ba aktuell - izw.baw.de · lem umfeld den stand ihrer forschungsar-beiten vorzustellen. die sitzung...
TRANSCRIPT
BAWAktuellDas Info-Magazin der Bundesanstalt für Wasserbau Ausgabe 03/2017
NotizenNeues Atomabsorptions-spektrometer für die Elementanalytik
Panorama Temperatureinwirkungen auf stählerne Kanalbrücken
Im Gespräch mitKatja Perras, Denise Huber, Ellen Diermayer, Roman Weichert
Topthema
Geotechnische Aspekte beim Ausbau der Bundeswasserstraßen
Inhalt
Editorial 3
Notizen 4
Im Fokus 6 Geotechnische Aspekte beim Ausbau der Bundeswasserstraßen
Panorama 9
Im Gespräch mit ... 12 Katja Perras, Denise Huber, Ellen Diermayer, Roman Weichert
Publikationen 14
Kalender 15
Inhalt Editorial
Prof. Dr.-Ing. Christoph HeinzelmannLeiter der Bundesanstalt für Wasserbau
Impressum
Herausgeber (im Eigenverlag):
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)
Kußmaulstraße 17, 76187 Karlsruhe
Postfach 21 02 53, 76152 Karlsruhe
Telefon: +49 (0) 721 9726-0
Telefax: +49 (0) 721 9726-4540
E-Mail: [email protected], www.baw.de
Creative Commons BY 4.0
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
ISSN 2192-3078 © BAW November 2017
Liebe Leserin, lieber Leser,
technisch-wissenschaftliche Vortragsveranstaltungen der BAW zum Thema Instandsetzung von Verkehrs-wasserbauwerken sind stets bis auf den letzten Platz ausgebucht. Dies gilt auch für das kürzlich veranstaltete BAW-Kolloquium, das der Instandsetzung von Schleu-sen unter laufendem Schiffsbetrieb gewidmet war.
Zum Hintergrund: Von den insgesamt 315 Schleusen- anlagen im deutschen Binnenwasserstraßennetz sind 260 Anlagen Einkammerschleusen. 45 % dieser Anlagen sind älter als 80 Jahre. Aus den regelmäßig durchzuführenden Bauwerksinspektionen ist bekannt,
dass die Zustandsnoten – bezogen auf ein vierstufiges Notensystem – bei 42 % der Anlagen zwischen 3,0 und 3,5 und bei 30 % der Anlagen zwischen 3,5 und 4,0 liegen. Die Zahlen lassen erkennen, dass an diesen Anlagen kurz- und mittelfristig enormer Handlungsdruck zu erwarten ist. Unter der Prämisse, dass längere Schifffahrtssperren unbedingt zu vermeiden sind und dass ein Ersatzneubau in direkter Nachbarschaft der bestehenden Anlage häufig un-wirtschaftlich und/oder platzmäßig nicht möglich ist, sind Alternativen zu den herkömmlichen Bauweisen zu entwickeln, die gestatten, dass während täglicher Sperrpausen von beispiels-weise 12 Stunden instandgesetzt wird, während die übrige Zeit für den Schleusenbetrieb zur Verfügung steht.
Erste positive Erfahrungen mit Instandsetzungsmaßnahmen unter Betrieb liegen bereits vor. Diese Kenntnisse sollen in den nächsten Jahren im Rahmen eines Forschungsvorhabens, das gemeinsam von der BAW und der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) durchgeführt wird, systematisch ausgebaut werden. Ziel ist es, Lösungsansätze für einzelne Instandsetzungsmaßnahmen zu entwickeln, aufzubereiten und in modularer Form für spätere Projekte verfügbar zu machen. Wesentliche Bausteine hierfür sollen Instand- setzungsmaßnahmen unter Betrieb an der Neckar-Schleusenanlage Schwabenheim liefern. Für die dortigen, ausführungstechnisch sehr anspruchsvollen Maßnahmen ist bereits in der Planungsphase umfassendes bauausführungsspezifisches Know-how zwingend erforderlich. Zudem wird eine angemessene Risikoverteilung zwischen Auftraggeber und bauausführender Firma angestrebt. Deshalb soll diese Maßnahme ab dem Jahr 2018 erstmals in der WSV im Rahmen eines wettbewerblichen Dialogs geplant, vergeben und ausgeführt werden.
