Dr.-Ing. Martin Pohl www.baw.de
Gliederung - Erfordernis von Ufersicherungen Einwirkungen Widerstände schützenswerte Güter - Ufersicherungsarten und deren Ausbildung Randbedingungen: Hydraulik, Bodeneigenschaften, Geometrie, - Bemessung Deckwerke aus losen Wasserbausteinen; Spundwände - Deckwerksbau und Unterhaltung - Materialanforderungen & Qualitätssicherung - Weitergehende Informationen Seite 2
Erfordernis von Ufersicherungen Einwirkungen am Beispiel der Strömung [durch Schiffe und Tide] EROSION Seite 3
Erfordernis von Ufersicherungen Ufer ohne Sicherung Ufer mit Sicherung Seite 4
Erfordernis von Ufersicherungen Seite 5
Erfordernis von Ufersicherungen Einwirkungen > Widerstände z. B. Strömung z. B. anstehender Boden Schützenswerte Güter? z. B. Brücken, Winterdeiche, Bebauung, Seite 6
Erfordernis von Ufersicherungen Schützenswerte Güter? unmittelbare Nähe Winterdeich Panzerung mit Wellenbrechern Wasserbausteine lose / vergossen Seite 7
Erfordernis von Ufersicherungen Schützenswerte Güter? weit entfernt natürliche Uferausbildung Querschnittsaufweitung Beobachtung ggf. zeitnahe Gegenmaßnahmen Seite 8
Einwirkungen Strömung durch Schiffe, Tide Wellen (-schlag) durch Schiffe, Wind Propulsion Porenwasserüberdrücke (durch Schiffswellen) Drückendes Grund- / Schichtenwasser (durch Tide) Ankerwurf / Schiffsanfahrung [See- / Binnenschiff] Eisgang Mensch Seite 9
Einwirkungen Eisgang Seite 10
Einwirkungen Mensch Seite 11
Einwirkungen Mensch Seite 12
Ufersicherungsarten (übliche) Widerstände Uferwände: Spundwände, Bohrpfahlwände, Mauern, gesetzte (Beton-) Steine verklammerte Wasserbausteine lose Wasserbausteine Geotextile Container Lahnungen Begrandungen Biologische Ufersicherungen Einwirkungen größer geringer Indirekt: Buhnen, weiche Strombauwerke Seite 13
Ufersicherungsarten (übliche) Schützenswerte Güter vorhanden / Platzverhältnisse beengt weiträumig weit entfernt Rechteckprofil Trapezprofil Wasserbausteine Spundwand Bohrpfahl wand gesetzte Steine biologische US Beobachtung Ufermauer lose verkl. Große Wassertiefen: Sinkstücke Indirekt: UWA Buhnen Seite 14
rolliger Boden bindiger Boden Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (SeeSchStr) NHN +2 m Schiffs- & Windwellen Thw Ufersicherung massiv Tnw schiffsinduzierte & natürliche Strömung weich NHN -12 m Seite 15
Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (BinSchStr) Schiffs- & Windwellen NHN +40 m Propulsion NHN +35 m Schutz der Sohle durch verklammerte Wasserbausteine Seite 16
Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (Bsp.) Wasserbausteine Kornfilter Boden MAR (2008) Seite 17
Bemessung Deckschicht aus losen Wasserbausteinen: Binnenschifffahrtsstraßen: GBB (2010), MAR (2008) Seeschifffahrtsstraßen: Hansen (1985), EAK (2002) Filter: MAK (1989 / 2013?), MAG (1993), MMB (2014?) Uferwände: Erdstatiken für Wand und Verankerung keine Bemessung, sondern Erfahrungswerte für: verklammerte Deckwerke (MAV 2008), Lahnungen, Geotextile Container: Diss. Recio (2007) Erforderlich: Kenntnisse über Einwirkungen und Baugrundaufbau Seite 18
Bemessung Deckschicht aus losen Wasserbausteinen: Seeschifffahrtsstraßen: Hansen (1985), EAK (2002), im übertragenen Sinne: GBB & MAR Gemessene Einwirkungen als Eingangsgröße für Bemessung! Zukünftig: Probabilistische Bemessung (Kayser, Ohde Kolloquium 2012) Numerische individuelle Bemessung (Dissertation Mittelbach 2014?) Seite 19
Bemessung Maßgeblich für Widerstandsfähigkeit eines Deckwerks aus losen Wasserbausteinen: - Steingröße D gemäß den hydraulischen Einwirkungen bei der jeweiligen Rohdichte - Gewicht G gemäß der Steingröße bei der jeweiligen Rohdichte - Deckschichtdicke dd gemäß der Steingröße - Verzahnung der Deckwerksteine untereinander - Deckwerksgewicht gemäß den auftretenden Porenwasserüberdrücken Seite 20
