Wellenbelastung und Stabilität hydraulisch gebundener Deckwerke

摘要

Ein weit verbreitetes Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Schüttstein-deckwerken unter anderem an der deutschen Nordseeküste ist der Mörtelverguss, bei dem die Schüttsteine mit einer definierten Menge an Mörtel pro Quadratmeter vergossen und so zu einem kohärenten Deckwerk zusammengefügt werden. Das Deckwerk ist somit in der Lage, Momente sowie Quer- und Normalkräfte aufzunehmen. Aufgrund eines relativ geringen Prozessverständnisses der Belastungsmechanismen und Widerstände erfolgt die Bemessung hydraulisch gebundener Deckwerke derzeit auf der Basis von Erfahrungswerten. Die derzeitige Bemessungspraxis kann daher potentiell zu einer Unterbemessung oder einer unwirtschaftlichen Überbemessung der vergossenen Schüttstein-deckwerke führen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI) geförderte Forschungsvorhaben "HYGEDE: Wellenbelastung und Stabilität hydraulisch gebundener Deckwerke" hatte daher das Ziel, die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für die Bemessung mörtel-vergossener Schüttsteindeckwerke auf Seegangsbelastung zu erarbeiten. Zur Beschreibung der strukturellen Integrität der Deckwerke wurden zuerst Schadensmechanismen aus der Begutachtung vorhandener Deckwerke an der Nordseeküste und aus einer Literaturrecherche abgeleitet. Für den Mechanismus "Rissbildung in der Deckschicht" wurde ein Modell zur Beschreibung der Einwirkungen und Widerstände im Grenzzustand erstellt. Die Einwirkungen unter Wellenbelastung wurden mit großmaßstäblichen hydraulischen Versuchen im Großen Wellenkanal in Hannover (GWK) bestimmt. Die Widerstände und Bauwerkseigenschaften wurden mit mechanischen und bruchmechanischen Ersatzversuchen an den Komponenten der Deckschichten sowie am Verbundkörper aus Mörtel und Wasserbaustein ermittelt. Darüber hinaus wurden Versuche zur Bestimmung der Kraft beim Lösen eines Einzelsteins im Labor und in situ durchgeführt. Mit den in diesem Beitrag vorgestellten Modellen zur Beschreibung der Stabilität der Deckwerke lassen sich die für die Bemessung mörtelvergossener Schütt-steindeckwerke relevanten Prozesse "Rissbildung in der Deckschicht" und "Lösen eines Einzelsteins"beschreiben. Für die funktionale Bemessung der Deckwerke wurde die Wel lenauflaufhöhe bestimmt und Reduktionsfaktoren für den EurOtop-Bemessungsansatz ermittelt.