Eines ist jetzt schon klar: Bei der Instandsetzung unter Betrieb müssen alle am Bau Beteiligten, also Verwaltung, Ingenieurbüros und Bauindustrie, nicht nur an einem Strang, sondern tatsächlich auch in eine Richtung ziehen.
Eine interessante Lektüre wünscht Ihnen
2 3BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
Am 26. und 27. September 2017 trafen
sich Vertreter aus dem Themenfeld 3
des BMVI-Expertennetzwerks „Wissen
– Können – Handeln“ (http://www.bmvi-
expertennetzwerk.de) zur 7. Themenfeld-
sitzung in der BAW.
Das vom BMVI initiierte Expertennetz-
werk ist ein innovatives Forschungsfor-
mat zur Förderung der Zusammenarbeit
zwischen den Forschungseinrichtungen
im Geschäftsbereich des BMVI bei der
Entwicklung von zukunftsweisenden
Methoden für die Gestaltung einer resi-
lienten und umweltgerechten Verkehrs-
infrastruktur in Deutschland. Themen-
feld 3 befasst sich mit der Verlässlichkeit
dieser Verkehrsinfrastruktur.
Die Sitzung diente zur Koordination der
Forschungsarbeiten sowie der Vernetzung
zwischen den Ressorts und den Forschen-
den untereinander. Den Projektbearbeiten-
den aus den verschiedenen Einrichtungen
wurde die Möglichkeit geboten, in kollegia-
lem Umfeld den Stand ihrer Forschungsar-
beiten vorzustellen. Die Sitzung vermittelte
wichtige Impulse sowohl für die anstehen-
den Tätigkeiten im Themenfeld als auch für
die ressortübergreifende Vernetzung.
Das Rahmenprogramm der Veranstal-
tungen führte die Teilnehmer durch die
Versuchshallen der BAW und zum haus-
eigenen Schiffführungssimulator.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. A. Panenka ([email protected])
7. Themenfeldsitzung BMVI-Expertennetzwerk
Notizen Notizen
Die Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)
ist ein verbreitetes Verfahren der Element-
analytik und dient der Identifikation und
Quantifizierung verschiedenster Bestand-
teile von Proben. In der BAW werden so
Betonproben, Korrosionsprodukte, Geo-
textilien, Böden, Stahlproben und Fu-
genbänder untersucht. Aktuell wird im
gemeinsamen Forschungsprojekt „Chemi-
scher Angriff auf Gründungselemente“
der Referate Stahlbau/Korrosionsschutz
und Baustoffe der Abteilung Bautechnik
und der Abteilung Geotechnik sowie für
die Grundwasseruntersuchung im Pro-
jekt Schleuse Hessigheim u. a. der Ka-
lium-, Natrium- und Eisengehalt von Was-
serproben bestimmt. Bei der in der BAW
Neues Atomabsorptionsspektrometer für die Elementanalytik
Der Begriff Structure-from-Motion (SfM)
bezeichnet eine moderne Aufnahmetech-
nik, bei der in einem automatisierten Pro-
zess die räumliche Struktur von Objekten
anhand gleichartiger Merkmale aus zwei-
dimensionalen Bildinformationen erkannt
wird. Im Referat Erdbau und Uferschutz
der Abteilung Geotechnik wurde dieses
Verfahren an einem Deckwerkmodell ge-
testet. Mit den Messungen wurde evaluiert,
ob sich die Methodik für die Beobachtung
von Deckwerksschädigungen eignet.
Bei der SfM-Technik wird zunächst ein Ob-
jekt aus verschiedenen Perspektiven mit
einer (Spiegelreflex-)Kamera aufgenom-
men. Der Überschneidungsanteil der Ein-
zelbilder sollte ca. 60 % bis 90 % betragen.
Aus den Einzelbildern wird anschließend
mit einer speziellen Software eine Punkt-
wolke berechnet (s. Bild 1). Über ein loka-
les oder ein globales Koordinatensystem
können mehrere Punktwolken in einem
Höhendifferenzenmodell verglichen und
Strukturveränderungen festgestellt wer-
den. In Bild 2 sind beispielsweise verlager-
te Steine grün eingefärbt.