Bemessung loser Wasserbausteine Einwirkungen (Hydraulische Bemessung): Lang- und kurzperiodische Wellen Einzelsteinbemessung Strömung Einzelsteinbemessung Langperiodische Wellen Porenwasser(über)drücke erf. Flächengewicht (Filter + Deckschicht) aus Einzelsteinbemessung erf. Deckschichtdicke für Stabilität des Steingerüsts Seite 21
Bemessung von Deckwerken Geotechnische Bemessung: - globale Standsicherheit ggf. mit Kapillarkohäsion oberhalb GW Abgleiten / Abheben - Lokale Standsicherheit tidebedingter GW-Druck Porenwasserüberdrücke - Fußsicherung / Sicherung der Übergänge Seite 22
Bemessung / Ausbildung - Unter Berücksichtigung von Erfahrungswissen, Unsicherheiten / Ausbaupläne - Filterstabiler Aufbau (Mehrstufenfilter) - Geotextile Filter bei Verockerung im Küstenbereich zu vermeiden - Bevorzugt offene Deckschichten wegen GW-Druck - Kopfvorlage gegen rückströmendes Wasser Seite 23
Bemessung Uferwände: Erdstatiken für Wand und Verankerung Wandlänge, Profil Ankerlänge & -kräfte Berücksichtigung von: Korrosion Kolktiefenzuschlag Seite 24
Deckwerksbau ausfließende Sande bei Grundwasserpotentialen erforderliche Neigung ggf. Arbeiten bei steigendem Tidewasser bei frei liegender Böschung Erosion durch Einwirkungen Schiffsgeschwindigkeiten einschränken kleine & kurzzeitige Arbeitsabschnitte Seite 25
Deckwerksbau Filter und Wasserbausteine böschungsnah einbauen, ansonsten Gefahr: - der Entmischung des Kornfilters umgekehrter Filter - der Steinschädigung - der Schädigung des Filterplanums Seite 26
Unterhaltung von Deckwerken - ausreichend dimensionierte Steine einbauen; gemäß Bemessung ggf. Verifizierung der Einwirkungen über zeitlich begrenzte (repräsentative) Feldmessungen, z. B. mit autarker Sonde - möglichst: Andrücken der losen Wasserbausteine für ausreichende Verzahnung Seite 27
Materialanforderungen & Qualitätssicherung Technische Prüfvorschriften: TLW, TLG, RPW, http://vzb.baw.de/tr-w DIN EN 13242: Mineralkornfilter, Anforderungen DIN EN 13383-1: Wasserbausteine, Anforderungen DIN EN 13383-2: Wasserbausteine, Prüfverfahren Seite 28
Materialanforderungen & Qualitätssicherung Abschnitt 8.4 im MAR (2008): CE-Kennzeichnungen und Konformitätserklärung WPK: werkseigene Qualitätskontrolle Flächenpeilungen mit Messschiff: Abweichungen max. +/- 10 cm (Lage und Höhe) Abnahmepeilungen an Land: Unterschiede Stangenspitze Kugel / Teller +/- 3-5 cm Seite 29
Qualitätssicherung Bemessung Kooperation Universität Rostock Luftbildaufnahmen Elbinsel Lühesand Georeferenzierte Orthofotos Epochenvergleich Veränderungen 5 cm Detektierung von Veränderungen der Ufersicherung wie z.b. Verlagerungen von Wasserbausteinen Seite 30
Weitergehende Informationen - GBB, MAR, MAV, MAK, MAG, MSD (zeitnah: MMB) http://www.baw.de/de/die_baw/publikationen/merkblaetter/index.php.html - EAK (2002): Empfehlungen für Küstenschutzwerke, Boyens & Co. http://www.kfki.de/de/wissenstransfer/die-kueste - Biologische Ufersicherungen: http://ufersicherung.baw.de/de/index.html - EAU (2012): Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen Häfen und Wasserstraßen, Ernst & Sohn - Hansen (1985): Wasserbausteine im Deckwerksbau Bemessung und Konstruktion, Boyens & Co. - Pilarczyk (1998): Dikes and Revetments, Balkema Rotterdam - Rock manual (2007): The use of rock in hydraulic engineering, CIRIA C683, London Seite 31
In der Pause und zum Grillen Quadrocopter - Verfahrensvorstellung - Befliegungs-Videos - Auswertungen in Halle 1: FuE Rinnenversuche & Wechselwirkung Seeschiff-Seeschifffahrtsstraße - Aufbau - Messtechnik - Auswertung - ggf. Fahrt durchs Wasser Seite 32
Seite 33
Seite 34