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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau AK - K2 Vierfuss 03/2001 Einführung Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts Modellierung der küstennahen Seegangsumformung Bauwerksbelastung und Standsicherheit Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte Inhalt Gliederung Topographie mNN -50. 0 -38. -26. -14. 0 5.00 km 2.50 BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau AK - K2 Vierfuss 03/2001 Anmerkung: Die Bereitstellung der folgenden Vortragsfolien ist als Service für die Teilnehmer des Kolloquiums gedacht. Die Folien ersetzen nicht das gesprochene Wort.

AK - K2 Vierfuss 03/2001 Gliederung Die Bereitstellung der · BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau AK - K2 Vierfuss 03/2001 • Einführung • Extremwertanalysen

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

• Einführung• Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts• Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

• Bauwerksbelastung und Standsicherheit• Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Inhalt

Gliederung

TopographiemNN

-50. 0-38. -26. -14.

0 5.00 km2.50

- Schutz- und Sicherheitshafen Helgoland -

BAW-Kolloquium

am 15. März 2001

BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

Anmerkung:

Die Bereitstellung derfolgenden Vortragsfolienist als Service für dieTeilnehmer desKolloquiums gedacht. DieFolien ersetzen nicht dasgesprochene Wort.

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

Konzeption und Umfang des Projekts

küstennaheSeegangsumformung

Seegangshindcast+ Extremwertanalyse

Bauwerk

Hbem

Nordseegebiet

Helgoland-Modell

Seegangsbelastung

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

Seegangsklimatologiefür die Deutsche Bucht

Institut für Küstenforschung(ehem. Institut für Gewässerphysik)

GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

Seegangshindcast vom Februar 1999

Seegangshindcastüber 40 Jahre

(1955-1994)

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

1

3 2

4

• Seegang bei 1, 2, 3, 4– Signifikante Wellenhöhe Hs

– Peakperiode Tp

• Windgeschwindigkeiten• Wasserstände

Randbedingungen für den Bemessungsfall

Für definierte, selteneEintrittswahrscheinlichkeiten gesucht:

Alle Parameter als Funktion der Seegangsrichtung !

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Beispiel:Extremwerte nach Richtungen für:

• signifikante Wellenhöhe Hs

• Hochwasserstände Thw

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

5.7

4.4 4.7

3.8

3.5

4.0

3.8

3.6

4.03.8

5.77.6

8.2

8.4

9.2

8.9

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

100 Jahre (Basis GKSS-Hindcast)

50 Jahre (Basis: GKSS-Hindcast)

LWI, 1983

Signifikante Wellenhöhen, Helgoland-SW, Ergebnis

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

Hs in [m]

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Wasserstände, Ergebnis

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

100 Jahre

50 Jahre

Thw in [m HN]

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Randbedingungen für 100 jährl. Wiederkehr

N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

2000 1.64 1.56 1.64 1.96 1.67 1.54 1.45 1.49 1.67 1.78 1.99 3.25 3.65 4.01 2.84 2.58

2050 1.87 1.78 1.87 2.19 1.90 1.77 1.68 1.72 1.89 2.01 2.22 3.48 3.88 4.23 3.07 2.80

24.9 23.5 24.5 25.4 26.6 25.7 24.6 26.8 28.5 30.3 27.6 31.0 32.1 30.0 34.5 28.3

Hs in [m] 3.7 3.6 3.4 3.1 3.2 3.3 3.3 3.6 4.8 5.5 5.7 5.7 5.9 6.2 7.1 5.2

Tp in [s] 8.4 8.1 7.5 6.9 7.0 7.6 7.5 8.0 10.8 12.5 13.1 13.8 13.5 14.8 15.4 12.7

Hs in [m] 6.2 4.3 4.3 3.6 3.7 3.7 3.6 4.1 4.3 5.6 6.9 7.3 7.6 7.9 8.5 8.4

Tp in [s] 12.5 9.7 8.7 7.3 7.4 7.4 7.4 7.6 8.5 11.4 13.2 14.2 15.0 14.8 14.9 14.5

