4] adaptiert, sodass letztendlich fürjeden Fall entschieden werden muss, inwieweit diese In-genieurmodelle angewendet werden können und dürfen.

2 Nationale Situation

2.1 Technische und rechtliche Rahmenbedingungen

Da in Tragstrukturen für die Offshore-Windenergie signi-fikante Abweichungen von versuchstechnisch überprüf-ten zu tatsächlich ausgeführten Abmessungen der Grou-ted Joints hinsichtlich der Beanspruchungen sowie derZusammensetzungen und Festigkeiten der eingesetztenGrouts vorliegen, ist die Anwendung bekannter Bemes-sungs- und Konstruktionskonzepte fraglich. Zudem istunter Berücksichtigung der Angaben des BSH-Standards[5] und der BSH-Verfahrenshinweise [6] festzustellen,dass die Richtlinien für die Bemessung von GroutedJoints in OWEA nicht in der Musterliste der technischenBaubestimmungen des DIBt [7] enthalten sind. Dies giltebenfalls für einige der eingesetzten Feinkornbetone unddie hierfür zu beachtenden Bauregellisten [8]. Ausgehendvom bemessungs- und ausführungstechnisch ungeklärtenSachverhalt und der normativ-rechtlichen Situation fürBauart und Bauprodukt sind in Deutschland für jedeGrout-Verbindung in Offshore-Tragstrukturen Zustim-mungen im Einzelfall (ZiE) für die Bauart und für dasBauprodukt erforderlich.

2.2 Zuständigkeiten nationaler Genehmigungsbehörden

Die Genehmigungen zum Bau von Offshore-Windparksobliegen im Bereich der Ausschließlichen Wirtschaftszo-ne (AWZ) dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydro-graphie (BSH). Demgegenüber ist für Windparks inner-halb der 12-Seemeilenzone eine Genehmigung durch dieobersten Baubehörden der Bundesländer erforderlich(Bild 3). Zwar liegt formell eine hoheitliche Trennung vor,jedoch sind unabhängig von der zuständigen Genehmi-gungsstelle Verfahren der ZiE für die Bauart „GroutedJoint“ und das Bauprodukt „Grout“ durchzuführen.

Bei den Offshore-Projekten in der AWZ ist der BSH-Stan-dard-„Konstruktion“ [5] zur Regelung der zu beachtendentechnischen Regelwerke für die Bemessung und Ausfüh-rung von Offshore-Tragstrukturen akzeptiert. Dieser defi-niert allgemeine Rahmenbedingungen und gilt sowohl fürTragstrukturen von OWEA als auch von OSS. Vor dem

Bild 1 Offshore-Tragstrukturen für den Offshore-Windpark „Borkum WestII“, Deutschland Offshore substructures for the offshore windfarm “Borkum West II”,Germany

Bild 2 Grout-Verbindung in einer Monopile-Tragstruktur im Offshore-Wind-park „Horns Rev 1”, DänemarkGrouted joint in a monopile support structure at the offshore wind-farm ‘Horns Rev 1’, Denmark

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Hintergrund der Bemessung und Ausführung von Grou-ted Joints sind zudem die vom BSH veröffentlichten Ver-fahrenshinweise [6] zu berücksichtigen.

2.3 Technische Richtlinien

Ausgehend von den Hinweisen des BSH-Standards sindfür die Lastauslegung und Bemessung von Tragstrukturenfür OWEA nationale Normen sowie Offshore-Richtlinienin ihrer jeweils gültigen Fassung zu berücksichtigen. Sokönnen für die Lastsimulation von OWEA und OSS bei-spielsweise die Richtlinien des IEC, GL und DNV zu-grunde gelegt werden. Weiter gelten für die Bauteilbemes-sung nationale Richtlinien des Hoch- und Ingenieurbaus.Hierzu gehören:

– DIN EN 206-1 und DIN 1045-2– DIN EN 1992 und DIN 1045-3– DIN EN 1993 und DIN EN 1090

Der Ansatz vom Hoch- und Ingenieurbau abweichenderRisiken bei der Bemessung von OWEA ist möglich, be-darf jedoch der Zustimmung durch das BSH. Für die„Basic Design“-Phase, also die Vordimensionierung vonTragstrukturen für die Offshore-Windenergie, haben sichfür Grouted Joints die in den Offshore-Richtlinien vorge-stellten Verfahren etabliert. Da im Zusammenhang mitGrout-Verbindungen im BSH-Standard ein Verweis aufdie Offshore-Richtlinien gemacht wird, lassen sich hin-sichtlich der Nachweisführung und Ausführung die inBild 4 dargestellten normativen Zusammenhänge erken-nen.