Structure-from-Motion-Technik: Erste Erfahrungen in der Geotechnik
eingesetzten Flammen-AAS wird die
Probe in Form eines Aerosols in eine
2.300 – 2.800 °C heiße Flamme ge-
sprüht. Die so dissoziierten Atome
zeigen ein elementspezifisches Fre-
quenzmuster bei der Absorption von
Licht, das zur Identifikation dient. Die
Quantifizierung erfolgt über die Kali-
bration an einer Referenzprobe bzw.
einem Standard. Durch die Beschaf-
fung eines neuen Spektroskops im
Labor des Referats Stahlbau/Korro-
sionsschutz konnte der Aufwand bei
der parallelen Bestimmung mehrerer
Elemente deutlich gesenkt werden.
Ansprechpartner: Dr. rer. nat. M. Schmid ([email protected])
Die SfM-Technik liefert angesichts
der relativ simplen Aufnahmetech-
nik gute, wenn auch nicht mit der
Qualität eines Laserscanners ver-
gleichbare Ergebnisse. Die Test-
messungen zeigen, dass sich die
SfM-Technik besonders bei klei-
nen Objekten einfacher Geometrie
eignet. Sie ist flexibel, günstig und
leicht zu handhaben. Bei großflächi-
gen Aufnahmen ganzer Deckwerks-
bereiche wäre die SfM-Technik ge-
gebenenfalls mittels aerometrischer
Fotoaufnahmen nutzbar.
Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. J. Sorgatz ( [email protected])Bild 1: Aus den Einzelbildern ermittelte Punkt-
wolke.Bild 2: Höhendifferenzenmodell.
1,60
m
0,80 m
0,80 m
4 5BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
Im Fokus
D ie Erhöhung der Leistungsfä-
higkeit der Wasserstraßen ist
ein wichtiger Baustein für die
Verbesserung der Infrastruktur
in Deutschland. Dafür werden Kanäle für
große Schiffe, wie das Großmotorgüter-
schiff, ausgebaut. Die Wasserstraßen
werden vertieft, der Wasserspiegel ver-
breitert und die Durchfahrtshöhe unter
den Brücken vergrößert. Dabei werden
auch die Böschungs- und Sohlensicherun-
gen erneuert, damit sie stabil gegen die
zunehmende hydraulische Beanspruch-
ung aus der modernen Schifffahrt sind.
Vordringliche Projekte sind derzeit der
Rhein-Herne-Kanal, die Südstrecke des
Dortmund-Ems-Kanals (siehe Bild 1), die
Weststrecke des Datteln-Hamm-Kanals
und die Oststrecke des Nord-Ostsee-
Kanals. Die Abteilung Geotechnik der
BAW begleitet Planung und Durch-
führung des Ausbaus dieser Wasser-
straßen.
Grundlage der Planung und Ausführung
jeglicher Ausbaumaßnahmen ist die Er-
stellung des Baugrundgutachtens. Es lie-
fert die bodenmechanischen Kennwerte
und die geotechnischen Empfehlungen
für die Umsetzung. Zunächst stellt die
Wasserstraßen- und Schifffahrtsver-
waltung des Bundes als Auftraggeber
Bestands- und Ausbauunterlagen so-
wie Angaben zu Belastungsgrößen und
zukünftige Nutzungsanforderungen zur
Verfügung. Die BAW führt eine histori-
sche Erkundung durch, sichtet vorhan-
dene Baugrundgutachten und führt vor
Ort eine Bestandsaufnahme der Wasser-
straße durch. Im nächsten Schritt wird
das Programm der Baugrunduntersu-
chungen aufgestellt. Lage, Anzahl und
Tiefe der Bohrungen und Sondierungen
werden hier festgelegt. Das ausführende
Amt erstellt daraus die Ausschreibung für
die Erkundungsarbeiten und vergibt sie
an ein fachkundiges Bohrunternehmen.
Vor Beginn der Bohrarbeiten ist vom Bau-
herrn eine Kampfmittelfreimachung zu
veranlassen und eine Gefährdungsana-
lyse aufgrund möglicher Altlasten einzu-
Im Fokus
Geotechnische Aspekte beim Ausbau der Bundeswasserstraßen
holen. Die Erkundungsarbeiten werden
bei Bedarf stichprobenartig von der BAW
hinsichtlich der fachgerechten Ausfüh-
rung überwacht.