Hs in [m] 4.4 4.7 3.8 3.5 4.0 3.8 3.6 4.0 3.8 5.7 7.6 8.2 8.4 8.9 9.2 5.7

Tp in [s] 11.0 9.3 8.0 7.5 7.6 7.5 7.3 7.8 7.5 9.9 12.9 13.1 13.8 14.8 14.7 12.3

Hs in [m] 4.8 4.1 3.7 3.5 3.7 3.8 3.8 3.9 3.8 5.3 6.6 7.4 7.7 8.2 7.2 6.2

Tp in [s] 9.8 8.0 7.7 7.4 7.7 7.6 7.7 8.2 7.7 10.7 12.9 13.5 15.2 15.4 13.6 12.6

Pos.Südost2332

Pos.Südwest2233

Pos.Nordwest2132

RICHTUNGEN nachnautischer Definition

WINDGESCHWINDIG-KEITEN in [m/s]

WASSERSTÄNDEin [m HN]

Pos.Nordost2231

Extremwertanalysen auf Basis des GKSS-Hindcasts

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

küstennaheSeegangsumformung

Seegangshindcast+ Extremwertanalyse

Bauwerk

Hbem

Nordseegebiet

Helgoland-Modell

Seegangsbelastung

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Seegangsmodell SWAN

„S imulating WAves Nearshore“(Delft University of Technology)

Seegangsmodell der 3. Generation

berechnet 2-D-Energiedichtespektren aufGrundlage der Energietransportgleichung

berücksichtigt:Refraktion, Shoaling, Strömung, Wellenbrechen,Bodenreibung, wave set-up,Transmission bei Wellenbrechern

berücksichtigt nicht:Diffraktion, Reflexion

Seegangsmodell SWAN

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

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Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

• topographische Grundlagen:

Peilungen des BSH

Peilungen des WSA TönningPhotogrammetrie Ufer und Felswatt

ufernahe FächerpeilungGrundkarten 1 : 5000

• Modell:

Gesamtgebiet rd. 11 km * 12 km, Auflösung 100 m

genesteter Innenbereich 5 km * 5 km, Auflösung 20 m

Erstellung des Helgoland-Modells

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Simulation:

Sturmflut 28.01.1994Seegang um 15 Uhr

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00Signifikante Wellenhöhe

Hs [m]

( Peakrichtung: > )

Simulation naturnah?

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Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

[rad]

[digits]

Messung:

Sturmflut 25.10.1999Seegang um 21 Uhr

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

Seegang aus WNWEintrittswahrscheinlichkeit 100 Jahre

3425500.00 3426500.00 3427500.00 3428500.00 3429500.00

6004500.00

6005000.00

6005500.00

6006000.00

6006500.00

6007000.00

6007500.00

6008000.00

6008500.00

6009000.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

Signifikante Wellenhöhe

Hs [m]

( Peakrichtung: > )

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

Westmole

Ostkaje

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AK - K2 Vierfuss 03/2001Seegangsatlas

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

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AK - K2 Vierfuss 03/2001

S e e g a n g sr ic h t u n g

B e r e c h n u n g sp u n k t

X p Y p H s ig P k D i r T p e a k D e p t h W le n S t e e p n

[ m ] [ m ] [ m ] [ d e g r ] [ s e c ] [ m ] [m ] [ ]N 1 3 4 2 7 4 6 0 6 0 0 5 4 5 0 1 . 7 7 1 1 7 .5 1 2 . 3 6 4 . 6 1 2 8 . 1 4 0 . 0 6 2 8 9