Gegenüber DNV-OS-J101 bzw. -J201 sind im GL-COWTfür die Nachweisführung und Bauausführung technischeRichtlinien berücksichtigt, die weitestgehend in der Listeder technischen Baubestimmungen in Deutschland ent-halten sind. Trotzdem bleibt die Erlangung von ZiE für

Bauart und Bauprodukt unumgänglich, da die eingesetz-ten Normen nicht für Offshore-Randbedingungen undBauteile gelten. Fehlende Regelungen sind durch weiteretechnische Regelungen, Ausführungshinweise oder dieExpertise der Gutachter zu ergänzen.

2.4 Zeitplanung

Für die ZiE wird nach Erstellung und Zertifizierung desBasic Designs von den Gutachtern ein Konzeptpapier er-arbeitet (Bild 5). Dieses skizziert auf Grundlage des BasicDesigns neben den Windpark- und Tragstrukturinforma-tionen einschließlich geometrischer und materialspezifi-scher Parameter den inhaltlichen Aufbau des Sachver-

Bild 3 Zuständigkeitsbereiche für eine Zustimmung im Einzelfall in DeutschlandAreas of responsibility for an approval in the individual case in Germany

Bild 4 Zusammenhang zwischen Offshore-Richtlinien und bautechnischenRegelwerkenRelation between offshore guidelines and technical rules



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ständigengutachtens. In diesem Zusammenhang werdendie aus Sicht der Gutachter zulässigen technischen Richt-linien für die Bemessung, Materialwahl und Ausführungvon Grout-Verbindungen in Offshore-Strukturen defi-niert. Die Festlegung der zulässigen technischen Richtlini-en erfolgt entsprechend den Vorgaben des BSH-Stan-dards, auf Basis der Musterliste der technischen Baube-stimmungen und auf Erfahrungen der Gutachter. NachFreigabe des Konzeptpapiers durch das BSH und die un-terstützend tätigen Bundesanstalten (i. d. R. die Bundes-anstalt für Materialforschung und -prüfung BAM und dieBundesanstalt für Wasserbau BAW) erfolgt das finale Design der Grout-Verbindung und die detaillierte projekt-spezifische Ausführungsbeschreibung („Method State-ment“) des Vergroutungsvorgangs („Grouting“). Sowohl„Design“ als auch „Method Statement“ sind Bestandteilder Zertifizierung und Begutachtung.

Im Sachverständigengutachten werden die durchgeführteBemessung der Grout-Verbindung, die Eignung des vor-gesehenen Grout-Materials sowie die vom Aufsteller bzw.Materiallieferanten zur Begutachtung vorgelegten Materi-al- und Einbauspezifikationen bewertet. Auf Grundlagedes Ergebnisses werden Empfehlungen von den Gutach-tern zur Erteilung der ZiE für Bauart und Bauprodukt beiEinhaltung aller Forderungen ausgesprochen. Die Ertei-lung der ZiE erfolgt durch das BSH nach Rückspracheund zusätzlicher Evaluierung durch die beteiligten Bun-desanstalten. Erfahrungsgemäß ist ein zentraler Bestand-teil der ZiE die Vorgabe einer Fremdüberwachung durcheine zertifizierte Überwachungsstelle, wie beispielsweisedie Materialprüfanstalt für das Bauwesen, Hannover.

