SEEGANGSBELASTUNGEN: Prozesse der Hydro-, Sediment- und Morphodynamik bei Interaktion von Richtungsseegang mit Strömung

Die Vorhersage von Lastzuständen an Küstenbauwerken ist für eine wirtschaftliche Dimensionierung dieser Anlagen von großer Bedeutung. Neben Windlasten stellt die Vorhersage der Belastungen aus Wellen und Strömung eine große Herausforderung dar.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten KFKI-Forschungsvorhabens (Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen) soll der Einfluss aus der Interaktion von Seegangsbelastungen mit (Tide-) Strömung auf Bauwerke im Küstenbereich untersucht werden, um das Prozessverständnis der komplexen Randbedingungen zu erweitern und darauf aufbauend Empfehlungen zur Optimierung von Bauwerken formulieren zu können.

Die Basis des Forschungsvorhabens stellen die nach derzeitigem Wissensstand bisher noch nie durchgeführten, wissenschaftlichen Untersuchungen im physikalischen Modellversuch im 3D-Wellen-Strömungsbecken und damit unter realitätsnahen (skalierten) Belastungsrandbedingungen dar. Der Fokus der Untersuchungen liegt dabei zum einen auf der generellen Seegangs-Strömungs-Interaktion, d.h. ohne Bauwerkseinfluss, sowie zum anderen auf deren Einwirkungen auf Kräfte und Kolkbildungsprozesse an Bauwerken. Beispielhaft werden hierbei die Belastungen auf zylindrische Pfeilerbauwerke analysiert, aufgemessen durch Strömungsmessungen, Druck- und Kraftsensoren, Dehnungsmessstreifen, Beschleunigungsaufnehmer, Topographiervermessung.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens können kurzfristig bei der Optimierung des Ressourcenbedarfs beim Bau von Küstenschutzbauwerken Anwendung finden, da durch die zu erwartenden Erkenntnisse hinsichtlich der hydrodynamischen Belastung durch Seegang in Interaktion mit Strömungen sowohl Extrem- als auch Dauerbelastungen noch präziser vorhergesagt werden können. Durch die genauere Definition der Randbedingungen können die Bauwerke letztendlich durch verminderte Sicherheitsbeiwerte wirtschaftlicher dimensioniert werden. Durch die zu erwartenden Erkenntnisse im Bereich der Sediment- und Morphodynamik können neben Kolktiefen für reale Seegangsverhältnisse auch Prozesse des Küstenlängstransports von Sedimenten besser vorhergesagt werden. Weitere Erkenntnisse auf diesem Gebiet können zudem zur Reduktion von Investitionen in Kolkschutzmaßnahmen beitragen. In der Zusammenführung aller Erkenntnisse soll eine wirtschaftliche Bemessung von Küstenschutzbauwerken weiter verbessert werden.