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Durchführung von wissenschaftlichen Modelluntersuchungen mit weitgestuftem Steinmaterial zum Einsatz als Kolkschutz - Phase 3

Leitung:Prof. Dr.-Ing. T. Schlurmann
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Alexander Schendel, Dr.-Ing. Nils Goseberg
Laufzeit:Oktober 2012 - Juli 2013
Förderung durch:Mibau Baustoffhandel GmbH
Bild Durchführung von wissenschaftlichen Modelluntersuchungen mit weitgestuftem Steinmaterial zum Einsatz als Kolkschutz - Phase 3

Um den zeitlichen und finanziellen Aufwand beim Einbau derzeitiger Kolkschutzsysteme zu minimieren, hat die Firma Mibau Baustoffhandel GmbH ein weitgestuftes Bruchsteinmaterial mit Korngrößenbereich 1-200 mm entwickelt. Die gewählte Materialzusammensetzung macht Untersuchungen hinsichtlich einer Beurteilung der Materialstabilität unter Strömungs- und Wellenbelastung sowie hinsichtlich einer Abschätzung der Eignung als eigenständiges Kolkschutzsystem erforderlich.

Vor diesem Hintergrund wurden bereits hydraulische Modellversuche zur Untersuchung der Lagestabilität des Materials unter Strömungsbelastung durch das Franzius-Institut durchgeführt. Als Ergebnis dieser Modellversuche konnte für das Bruchsteinmaterial eine gegenüber dem Shields-Ansatz erhöhte Lagestabilität einzelner Kornfraktionen innerhalb des Materialgefüges bei stationärer Strömungsbelastung festgestellt werden.

Zur Ergänzung der bereits gewonnenen Ergebnisse wird das Material in weiteren Modellversuchen bezüglich seiner Stabilität unter Wellenbelastung als auch bezüglich seiner Leistungsfähigkeit als Kolkschutz für maritime Strukturen untersucht. Die Modellversuche dieser dritten Untersuchungsphase werden im Großen Wellenkanal (GWK) des Forschungs-zentrum Küste (FZK) im Maßstab 1:4 durchgeführt und bauen sich in zwei unabhängige Versuchsabschnitte auf. Während der erste Versuchsabschnitt einer Beurteilung der allgemeinen Lagestabilität des Materials unter spektraler Wellenbelastung dient, soll im zweiten Versuchsabschnitt die strukturinduzierte Kolkentwicklung anhand einer eingebauten Monopile-Struktur untersucht werden. Die Messung der Umlagerungsprozesse sowie der Kolkentwicklung wird dabei durch den erstmaligen Einsatz eines auflösungsstarken 3D-Lasermesssystem durchgeführt. Die lokale Ermittlung von sohlnahen Strömungsgeschwindigkeiten mittels ADV-Sonden dient der Bestimmung von zusätzlichen Belastungsgrößen.

Zur Simulation der in der Nordsee vorliegenden Seegangsbedingungen wird das Material mit einer spektralen Wellenbelastung (Jonswap-Spektrum) und sukzessiv ansteigender signifikanter Wellenhöhe bis zu einem Hs = 5,2 m beansprucht.


1‑1: Erster Versuchsabschnitt


1‑2 Zweiter Versuchsabschnitt

Übersicht