Vor dem Hintergrund der erheblichen Anzahl der derzeitin der Genehmigungsphase befindlichen Offshore-Projek-te sind die im BSH-Standard festgelegten zeitlichen Fris-ten einzuhalten. Hierzu gehört vor allem der Zeitpunktder Vorlage der Begutachtung des Designs und des Mate-rials vor der zweiten BSH-Freigabe und somit spätestensein Jahr vor der dritten Freigabe (Bild 5).

3 Verfahrensablauf

Das Verfahren für eine ZiE kann in drei wesentliche Be-standteile gegliedert werden:

– Schritt 1: Konzeptpapier– Schritt 2: Begutachtung– Schritt 3: Überwachung der Bauausführung

3.1 Schritt 1: Konzeptpapier

Mit dem Konzeptpapier wird das Verfahren zur Erteilungeiner ZiE beim BSH eingeleitet. Bereits dieses vom An-tragsteller einzureichende Dokument beinhaltet die fürdie Begutachtung maßgebenden technischen Regeln undProzessschritte. Grundlage des Konzepts bildet dabei derBezug zu national bauaufsichtlich eingeführten techni-schen Regelwerken und aus Sicht der Sachverständigennotwendige oder vertretbare Abweichungen zu nationa-len Normen und Richtlinien. Dieses zunächst als infor-mell zu bewertende Dokument liefert die Grundlage fürdie weitere Begutachtung und für die Erstellung einer ab-gestimmten Bemessung und technisch-konstruktiven Aus-legung der Verbindung. Hilfreich erweist sich, wenn be-reits zu diesem Zeitpunkt die Vordimensionierung vor-liegt und ein Grout-Material festgelegt wurde. Zuletzterem sollten bereits in der Phase des KonzeptpapiersUnterlagen vorliegen, die Auskunft über die Frisch- undFestbetoneigenschaften des Grouts sowie die wesentli-chen Verfahrensschritte des angestrebten Vergroutungs-vorgangs geben. Vor dem Hintergrund des Einbaus „off-shore“ sollten seitens Materiallieferanten durchgeführtebzw. vorgesehene Materialuntersuchungen zur spezifi-schen Eignungsfeststellung des Grouts unter Offshore-Be-dingungen ebenfalls genannt werden. Dazu gehört, dassErst- und Eignungsprüfungen für das vorgesehene Grout-Material vorzulegen bzw. durchzuführen sind, wobei dieBesonderheiten der Offshore-Installation insbesonderehinsichtlich notwendiger Zeit- und Temperaturfenster un-bedingt zu berücksichtigen sind. Nur dadurch kann dieZuverlässigkeit des Materials im Baufeld „offshore“ si-chergestellt werden.

3.2 Schritt 2: Begutachtung

Auf Grundlage der vom Projektierer und den am Bau Be-teiligten zur Verfügung gestellten Unterlagen wird vonden Sachverständigen die Begutachtung durchgeführt,womit die Grundlage für eine Empfehlung zur Erteilung

Bild 5 Schematische Darstellung des Prozessablaufs einer ZiE beim BSHSketch of the ZiE-Process for the BSH



einer ZiE bei positivem Begutachtungsverlauf gefundenwerden kann. Inhalt der Begutachtung sind sowohl dieBemessung der Grout-Verbindung für die Grenzzuständeder Tragfähigkeit, Ermüdung und Gebrauchstauglichkeitals auch die Begutachtung der Materialeigenschaften desfrischen, jungen und erhärteten Grout-Materials.