Während der Aufschlussarbeiten werden
aus den Bohrungen Grundwasserproben
entnommen und untersucht. Sind aggres-
sive Substanzen vorhanden, ist dies bei
der Planung der Gründungselemente
aus Beton, Zementmörtel oder Stahl zu
berücksichtigen. Das Bauteil kann damit
entsprechend geschützt und die Dauer-
haftigkeit des Bauwerks gewährleistet
werden.
Nach den Bohrarbeiten werden die Bohr-
kerne im geotechnischen Labor der BAW
geologisch und bodenmechanisch an-
gesprochen und fotografisch dokumen-
tiert. Anhand bodenmechanischer Ver-
suche werden der Boden normgerecht
klassifiziert und die Bodenkennwerte
bestimmt, die dann in geotechnische
Berechnungen einfließen. Im Baugrund-
gutachten wird der ermittelte Baugrund-
aufbau beschrieben und in Längsschnit-
ten dargestellt (siehe Bild 2).
Für die Ausschreibung der durchzufüh-
renden Erdbau- und Spezieltiefbauar-
beiten wird der Baugrund gemäß den
Allgemeinen Technischen Vertragsbe-
dingungen (ATV-Normen der VOB Teil C)
in die sogenannten Homogenbereiche
unterteilt. Nach genauen Kriterien wer-
den die zuvor ermittelten Kennwerte für
die einzelnen Bereiche zusammenge-
stellt und gegebenenfalls ergänzt. Das
Baugrundgutachten für den Strecken-
ausbau umfasst zusätzlich erdbautech-
nische Hinweise für Erd- und Nassbag-
gerarbeiten, Angaben zur Ramm- und
Bohrbarkeit sowie Aussagen zur Wie-
derverwendbarkeit und Deponierbarkeit
des Aushubmaterials.
Eine Ausbaumaßnahme kann die Ober-
flächen- und Grundwasserverhältnisse
verändern. Der Grundwasserspiegel
darf dabei aber nicht negativ beeinflusst
werden. Vor diesem Hintergrund ist zum
Beispiel die Frage zu klären, ob ein Ka-
nalabschnitt gedichtet werden soll oder
Bild 2: Beispiel eines Baugrundlängsschnitts, hier: Rhein-Herne-Kanal Los 3.
40.00
38.00
36.00
34.00
32.00
30.00
28.00
26.00
24.00
22.00
20.00
18.00
16.00
NHN+m
CPT 62
BKF 66 BKF 65 (GWM25) BKF 59 (GWM24) BKF 56 (GWM22)BKF 64 BKF 61BKF 62 BKF 60 BKF 58 BKF 57 BKF 55
CPT 67 CPT 66 CPT 59 CPT 56CPT 65 CPT 64 CPT 60 CPT 58 CPT 57 CPT 55 CPT 54CPT 61
BWu NN +35.15m
Kanalsohle NN +31.15m
BWu NN +35.15m
Kanalsohle NN +31.15m
12.00 24.74
15.00 22.32
15.00 22.33
12.00 25.18
15.00 22.51
20.00 17.48
13.75 23.81
20.00 19.26
20.00 19.26
20.00 17.82
20.00 17.77
12.00 25.75
12.00 25.65
12.00 25.67
12.00 25.78
12.00 25.73
12.00 25.65
12.00 25.70
15.00 22.67
15.00 22.72
15.00 22.62
15.00 22.93
15.00 23.43
15.00 23.39
km 24.500
km 24.600
km 24.700
km 24.800
km 24.900
km 25.000
km 25.100
km 25.200
km 25.300
km 25.400
km 25.500
km 25.600
km 25.700
Bild 1: Ausbauarbeiten am Dortmund-Ems-Kanal Los 7, mit Steinschütter und Geotextilverlegung.
