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Patrick Staubach

• This work presents contributions to the numerical modelling of the installation process and subsequent high-cyclic loading of piles, such as relevant for pile foundations for offshore wind turbines. For this purpose, special hydro-mechanically coupled finite element formulations, different mortar contact discretisation techniques and constitutive interface models based on, among others, Hypoplasticity are developed. In addition, constitutive models for the prediction of the mechanical response of soils to millions of load cycles (so-called high-cycle accumulation models) are extended. The simulation of the pile installation process using a (hydro-mechanically coupled) Coupled Eulerian-Lagrangian method shows that the better the drainage conditions during driving, the lower the accumulation of permanent deformations during subsequent high-cyclic lateral loading due to wind and water waves.
• In dieser Arbeit werden Beiträge zur numerischen Modellierung des Installationsprozesses und der anschließenden hochzyklischen Belastung von Pfählen vorgestellt, wie sie für Pfahlgründungen für Offshore-Windenergieanlagen relevant ist. Dafür werden spezielle hydraulisch-mechanisch gekoppelte Finite Elemente Formulierungen, verschiedene Mortar-Kontakt Diskretisierungen und konstitutive Interface-Modelle basierend u.a. auf der Hypoplastizität entwickelt. Außerdem werden Stoffmodelle für die Modellierung des Bodenverhaltens bei einer Belastung mit Millionen von Lastzyklen (sogenannte hochzyklische Akkumulationsmodelle) erweitert. Die Simulation des Rammvorgangs mit einer (hydraulisch-mechanisch gekoppelten) Coupled Eulerian-Lagrangian Methode zeigt, dass bessere Dränagebedingungen während des Rammvorgangs geringere Akkumulation bleibender Verformungen bei der anschließenden hochzyklischen lateralen Belastung durch Wind und Wellengang bewirken.