Im Rahmen der Design-Begutachtung sind zertifizierteUnterlagen relevant, um eine Übereinstimmung mit denVorgaben des Zertifizierers sicherzustellen. Von überge-ordnetem Interesse sind neben Geometrie und Beanspru-chung die gewählten Bemessungswerte auf der Material-bzw. Verbindungswiderstandsseite als auch die üblicher-weise mittels der Finiten-Element-Methode (FEM) ermit-telten Spannungszustände in Stahl und Grout. Zur reali-tätsnahen Abbildung des Trag- und Ermüdungsverhaltensvon Grout-Verbindungen in OWEA hat sich die Anwen-dung der FEM etabliert, da neben geometrischen Nichtli-nearitäten der Verbindung auch das nichtlineare Materi-alverhalten des Grouts unter multiaxialen Beanspru-chungszuständen abgebildet werden kann. Letzteres setztvoraus, dass geeignete Materialmodelle für Grout einge-setzt werden, die neben der Verfestigung auch entfestigen-de Effekte im Nachbruchbereich bei der Spannungs- undVerformungsanalyse in Betracht ziehen. Exemplarisch seihier auf die in DIN 1045-1 bzw. EN 1992-1 [9] vorgestell-te Spannungs-Dehnungs-Beziehung von Beton unter ein-axialer Druckbeanspruchung verwiesen (Bild 6). Damitkann das Verhalten hoch- bis ultrahochfester Grouts aus-reichend genau adaptiert werden. Um den Einfluss mehr -axialer Spannungszustände berücksichtigen zu können,können nachfolgend genannte Versagensmodelle fürBeton verwendet werden:

– Vierparametriges Modell nach OTTOSEN bzw. DAHL

– Adaptiertes Fließmodell nach SCHAUMANN und LOCH-TE-HOLTGREVEN

– Fünfparametriges Modell nach WILLAM-WARNKE

– 3-Phasen-Modell nach GRÜNBERG und ERTEL

Die numerisch gestützte Spannungsermittlung im Groutist sowohl für die Grenzzustände der Tragfähigkeit alsauch der Ermüdung durchzuführen. Dabei sind ggf. auchSchädigungsparameter, wie sie beispielsweise von LOCH-TE-HOLTGREVEN [22] vorgeschlagen werden, zu betrach-ten. Des Weiteren sind die Stahlbauteile gegen Material-ermüdung auszulegen. Für Grout-Verbindungen mitSchubrippen als zusätzliche mechanische Oberflächen-profilierungen kann eine Kerbfalleinstufung nach SCHAU-MANN & WILKE [12] erfolgen (Tab. 1).

Tab. 1 Kerbfalleinstufung für unterschiedliche Schubrippengeometrien [12]Fatigue classes for different types of shear keys [12]

Schweißwulst Stahlrechteckprofil mit Kehlnaht

– Riss im Grundmaterial Wurzelriss

80 71 80

Untersuchungen von SCHAUMANN & LOCHTE-HOLTGRE-VEN [19] haben gezeigt, dass Ermüdungsfestigkeitenhochfester bzw. ultra-hochfester Grouts unter einaxialerDruckschwellbeanspruchung mit Wöhlerlinien für Betonnach LOHAUS et al. [21] zutreffend bzw. konservativ abge-bildet werden können (Bild 7). Eine detaillierte Darstel-lung der Nachweisführung für die Grout-Schicht findetsich bei SCHAUMANN & LOCHTE-HOLTGREVEN [19].

Die Materialbegutachtung beinhaltet den Vergleich der inder Bemessung definierten Materialparameter wie ein-und biaxiale Druckfestigkeit, zentrische Zugfestigkeit,Elastizitätsmodul sowie die Querkontraktionszahl desvorgesehenen Grouts mit Versuchsergebnissen aus Labor-und Feldmessungen. Hinzu kommt die detaillierte Begut-achtung der Frischbetoneigenschaften unter besondererBerücksichtigung der Offshore-Bedingungen. So sind ins-

Bild 6 Spannungs-Dehnungs-Beziehung für normalfeste Betone und hoch-feste Grouts [9]Stress-strain-relation for normal-strength concrete and high-strength grouts [9]

Bild 7 Versuchsergebnisse von einaxialen Wöhlerversuchen an hochfes-ten GroutsExperimental results of uniaxial fatigue tests for high-strengthgrouts



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besondere klimatische und ortsabhängige Randbedingun-gen wie Einbau- und Wassertemperatur, die Salinität derUmgebung und Pumplängen sowie Pumpfähigkeit, Fließ-fähigkeit und Verarbeitbarkeitszeiten von übergeordneterBedeutung.