„Grundlage der Planung und Ausführung jeglicher Ausbaumaßnahmen
ist die Erstellung des Baugrundgutachtens. Es liefert die bodenmechanischen
Kennwerte und die geotechnischen Empfehlungen für die Umsetzung.“
6 7BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
nicht (siehe Bild 3). Diese und weitere
Fragen zum Themengebiet Grundwasser,
die mit der Planung, Genehmigung und
Ausführung des Vorhabens verbunden
sind, werden im Zuge einer hydrogeolo-
gischen und geohydraulischen Fachbera-
tung durch die BAW bearbeitet.
Die Kanalufer sind gegen die hydrodyna-
mischen Belastungen aus der Schifffahrt
zu schützen. In der Strecke werden hier-
zu bei geböschten Ufern überwiegend
lose Steinschüttungen auf einer Filter-
lage eingebaut, bei höherer Belastung,
wie etwa an Vorhäfen und Liegestellen,
auch mit Zementmörtel vergossene
Steinschüttungen. In den BAWMerk-
blättern „Anwendung von Regelbauwei-
sen für Böschungs- und Sohlsicherun-
gen an Binnenwasserstraßen“ (MAR) und
„Anwendung von hydraulisch gebunde-
nen Stoffen zum Verguss von Wasser-
bausteinen“ (MAV) sind deren Anwen-
dung, Bemessung und Ausführung unter
den geotechnischen und hydraulischen
Randbedingungen beschrieben. Sind die
Randbedingungen für die Anwendung
der Regelbauweise nicht gegeben, wer-
den die Böschungs- und Sohlensicherun-
gen nach dem BAWMerkblatt „Grund-
lagen zur Bemessung von Böschungs-
und Sohlensicherungen an Binnenwas-
serstraßen“ (GBB) bemessen.
Der Einbau von Dichtungs-, Filter- und
Deckschichten ist unter Wasser bei
laufendem Betrieb eine technisch an-
spruchsvolle Aufgabe. Daher werden an
die verschiedenen Materialien und Bau-
verfahren hohe Anforderungen gestellt.
Damit diese auch eingehalten werden,
führt die BAW Grund-, Eignungs- und
Kontrollprüfungen durch.
Wenn die hydraulischen Belastungen es
zulassen, können die Ufer naturnäher,
mit sogenannten technisch-biologischen
Ufersicherungen geschützt werden. Die
bisherigen Erfahrungen der BAW sind in
das seit 2016 vorliegende DWA Merkblatt
„Technisch-biologische Ufersicherungen
an großen und schiffbaren Binnengewäs-
sern“ (DWA-M 519) eingeflossen.
An Liegestellen für Schiffe werden die
Ufer mit Spundwänden gesichert. Die
Abtragung von Horizontallasten erfolgt
durch Ankersysteme wie Verpressanker,
Ankerpfähle oder Ankertafeln. Die Aus-
wahl eines geeigneten Systems ergibt
sich aus der Tragfähigkeit des Baugrunds
und den örtlichen Randbedingungen. Die
Tragfähigkeit der Rückverankerung wird
durch Eignungsprüfungen in Begleitung
der BAW nachgewiesen. Bei der Her-
stellung der Spundwände können durch
die Rammarbeiten erhebliche Erschütter-
ungen auftreten. Hier berät die BAW
hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf
die Umgebung.
Die geotechnischen Aspekte beim Aus-
bau von Wasserstraßen sind vielseitig.
Vielseitig sind aber auch die Arbeitsge-
biete der Abteilung Geotechnik. Unter
Einbeziehung aller Referate mit ihren
jeweiligen fachlichen Schwerpunkten
ist eine umfassende und abgestimmte
Beratung der Ämter und Baubegleitung
vor Ort durch die BAW möglich.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. J. Stein ( [email protected])
Im Fokus PanoramaPanorama
Feste Wehre an Bundeswasserstraßen – Umgestaltung der Ilmenau
Die Ilmenau ist der größte Fluss in der Lü-
neburger Heide und zwischen Lüneburg
und Hoopte als Bundeswasserstraße
klassifiziert. Im Mittelalter wurde die Ilme-
nau hauptsächlich für den Salztransport
von Lüneburg nach Lübeck genutzt. Heu-
te hat sie ihre Bedeutung verloren und
es findet praktisch keine Güterschifffahrt
mehr statt. Auch Sportbootverkehr ist nur
in begrenztem Umfang vorhanden.