N 2 3 4 2 7 5 0 0 6 0 0 5 2 5 0 1 . 9 7 2 2 .5 1 1 . 1 8 5 . 1 5 2 7 . 0 3 0 . 0 7 2 8 3

N 3 3 4 2 7 5 5 0 6 0 0 5 0 0 0 2 . 3 2 5 3 5 7 .5 1 0 . 1 1 9 . 7 4 3 2 . 6 1 0 . 0 7 1 2 3

N 4 3 4 2 7 8 5 0 6 0 0 4 8 5 0 2 . 5 5 6 1 5 2 .5 1 2 . 3 6 9 . 2 7 4 7 . 4 0 . 0 5 3 8 9

N 5 3 4 2 8 1 3 0 6 0 0 4 9 6 0 2 . 8 5 7 1 8 7 .5 1 2 . 3 6 1 1 . 6 5 1 . 2 3 0 . 0 5 5 7 1

N 6 3 4 2 8 2 1 0 6 0 0 5 1 4 0 2 . 6 1 8 1 7 7 .5 1 2 . 3 6 1 2 . 3 4 3 . 5 8 0 . 0 6 0 0 2

N 7 3 4 2 8 2 6 0 6 0 0 5 2 0 0 2 . 6 9 8 1 7 2 .5 1 2 . 3 6 1 1 . 3 1 4 2 . 5 2 0 . 0 6 3 3 8

N 8 3 4 2 8 2 8 0 6 0 0 5 3 1 0 2 . 8 5 1 1 6 7 .5 1 2 . 3 6 1 0 . 1 7 3 7 . 4 2 0 . 0 7 6 1 4

N 9 3 4 2 8 2 5 0 6 0 0 5 4 8 0 3 . 0 1 8 1 8 7 .5 1 2 . 3 6 7 . 9 9 3 5 . 9 9 0 . 0 8 3 7 9

N 1 0 3 4 2 8 2 0 0 6 0 0 5 5 9 0 2 . 6 7 1 2 8 2 .5 1 2 . 3 6 9 . 2 1 3 0 . 4 8 0 . 0 8 7 5 5

N 1 1 3 4 2 8 0 5 0 6 0 0 5 6 8 5 2 . 3 2 8 1 8 2 .5 1 2 . 3 6 8 . 3 2 6 . 9 6 0 . 0 8 6 2 8

N 1 2 3 4 2 7 8 8 0 6 0 0 5 8 0 0 2 . 1 3 4 1 7 2 .5 1 2 . 3 6 6 . 2 2 2 3 . 3 2 0 . 0 9 1 4 4

N N E 1 3 4 2 7 4 6 0 6 0 0 5 4 5 0 1 . 3 8 5 7 .5 9 . 1 4 4 . 5 2 2 1 . 3 7 0 . 0 6 4 7 6

N N E 2 3 4 2 7 5 0 0 6 0 0 5 2 5 0 1 . 2 7 5 1 7 .5 9 . 1 4 5 . 0 6 1 6 . 7 3 0 . 0 7 6 1 9

N N E 3 3 4 2 7 5 5 0 6 0 0 5 0 0 0 1 . 4 3 2 3 5 7 .5 9 . 1 4 9 . 6 5 1 8 . 4 0 . 0 7 7 7 8

N N E 4 3 4 2 7 8 5 0 6 0 0 4 8 5 0 2 . 2 2 5 1 5 7 .5 1 0 . 1 1 9 . 1 8 3 4 . 4 3 0 . 0 6 4 5 9

N N E 5 3 4 2 8 1 3 0 6 0 0 4 9 6 0 2 . 7 5 8 1 8 2 .5 9 . 1 4 1 1 . 5 1 3 6 . 6 2 0 . 0 7 5 2 4

N N E 6 3 4 2 8 2 1 0 6 0 0 5 1 4 0 2 . 6 5 7 1 7 7 .5 9 . 1 4 1 2 . 2 1 3 3 . 4 3 0 . 0 7 9 4 3

N N E 7 3 4 2 8 2 6 0 6 0 0 5 2 0 0 2 . 7 2 1 1 7 2 .5 9 . 1 4 1 1 . 2 2 3 2 . 7 0 . 0 8 3 1 3

N N E 8 3 4 2 8 2 8 0 6 0 0 5 3 1 0 2 . 7 8 1 9 2 .5 9 . 1 4 1 0 . 0 8 3 0 . 5 5 0 . 0 9 0 9

N N E 9 3 4 2 8 2 5 0 6 0 0 5 4 8 0 2 . 8 4 4 1 8 7 .5 9 . 1 4 7 . 9 3 0 . 1 1 0 . 0 9 4 3 9

N N E 1 0 3 4 2 8 2 0 0 6 0 0 5 5 9 0 2 . 5 3 1 8 2 .5 9 . 1 4 9 . 1 2 2 6 . 5 1 0 . 0 9 5 3 5

N N E 1 1 3 4 2 8 0 5 0 6 0 0 5 6 8 5 2 . 2 4 7 1 8 2 .5 9 . 1 4 8 . 2 1 2 3 . 7 1 0 . 0 9 4 6 8

N N E 1 2 3 4 2 7 8 8 0 6 0 0 5 8 0 0 2 . 0 7 7 1 7 2 .5 9 . 1 4 6 . 1 3 2 1 . 2 9 0 . 0 9 7 4 9