Das Ziel der Design-Begutachtung ist es, sicherzustellen,dass die Grout-Verbindung für die auftretenden Bean-spruchungen über die Lebensdauer mit ausreichenderWahrscheinlichkeit als standsicher eingestuft werdenkann. Ziel der Begutachtung des Materials und der Aus-führungsprozesse ist es, sicherzustellen, dass aus tech-nisch-konstruktiver Sicht die Grout-Verbindung sicherausgeführt werden kann und das Material für Einbau undFunktionsweise unter Offshore-Bedingungen geeignet ist.Es gilt die Sachverständigen durch entsprechend vorzule-gende Dokumente von diesen Eigenschaften der Bauartund des Bauprodukts zu überzeugen. Erfahrungsgemäßgenügt das Messdaten- und Ergebnis-Portfolio der Materi-alhersteller nicht aus, um die projektspezifischen Randbe-dingungen zufriedenstellend abzubilden. Dies begründetsich im häufig vernachlässigten Einfluss offshore-beding-ter Umgebungsbedingungen. Zudem muss die Anwend-barkeit national geltender Richtlinien für Vergussbetoneund Beton entsprechend VeBMR [16], SVB-Richtlinie [17]oder DIN 1045-3 [15] erweitert werden. Dies führt meistzur Erfordernis zusätzlicher Material- und Verarbeitungs-tests, deren Durchführung zeitlich in den Begutachtungs-prozess zu integrieren ist. Ergänzende Angaben zu denErfordernissen der Materialbegutachtung finden sich beiLOHAUS et al. [20].

3.3 Schritt 3: Überwachung der Bauausführung

Das im Rahmen der Begutachtung gesichtete und bewer-tete „Method Statement“ der Grout-Lieferanten und -In-stallationsfirmen wird anhand der in Abschn. 3.2 vorge-stellten Erfordernisse ebenfalls bewertet. Erfahrungen derAutoren haben gezeigt, dass zusätzliche Materialuntersu-chungen auf der Baustelle während des Einbaus erforder-lich werden. Die korrekte Durchführung der Untersu-chungen muss durch eine Eigen- und Fremdüberwachungkontrolliert und dokumentiert werden. Hierfür werdenim Sachverständigengutachten Anforderungen festgelegt.Dazu gehören auch die Überprüfung und Ergänzung vonerforderlichen Baustellen- und Laborprüfungen, die Defi-nition von zulässigen Verfahren und die Inspektion eineserfolgreichen Vergroutungsprozesses. Es sei darauf hinge-wiesen, dass die Erst- und Eignungsprüfungen des Groutsgrundsätzlich vorgelegt und der Installationsprozesssowie die Qualitätssicherungsmaßnahmen detailliert be-schrieben werden müssen. In Hinblick auf die Baustellen-prüfung sei exemplarisch die Überprüfung der Grout-Konsistenz (Bild 8) zu nennen.

Vor dem Hintergrund des Einsatzes hochfester Grouts istdie Einstufung der Baustelle in die Überwachungsklasse 3nach DIN 1045-3 [15] bindend. Dies bedeutet, dass Mate-rialuntersuchungen am frischen und festen Beton auf

dem Installationsschiff durchgeführt werden müssen(Bild 9) und dass die Verwendung fremdüberwacht wird.Der erfolgreiche Verfüllprozess ist zusätzlich durch eingewisses Maß an Grout-Überlauf sicherzustellen. Diesesist nachweislich zu dokumentieren, unabhängig ob dieVerbindung über oder unter Wasser liegt.

3.4 Vorgaben zum Verfahrensablauf undBegutachtungsgegenstand

Es ist ratsam, dass die erforderlichen Unterlagen den Gut-achtern für den Begutachtungsprozess zu einem mög-lichst frühen Projektzeitpunkt zur Verfügung gestellt wer-den. Dabei ist zu beachten, dass getrennt für die inAbschn. 3 genannten Verfahrenszeitpunkte vor Beginndes Verfahrensabschnitts unterschiedliche Unterlagen er-forderlich werden. Eine Auswahl an bereitzustellendenUnterlagen ist in Tab. 2 zusammengefasst. Bei bisherigenVerfahren war für eine vollständige Begutachtung und dieErteilung einer Zustimmung im Einzelfall die umfassendeErstellung und Prüfung von Ausführungsunterlagen (Me-thod Statement, Ausführungspläne) erforderlich. Diesstellt den Antragsteller zu einem Zeitpunkt, der nach Bild5 rund zwölf oder mehr Monate vor der Bauausführung