Zwischen Lüneburg und der Einmündung
in die Elbe wird der Wasserstand in der
Ilmenau anhand von drei Staustufen (Bar-
dowick, Wittorf und Fahrenholz) geregelt.
Alle drei Standorte sind ähnlich aufge-
baut und verfügen über eine Schleusen-
kammer sowie einen Wehrarm, in dem
sich ein Nadelwehr befindet. Die Bauwer-
ke weisen zum Teil erhebliche bauliche
Mängel auf, weshalb mittelfristig mit um-
fangreichen Baumaßnahmen zu rechnen
ist. Perspektivisch soll die Ilmenau ihren
Status als Bundeswasserstraße verlieren,
an das Land Niedersachsen abgegeben
und vom Ilmenauverband unterhalten
werden. Hierzu werden Lösungen ge-
sucht, die den Unterhaltungsaufwand
deutlich reduzieren. Dabei könnten die
beweglichen Nadelwehre durch feste
Wehrtypen ersetzt und eine gewisse
Variabilität der Wasserstände in Kauf ge-
nommen werden.
Im Projektauftrag „Feste Wehre an
Bundeswasserstraßen – Untersuchungen
zur Machbarkeit sowie Empfehlungen zur
Umsetzung“ des Bundesministeriums für
Verkehr und digitale Infrastruktur wur-
den Streichwehre und Labyrinth-Wehre
als mögliche Alternativen betrachtet. Die
hydraulischen Bemessungsgrundlagen
basieren auf Ergebnissen von Laborun-
tersuchungen in der BAW.
Durch die zur Fließrichtung schräg an-
geordnete Wehrachse ergibt sich bei
Streichwehren eine geringere Überfall-
höhe im Vergleich zu einer orthogonalen
Anordnung, wodurch die Schwankungen
des Oberwasserspiegels reduziert wer-
den. Streichwehre lassen sich jedoch
nicht immer realisieren. Dann besteht die
Möglichkeit, die Wehrlänge durch eine im
Grundriss „gefaltete“ Überfallkrone zu er-
höhen. Im Bereich kleiner Abflüsse kann
bei gleicher lichter Weite so die fünf- bis
siebenfache Abflussmenge im Vergleich
zu einem senkrecht angeströmten Wehr
abgeführt werden. Labyrinth-Wehre stel-
len dabei die einfachste Form gefalteter
Wehrtypen dar, da sie ausschließlich
aus vertikalen Wänden bestehen. Der
Einsatz gefalteter Wehrtypen erfolgt bis
heute im Wesentlichen an Talsperren als
Hochwasserentlastungsanlage. Über die
Leistungsfähigkeit gefalteter Wehre an
Staustufen ist dagegen wenig bekannt.
Typischerweise steigt hier, anders als
bei Talsperren, mit zunehmendem Ab-
fluss der Unterwasserstand an. Neben
der Frage des hydraulischen Vorteils ge-
falteter Wehre bei freiem und rückgestau-
tem Abfluss wurde im gegenständlichen
Modell auch die Durchgängigkeit für
Feststoffe, wie Treibholz, Eis und Sedi-
ment, untersucht.
Gemeinsam mit dem Wasserstraßen-
und Schifffahrtsamt Lauenburg wurden
Vorzugsvarianten für die drei Staustufen
erarbeitet und hinsichtlich hydraulischer
und ökologischer Gesichtspunkte beur-
teilt. Bild 1 zeigt beispielhaft eine Visua-
lisierung des Standortes Wittorf an der
Ilmenau, dessen Nadelwehr durch ein
trapezförmiges Labyrinth-Wehr ersetzt
werden könnte. In Zusammenarbeit mit
der Bundesanstalt für Gewässerkunde
wird derzeit ein Gutachten erstellt. Ein
Scoping Termin ist für 2018 geplant.
Ansprechpartnerin: J. Merkel M. Sc. ( [email protected])Bild 3: Einbau einer Tondichtung auf der Böschung am Dortmund-Ems-Kanal Los 7.
Bild 1: V isual is ierung eines Labyrinth- Wehres für den Standort Wittorf an der Ilmenau; links: Ist-Zustand, rechts: Planung.