N E 1 3 4 2 7 4 6 0 6 0 0 5 4 5 0 1 . 1 0 5 7 7 .5 9 . 1 4 4 . 6 1 1 7 . 7 0 . 0 6 2 3 4

N E 2 3 4 2 7 5 0 0 6 0 0 5 2 5 0 0 . 9 2 1 7 7 .5 9 . 1 4 5 . 1 5 1 0 . 7 6 0 . 0 8 5 6

N E 3 3 4 2 7 5 5 0 6 0 0 5 0 0 0 1 . 0 5 7 8 7 .5 9 . 1 4 9 . 7 4 1 2 . 8 0 . 0 8 2 5 6

N E 4 3 4 2 7 8 5 0 6 0 0 4 8 5 0 2 . 4 5 1 1 5 2 .5 9 . 1 4 9 . 2 7 3 4 . 1 3 0 . 0 7 1 7 3

N E 5 3 4 2 8 1 3 0 6 0 0 4 9 6 0 3 . 0 2 5 1 8 2 .5 8 . 2 7 1 1 . 6 3 4 . 5 7 0 . 0 8 7 4 3

N E 6 3 4 2 8 2 1 0 6 0 0 5 1 4 0 2 . 9 4 3 1 7 2 .5 8 . 2 7 1 2 . 3 3 3 . 0 4 0 . 0 8 8 9 8

N E 7 3 4 2 8 2 6 0 6 0 0 5 2 0 0 2 . 9 6 9 1 6 2 .5 8 . 2 7 1 1 . 3 1 3 1 . 7 5 0 . 0 9 3 4 4

N E 8 3 4 2 8 2 8 0 6 0 0 5 3 1 0 2 . 9 7 7 1 5 7 .5 8 . 2 7 1 0 . 1 7 3 0 . 2 0 . 0 9 8 5 2

N E 9 3 4 2 8 2 5 0 6 0 0 5 4 8 0 2 . 9 9 8 1 5 2 .5 8 . 2 7 7 . 9 9 2 9 . 8 8 0 . 1 0 0 2 7

N E 1 0 3 4 2 8 2 0 0 6 0 0 5 5 9 0 2 . 6 7 2 1 7 7 .5 8 . 2 7 9 . 2 1 2 6 . 3 0 . 1 0 1 5 1

N E 1 1 3 4 2 8 0 5 0 6 0 0 5 6 8 5 2 . 3 7 1 1 7 2 .5 8 . 2 7 8 . 3 2 3 . 6 9 0 . 0 9 9 9 8

N E 1 2 3 4 2 7 8 8 0 6 0 0 5 8 0 0 2 . 2 0 4 1 6 7 .5 8 . 2 7 6 . 2 2 2 1 . 7 7 0 . 1 0 1 1 2Seegangsdaten an den Referenzpunkten

Modellierung der küstennahen Seegangsumformung

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

Bauwerk

Hbem

Seegangsbelastung

• Standsicherheitsbetrachtungan 2 Beispielen:

West-mole

Ost-kaje

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BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

AK - K2 Vierfuss 03/2001

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

pu

p1

Hbem

p3

d

hc

p0

h hb

ηηηη∗∗∗∗Der Ansatz berücksichtigt:

natürlichen SeegangBelastung durch stehende WellenBelastung durch brechende Wellenkein Druckschlag

Seegangsparameter:

HBem Bemessungswellenhöhe (Abstand 5HS)

HBem = H1/250 ~ 1,8 · H1/3 ~ 1,8 · HS

TBem zugehörige Wellenperiode

TBem = T1/3 ~ [0,9 ... 0,95] · TP

LBem zugehörige Wellenlänge

ββββ Wellenangriffswinkel

Kipp- und Gleitsicherheit: ηηηη > 1,2

Seegangsbelastung nach GODA

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Berechnungspunkte Ostkaje

487

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

Ostkaje

obererDrehp.

untererDrehp.