Bild 8 AusbreitversuchSlump-Test

Bild 9 Probekörper für MaterialprüfungenTest specimen for material testing



liegt, regelmäßig vor große Herausforderungen. Ausfüh-rungsunterlagen in der erforderlichen Detailtiefe könnenpraktisch nur unter Beteiligung der General- und Subun-ternehmer erstellt werden, was zu diesem Zeitpunktwegen der häufig noch nicht vorhandenen vertraglichenBindung äußerst schwierig ist. Es hat sich gezeigt, dassinsbesondere die frühzeitige Bereitstellung von Ausfüh-rungsunterlagen größte Anstrengungen der Beteiligten er-fordert, um rechtzeitig umfassende und möglichst ab-schließende Antragsunterlagen vorlegen zu können.

4 Zusammenfassung

Für die Ausführung von Grout-Verbindungen und denEinsatz von Grouts in Offshore-Tragstrukturen für die

Offshore-Windenergie bedarf es jeweils einer Zustim-mung im Einzelfall für die Bauart und für das Baupro-dukt durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydro-graphie. Dabei werden unabhängig von Grout-Materialund Konstruktionsart Sachverständigengutachten erfor-derlich, in denen neben der statischen Berechnung dieMaterial- und Einbauspezifikationen begutachtet werden.Aufgrund der umfangreichen zu begutachtenden Daten-grundlage zeigen Erfahrungen aus durchgeführten Zu-stimmungsprozessen, dass durch eine zeitnahe Bereitstel-lung der zu begutachtenden Unterlagen ausführungstech-nische Risiken entschärft und der zeitliche Ablauf desGenehmigungsprozesses im Sinne des Antragstellers, derGutachter und auch der Behörden optimiert werden kön-nen.

Tab. 2 Erforderliche Unterlagen im Begutachtungsprozess (Auszug)Required documents in the approval process (extract)

Konzeptpapier Begutachtung

Projektspezifische Informationen Bemessung

Standortbeschreibung einschließlich Wassertiefe Grundlagen (Norm), Geometrie

Unterlagen des Basic Designs Belastungen, Nachweise, …

Konstruktionsbeschreibung Materialeigenschaften

Statement of Compliance Erstprüfung, Eignungsprüfung

Grout-Material Frisch- und Festmaterialeigenschaften

Verbindungstyp (pre-piled, post-piled) Ausführungsunterlagen/Installationsunterlagen/Method Statement

… Maschinentechnik

Grout-Verarbeitbarkeit für unterschiedliche Temperaturfenster

Vorgabe von Einbaubedingungen

Nachweis vollständiger Vergroutung

Literatur

[1] BILLINGTON, C.: The Integrity of Jacket to Pile Connections.In: Proceedings of oceanology International 78, BPS Exhi-bitions, Brighton, London, 1978.

[2] DIN EN ISO 19902: Petroleum and natural gas industries– Fixed steel offshore structures. CEN – European Commit-tee for Standardization, Brussels, Belgium, July 2008.

[3] DNV-OS-J101: Offshore Standard DNV-OS-J101 – Designof Offshore Wind Turbine Structures. Det Norske Veritas,Høvik, Norway, 2013.

[4] GL-COWT: Guideline for the Certification of OffshoreWind Turbines. Germanischer Lloyd Industrial Services,Rules and Guidelines, Hamburg, 2012.

[5] BSH-Standard: Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen. Bundesamt für Seeschifffahrt und Hy-drographie, Hamburg und Rostock, Dezember 2007.

[6] BSH-Verfahrenshinweise: Verfahrenshinweise für die Zu-stimmung im Einzelfall (ZiE) beim BSH – „Grout-Verbin-dungen“. 9.8.2011.

