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Zur Bemessung von verzahnten Setzsteindeckwerken gegen hydrodynamische Belastungen

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[Quelle: http://d-nb.info]

Angesichts des prognostizierten Anstiegs des mittleren Meeresspiegels sowie der Häufung und der Verstärkung von Sturmflutereignissen als Folge des Klimawandels ist ein Ausbau des Küstenschutzes erforderlich. Im Bereich der Deckwerke ist daher ein System gefordert, das sich zum einen durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen externe Belastung sowie durch einen geringen Materialeinsatz auszeichnet. Diese Forderungen basieren auf dem grundlegenden Bedarf nach einem ausreichenden Schutzgrad bei gleichzeitiger Minimierung der Herstellungskosten. Eine mögliche Lösung hierfür stellen verzahnte Setzsteindeckwerke dar, die eine Untergruppe der Setzsteindeckwerke bilden. Die einzelnen Steine verzahnter Setzsteindeckwerke werden z.B. durch einen Horizontal- oder Vertikalverbund kraftschlüssig verbunden, wodurch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen externe Belastungen im Vergleich zu losen Setzsteindeckwerken zu erwarten ist. Obwohl verzahnte Setzsteindeckwerke schon seit Jahrzehnten an wellen- und strömungsbelasteten Ufern und Küsten erfolgreich eingesetzt werden, sind bisher weder im nationalen noch im internationalen Schrifttum Studien zu finden, die die Stabilität von verzahnten Setzsteindeckwerken nachweisen.Daher ist es das Ziel der Arbeit einen Bemessungsansatz für verzahnte Setzsteindeckwerke gegen hydrodynamische Belastung zu entwickeln und eine Bewertung des Stabilitätsmehrgewinns durch die Verzahnung vorzunehmen. Zur Erreichung dieser Zielsetzung wird für die Auftriebsbelastung infolge Wellenangriff, die den Hauptversagensmechanismus von verzahnten Setzsteindeckwerken darstellt, die zugehörige Grenzzustandsgleichung ermittelt, in der die Widerstandsfähigkeit des verzahnten Setzsteins und die Belastung durch den Wellenangriff gegenübergestellt werden. Die Widerstandsfähigkeit des verzahnten Setzsteins wird auf Basis von Ausziehversuchen unter Laborbedingungen und auf Basis von Ausziehversuchen am wellenbelasteten Deckwerk bestimmt. Hierbei wird gezeigt, dass neben der Kraft infolge der geometrischen Ausbildung der Verzahnung sich zusätzlich eine verzahnende Kraft durch eingeschwemmte Partikel entwickelt, die infolge des Wellenangriffs und der damit verbundenen Entwässerungsprozesse des Deckwerks in die Setzsteinfugen gelangen. Die Ermittlung der Belastung von verzahnten Setzsteindeckwerken basiert auf Daten aus großmaßstäblichen Untersuchungen am Großen Wellenkanal Hannover. Die Analyse der Daten zeigt einen Zusammenhang zwischen den Parametern der einlaufenden Welle und der dadurch verursachten Auftriebsbelastung. Die Ergebnisse der Ermittlung der Widerstandsfähigkeit von verzahnten Setzsteinen und die Ergebnisse der Ermittlung der Belastung werden im Anschluss zu einem Bemessungsansatz zusammengeführt. Mit Hilfe dieses Bemessungsansatzes ist die Bewertung der Stabilität des verzahnten Deckwerkssystems in Abhängigkeit der vorgegebenen Bemessungswelle möglich.Innerhalb eines Anwendungsbeispiels wird aufgezeigt, dass infolge der Verwendung des verzahnten Standard Verkalit-Deckwerksteins die Steinhöhe im Vergleich zu einem losen Setzstein um den Faktor 2,91 reduziert werden kann.

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