8,00

0,30 6,80

4,65

0,90

5,10

5,50

+ 3,40 1,15

0,50Brüstungsmauer

NN + 3,40 m

MThw = NN + 0,74 m

NN + 0,00 m-

MThw = NN - 1,58 m

0,50

Stahlbetondielen

NN - 6,30 m

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O s t k a j e , Wellenhöhen

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Süd West Nord Ost Süd

Wel

lenh

öhe

[m]

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Wa

ss

er

sta

nd

[mH

N]

Wasserstand

signifikanteWellenhöhe

Bemessungs-Wellenhöhe

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Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

1000

2000

3000

4000

5000

Süd West Nord Ost Süd

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Sic

he

rh

eit

O s t k a j e , Kippmomente

Moment ausEigengewicht

Sicherheits-faktor

Moment ausSeegangsbelastung

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Berechnungspunkt Westmole

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

Westmole

„ ohne Trümmer “- 5,0 m

n. Becker 1959Block 6000 t/ 28,0 mG = 2140 KN/m

Betonbrockenin Beton

Betonbrockenin Sand

Sand und Felsschutt

Schwimmkasten

GrundschwelleKontraktorbeton

+ 7,00 m HN

- 8,95 m HN

Brüstungsmauer

8,00

MThw + 0,81

MTnw - 1,58

(5*HS)- 8,95

Foto: WSA Tönning

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0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0

Tra

nsm

issi

onsk

oeffi

zien

tCt

Relative Kronenhöhe Rc / Hs

Wellentransmission bei einem Unterwasser-Wellenbrechernach van der Meer / CIRIA-Manual 1991

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

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W e s t m o l e , Wellenhöhen

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ost Süd West Nord Ost

Wel

lenh

öhe

[m]

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Wa

ss

er

sta

nd

[mH

N]

Wasserstand

- Trümmer auf 0 m HN

signifikanteWellenhöhe

- ohne „Trümmermole“

Bemessungs-Wellenhöhe

- Trümmer auf +1 m HN

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W e s t m o l e , Momente

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Ost Süd West Nord Ost

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

1

2

3

4

5

6

7

Sic

he

rh

eit

Moment ausSeegangsbelastung

Moment ausEigengewicht

Sicherheits-faktor

ohne „Trümmermole“

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W e s t m o l e , Momente

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Ost Süd West Nord Ost

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

1

2

3

4

5

6

7

Sic

he

rh

eit

Sicherheits-faktor

Moment ausEigengewicht

Moment ausSeegangsbelastung

Trümmer auf 0 m HN

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W e s t m o l e , Kippmomente

Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Ost Süd West Nord Ost

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

1

2

3

4

5

6

7

Sic

he

rh

eit

Moment ausEigengewicht

Moment ausSeegangsbelastung

Trümmer auf +1 m HN

Sicherheits-faktor

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Ermittlung der Bauwerksstandsicherheit

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Ost Süd West Nord Ost

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

1

2

3

4

5

6

7

Sic

he

rh

eit

Moment ausEigengewicht

Sicherheits-faktor

Moment ausSeegangsbelastung

Trümmer auf +1 m HN

Für den Bemessungsfall ist rechnerisch keineStandsicherheit vorhanden.

aber:

Die Standsicherheit ließ sich auch für die Sturmflutvom 28.1.1994 nicht nachweisen ( ηηηη = 0,87).

Es gibt somit Standsicherheitsreserven, die nichtquantifiziert werden konnten.

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Ost Süd West Nord Ost

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

1

2

3

4

5

6

7

Sic

he

rh

eit

Moment ausEigengewicht

Sicherheits-faktor

Moment ausSeegangsbelastung

Trümmer auf +1 m HN

0

1000

2000

3000

4000

5000

Süd West Nord Ost Süd

Mo

me

nt

[kN

m/m

]

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Sic

he

rh

eit

Moment ausEigengewicht

Sicherheits-faktor

Moment ausSeegangsbelastung

η ≅ 1

• Was kann man tun, wenn ein Molenbauwerkals nicht standsicher eingestuft werden muß?

• Wie sind die betrachteten Molen tatsächlicheinzustufen?

• Welche Sicherungskonzepte ergeben sichdaraus?

