Großmaßstäbliche Untersuchungen zur Druckverteilung infolge Wellenbelastung an der Unterseite von Wellenabweisern

Für vertikale Wände (Seawalls), die als Küstenschutz dienen, wird derzeitige Bemessungsrichtlinien vorgeschlagen, im oberen Bereich der Struktur eine überhängende Konstruktion vorzusehen, um den Wellenüberlauf zu reduzieren. Diese Konstruktionen werden im Allgemeinen als Wellenabweiser bezeichnet, wobei die Effektivität dieser Konstruktionen bezüglich der Reduzierung des überlaufenden Wassers in vorangegangenen Studien bewiesen wurde.

Wellenabweiser können entweder an bestehenden Strukturen nachgerüstet oder bereits im Bemessungsprozess neuer Strukturen berücksichtigt werden. Abbildung 1 zeigt typische Beispiele von Wellenabweisern mit unterschiedlichen Längen der Auskragung.

Obwohl bereits verschiedenste Untersuchungen bezüglich der Einwirkungen auf sowohl Wellenabweiser als auch direkt auf vertikale Wände durchgeführt wurden, ist bislang nichts bekannt über die Art und Weise der Druckverteilung und den daraus resultierenden Kräften auf die vertikale und horizontale Unterseite von Wellenabweisern. Infolgedessen, dass herkömmliche Druckmessdosen lediglich lokale Messergebnisse liefern können und die Verwendung einer großen Anzahl von Druckmessdosen zum einen kosten- als auch zeitintensiv ist, schlägt Stagonas et al. (2011) die Verwendung einer neuen Messeinrichtung vor. Diese erlaubt es, die Einwirkungen aus Druck und Kraft über eine größere Fläche mit hoher räumlicher Auflösung aufzuzeichnen, z. B. mit 196 Messpunkten auf 50 cm² oder 392 auf 100 cm² mit einer Abtastrate von 4 kHz.

Im Großen Wellenkanal konnten bereits Belastungen infolge Druck von über 3 MPa gemessen werden. Demzufolge muss die räumliche Auflösung reduziert werden zu 144 Messpunkte auf einer Fläche von 0,06 m² bzw. 288 auf 0.12 m² mit der gleichen zuvor genannten Abtastrate. Der Vorteil dieser neuen Messeinrichtung ist, dass diese an jede mögliche Form eines Wellenabweisers angebracht werden kann ohne Verschlechterung der Messungen. Biegekräfte infolge Deformation beeinflussen die Endergebnisse dabei nicht.

Wissenschaftliche Zielsetzung:

• Kraftmessung am Wellenabweiser
• Flächenhafte Aufzeichnung der Druckverteilung an der Unterseite des Wellenabweisers
• Messung von Geschwindigkeit und Dicke des hinaufschießenden Wassers am Wellenabweiser und Verknüpfung dieser Ergebnisse mit den dazugehörigen Wellenbedingungen, der Anordnung des Wellenabweisers über dem mittleren Wasserstand, sowie der Länge und Form des Wellenabweisers und dem überlaufenden Wassers
• Die Ergebnisse aus den Teilen 1-3 werden im Weiteren dazu verwendet, um das theoretische Wissen sowie die Bemessungsrichtlinien zu verbessern und ein numerisches Modell zu entwickeln.