[7] DIBt-MLTB: Musterliste der Technischen Baubestimmun-gen. Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin, Dezember2005.

[8] DIBt-BRL: Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C.Deutsches Institut für Bautechnik, Ausgabe 2012/2, Berlin,November 2012.

[9] EN 1992-1: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion vonStahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allge-meine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Ber-lin: Beuth Verlag, Januar 2011.

[10] EN 1993-1-1: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktionvon Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregelnund Regeln für den Hochbau. Berlin: Beuth Verlag, Dezem-ber 2010.

[11] EN 1993-1-9: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktionvon Stahlbauten – Teil 1-9: Ermüdung. Berlin: Beuth Ver-lag, Dezember 2010.



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[12] SCHAUMANN, P.; WILKE, F.: Fatigue of Grouted Joint Con-nections. Proceedings der 8. Deutschen Windenergie Konfe-renz DEWEK, Bremen, 22.–23. November 2006.

[13] fib ‘Model Code 2010 – Final draft’. International Federati-on of Structural Concrete (fib), Model Code prepared bySpecial Activity Group 5 ‘New Model Code’, September2011.

[14] DIN 1045-2: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spann-beton – Teil 2: Beton- Festlegung, Eigenschaften, Herstel-lung und Konformität – Anwendungsregeln zu DIN EN206-1, Normenausschuss Bau (NABau) im DIN. Berlin:Beuth Verlag, August 2008.

[15] DIN 1045-3: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spann-beton – Teil 3: Bauausführung, Normenausschuss Bau(NABau) im DIN. Berlin: Beuth Verlag, August 2008.

[16] VeBMR-Richtlinie: DAfStb-Richtlinie – Herstellung undVerwendung von zementgebundenem Vergussbeton undVergussmörtel. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton(DAfStb), Berlin, November 2011.

[17] SVB-Richtlinie: DAfStb-Richtlinie – SelbstverdichtenderBeton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb), Ber-lin, November 2003.

[18] FIP/CEB: High Strength Concrete – State of the Art Report,Bulletin d’ Information No. 197. Comité Euro-Internationaldu Beton, London: Chameleon Press, 1990.

[19] SCHAUMANN, P.; LOCHTE-HOLTGREVEN, S.: Schädigungs-modell für hybride Verbindungen in Offshore-Windenergie-anlagen. Stahlbau 80 (2011), Heft 4, Berlin: Ernst & Sohn.

[20] LOHAUS, L.; LINDSCHULTE, N.; SCHOLLE, N.; WERNER, M.:Betontechnologie für Grouted Joints. Stahlbau 81 (2012),Heft 9, Berlin: Ernst & Sohn.

[21] LOHAUS, L.; ONESCHKOW, N.; ELSMEIER, K.; HÜMME, J.:Ermüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen in Wind-energieanlagen. Bautechnik 89 (2012), Heft 8, Berlin: Ernst& Sohn.

[22] LOCHTE-HOLTGREVEN, S.: Zur Trag- und Ermüdungsfestig-keit biegebeanspruchter Grouted Joints in Offshore-Wind-energieanlagen. Dissertation, Institut für Stahlbau, LeibnizUniversität Hannover, 2013.

[23] DIN EN 206-1: Beton – Teil 1: Festlegung, Eigenschaften,Herstellung und Konformität. Berlin: Beuth-Verlag, Septem-ber 2005.

[24] DIN EN 13670: Ausführung von Tragwerken aus Beton.Deutsche Fassung EN 13670:2009, Berlin: Beuth Verlag,März 2011.

AutorenProf. Dr.-Ing. Ludger LohausDipl.-Ing. Nick LindschulteLeibniz Universität HannoverInstitut für BaustoffeAppelstraße 9A30167 [email protected]

Dipl.-Ing. Robert GrieseLPI Ingenieurgesellschaft mbHVölgerstraße 930519 [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Peter SchaumannDipl.-Ing. Anne BechtelDipl.-Ing. Stephan Lochte-HoltgrevenLeibniz Universität HannoverInstitut für StahlbauAppelstraße 9A30167 [email protected]

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