Ufersicherungsarten und deren Erfordernis · Geotextile Container Lahnungen Begrandungen Biologische Ufersicherungen … größer geringer Indirekt: Buhnen, weiche Strombauwerke Widerstände

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Ufersicherungsarten und deren Erfordernis Dr.-Ing. Martin Pohl

Seite 2 Ufersicherungsarten und deren Erfordernis

Geotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 29.08.2013

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



Einwirkungen am Beispiel der Strömung

[durch Schiffe und Tide]

Erfordernis von Ufersicherungen

EROSION



Ufer ohne Sicherung Ufer mit Sicherung








Einwirkungen Widerstände

Schützenswerte Güter ?

>

z. B. Brücken, Winterdeiche, Bebauung, …

z. B. Strömung z. B. anstehender Boden




Schützenswerte Güter ? unmittelbare Nähe

Winterdeich

Panzerung mit

Wellenbrechern

Wasserbausteine

lose / vergossen




Schützenswerte Güter ? weit entfernt

natürliche Uferausbildung

Querschnittsaufweitung

Beobachtung

ggf. zeitnahe

Gegenmaßnahmen



Strömung durch Schiffe, Tide

Wellen (-schlag) durch Schiffe, Wind

Propulsion

Porenwasserüberdrücke (durch Schiffswellen)

Drückendes Grund- / Schichtenwasser (durch Tide)

Ankerwurf / Schiffsanfahrung [See- / Binnenschiff]

Eisgang

Mensch

Einwirkungen



Eisgang

Einwirkungen



Mensch

Einwirkungen



Mensch

Einwirkungen



Ufersicherungsarten (übliche)

Uferwände: Spundwände, Bohrpfahlwände, Mauern, …

gesetzte (Beton-) Steine

verklammerte Wasserbausteine

lose Wasserbausteine

Geotextile Container

Lahnungen

Begrandungen

Biologische Ufersicherungen

…

größer

geringer

Indirekt: Buhnen, weiche Strombauwerke

Widerstände Einwirkungen



Ufersicherungsarten (übliche)

Schützenswerte Güter vorhanden / Platzverhältnisse

beengt weiträumig weit entfernt

Rechteckprofil Trapezprofil

Wasser-

bausteine

Spund-

wand

Ufer-

mauer

Bohrpfahl

wand

verkl. lose

gesetzte

Steine biologische

US Beobach-

tung

Indirekt: UWA

Buhnen

Große Wassertiefen:

Sinkstücke



Schiffs- & Windwellen

schiffsinduzierte &

natürliche Strömung

NHN +2 m

Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (SeeSchStr)

Thw

Tnw

massiv

weich

Ufersicherung

NHN -12 m

rolli

ger

Boden

bin

dig

er

Boden



Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (BinSchStr)

Schiffs- & Windwellen

Propulsion

Schutz der Sohle durch

verklammerte Wasserbausteine

NHN +40 m

NHN +35 m



Wasserbausteine

Kornfilter

Boden

Ufersicherungsarten und deren Ausbildung (Bsp.)

MAR (2008)



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

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?)

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

Bemessung



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

Bemessung loser Wasserbausteine



Geotechnische Bemessung:

- globale Standsicherheit

ggf. mit Kapillarkohäsion oberhalb GW

Abgleiten / Abheben

- Lokale Standsicherheit

tidebedingter GW-Druck

Porenwasserüberdrücke

- Fußsicherung / Sicherung der Übergänge

Bemessung von Deckwerken



- 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

Bemessung / Ausbildung



Uferwände:

Erdstatiken für Wand und Verankerung

Wandlänge, Profil

Ankerlänge & -kräfte

Berücksichtigung von:

Korrosion

Kolktiefenzuschlag

Bemessung



ausfließende Sande bei Grundwasserpotentialen erforderliche Neigung

ggf. Arbeiten bei steigendem Tidewasser

bei frei liegender Böschung Erosion durch Einwirkungen

Schiffsgeschwindigkeiten einschränken

kleine & kurzzeitige Arbeitsabschnitte

Deckwerksbau



Filter und Wasserbausteine böschungsnah einbauen, ansonsten Gefahr:

- der Entmischung des Kornfilters umgekehrter Filter

- der Steinschädigung

- der Schädigung des Filterplanums

Deckwerksbau



- 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

Unterhaltung von Deckwerken



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

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

Materialanforderungen & Qualitätssicherung



• Kooperation Universität Rostock

• Luftbildaufnahmen Elbinsel Lühesand

Veränderungen

≥ 5 cm

• Georeferenzierte

Orthofotos

• Epochenvergleich

• Detektierung von

Veränderungen der

Ufersicherung wie z.B.

Verlagerungen von

Wasserbausteinen

Qualitätssicherung Bemessung



- 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

Weitergehende Informationen



Quadrocopter

- Verfahrensvorstellung

- Befliegungs-Videos

- Auswertungen

in Halle 1:

FuE – Rinnenversuche &

Wechselwirkung Seeschiff-Seeschifffahrtsstraße

- Aufbau

- Messtechnik

- Auswertung

- ggf. Fahrt durchs Wasser

In der Pause und zum Grillen





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