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Grundsätzliche Möglichkeiten zur Sicherungvorhandenener Molenbauwerke

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Hbem

h hb

pu

p1

p3

p0

Verbreiterung / Vorsatzwand(Vergrößerung des Eigengewichts)

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Hbem

h hb

p1

p3

p0

Abdichtung des Untergrundes(Minderung des Sohldrucks)

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Hbem

d

h hb

pu

p1

p3

p0

Binnenseitige Stützböschung

Vorteil:• Wellendämpfung im Hafen

Nachteil:

• große Bewegungen zur Mobilisierung

des passiven Erddrucks erforderlich

• Liegeplatz geht verloren

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Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

Hbem

Seeseitige Böschungsvorlage

Vorteil:

• Entlastung des Molenbauwerks

Nachteil:

• große Stein-/Formsteingewichte

u. große Massen erforderlich

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Hbem

h

p1

vorgelagerter Wellenbrecher(Dämpfung der Bemessungswelle)

Nachteil:

• große Stein-/Formsteingewichte

• erst bei hoher Krone effektiv,

somit große Massen erforderlich

Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

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Ostkaje: Die rechnerische Kippsicherheit ist knapp (ηηηη ~ 1,0).

>Soll: ηηηη 1,2 !=

Reserven:

• GODA-Ansatz ergibt ca. 10% zu große Belastung(van der Meer 1995)

• die tatsächlich günstigere Wellenhöhenverteilungmindert die Belastung (10% ?)

aber: geschwächte Bauwerkssubstanz

Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

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8,0 m

HBem

rd.1

0m

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Ostkaje: Erhöhung der Kippsicherheit (ηηηη > 1,2).

Problemlösung:

• Verstärkung (Vorsatzwände):- Erhöhung des Eigengewichts (rückdrehendes Moment)- Sicherung der Bauwerkssubstanz

• evtl. zusätzl. Untergrunddichtung:- Minderung des Wellendrucks in der Sohlfuge

• alternativ: Vorböschung

Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

8,0 m

HBem

rd.1

0m

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Westmole (Standsicherheit rechn. nicht nachweisbar.)

Offene Fragen :

Verteilung der Belastung in Längsrichtung(Annahme: gleichmäßige Seegangsbelastung,Wahrheit: abhängig von der Länge der Wellenkämme, zusätzlich durch Trümmerlagen beeinflußt)

Lastabtragung in Längsrichtung(Kraftübertragung auf weniger belastete Nachbarsenkkästen)

Sonstige statische Tragfähigkeitssreserven

Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

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horizontaleVerteilungder Belastung

Bauwerksmessungenan der Westmole

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Westmole (Standsicherheit rechn. nicht nachweisbar.).

Konzept:

1.) Bauwerksmessungen: Standsicherheitsniveau quantifizierbar?

2.) ggf. Kalibrierung des Berechnungsansatzes

3.) Entwurfsaufstellung und Variantenvergleich:

Schlußfolgerungen und Instandsetzungskonzepte

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Variante:

Ist-Zustand X ?

Gewichtserhöhung X X

Stützung (binnen) X X

Vorböschung (Schüttsteinbemessung) X

kalibrierterBerechnungsansatz

Kostenvergleich derstandsicheren Varianten

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Ergebnisse

Ergebnisse des Projekts „Seegangsbelastung der Molen“(Gutachten und Daten-CD):

Die maßgebenden Seegangsparameter in Bauwerksnähewurden ermittelt.(Wiederkehrperioden 20, 50, 100 Jahre).

Die Verfahren zur Berechnung der Bauwerksbelastungwurden festgelegt und erläutert.(GODA-Ansatz für senkrechte Bauwerke).

Mögliche Instandsetzungskonzepte wurden vorgeschlagen.

Westmole: Die Frage nach der horizontalen Lastverteilung und -abtragung bliebnoch offen.

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Resümee

Randbedingungen (Seegangshindcast, Extremwertanalyse)

Erstmals konnten für das Seegebiet Helgoland fundierte Berechnungen (Hindcast)herangezogen und statistisch nach Seegangsrichtungen ausgewertet werden.

küstennahe Seegangsumformung (Modellierung, Messung)

Mit Hilfe der HN-Modellierung wurde die küstennahe Seegangsumformung entsprechenddem Stand der Wissenschaft berücksichtigt.

Vom geförderten Radar-Meßverfahren sind zukünftig wertvolle Daten zu erwarten(Verifikation, Weiterentwicklung).

Bauwerksbelastung und Standsicherheit

Zur Überprüfung der Standsicherheit bestehender Bauwerke sind besonders genaueVerfahren erwünscht, um unnötige Verstärkungsmaßnahmen zu vermeiden.

Im Küstenwasserbau wird es auch in Zukunft eine besondere Herausforderung sein,solche Bedingungen mit hoher Genauigkeit zu berechnen.

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