8 9BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
Panorama Panorama
Schon gewusst?
Technisch-biologische Ufersicherungen
Die Ufer von Binnenwasserstraßen
werden hydraulisch durch Strömun-
gen und Wellen infolge Schifffahrt und
ggf. Hochwasserereignissen belastet.
Zur Vermeidung von Erosionen und
Böschungsrutschungen müssen die
Ufer deshalb in der Regel gesichert
werden. Bisher übliche Sicherungen
für geböschte Ufer sind Schüttstein-
deckwerke. Umweltfreundlichere, na-
turnähere Alternativen sind technisch-
biologische Ufersicherungen unter
Verwendung von Pflanzen. In Abhän-
gigkeit der hydraulischen Belastungen
wird der Uferschutz langfristig ent-
weder nur durch Pflanzen (Beispiele
sind Weidenspreitlagen und begrünte
Böschungsschutzmatten) oder durch
eine Kombination aus pflanzlichen und
technischen Komponenten (Beispiele
sind Röhrichtgabionen und begrünte
Steinschüttungen) gewährleistet.
Technisch-biologische Ufersicherungen
schaffen mehr Lebensräume für Tiere
und Pflanzen und können den Uferbe-
reich damit ökologisch aufwerten und zur
Erreichung der Ziele der Europäischen
Wasserrahmenrichtlinie beitragen. Als
Grundlage für die Anwendung dieser
Ufersicherungen an Wasserstraßen wer-
den derzeit im Rahmen eines gemeinsa-
men Forschungsprojekts der BAW und
der Bundesanstalt für Gewässerkunde
Planungshilfen und Regelwerke zu de-
ren Bemessung und ökologischen Be-
wertung erarbeitet und weiterentwickelt
(http://ufersicherung.baw.de/de).
Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. P. Fleischer ([email protected])
Für die geotechnischen Labore der BAW
in Hamburg und Karlsruhe wurde die
Labormanagementsoftware LASTRADA
eingeführt. LASTRADA beinhaltet die
normgerechte bodenmechanische und
felsmechanische Bohrkernansprache,
die komplette Dokumentation der Auf-
schlüsse, eine umfangreiche Auftrags-
und Probenverwaltung, die Erstellung
der Untersuchungsprogramme und die
normgerechte Auswertung der Labor-
versuche. Die Bereitstellung von Ver-
suchsdaten und Versuchsergebnissen
erfolgt in gutachtenkonformer Darstel-
lung, ist aber auch frei konfigurierbar.
Im Bereich der Laborverwaltung können
alle Geräte und Prüfmittel erfasst und
katalogisiert werden. Für die einzelnen
Prüfmittel können Wartungs- und Kali-
brierintervalle hinterlegt und mit einer
Erinnerungsfunktion versehen wer-
den. Besonders hervorzuheben ist die
Möglichkeit, innerhalb von LASTRADA
selbst neue Laborversuchsauswertun-
gen zu erstellen und die Ergebnisse in
der Datenbank sowie auf einem File-
server abzulegen. Dies ist bei der Ent-
wicklung von geotechnischen Versu-
chen und Auswerteverfahren sowie bei
wissenschaftlichen Arbeiten von großer
Bedeutung. Eine Begrenzung der inner-
halb dieses Systems abgelegten Daten
besteht nicht. Dies erleichtert auch die
Teilhabe an der Open-Access-Bewe-
gung. Ein Ziel ist es hierbei, Meta- und
Ursprungsdaten in normierten Daten-
sätzen bereitzustellen. LASTRADA ist
für die Abteilung Geotechnik und deren
Labore ein wesentlicher Bestandteil des
Datenmanagements.
Ansprechpartner: Dipl.-Geophys. E. Kunz ([email protected])
LASTRADA – Neues Labormanagementsystem in der Abteilung Geotechnik
= Lagera)
b)
51,00
31,00 15,00 4,25
43,50 3,75
0,85
5
5,77
6,20
4
0,88
7
4,00
0,77
4,00
1,0
7,00
2,0
1:3
Temperatureinwirkungen auf stählerne Kanalbrücken
Kanalbrücken sind herausragende In-
genieurbauwerke mit besonderen stati-
schen und konstruktiven Anforderungen.
So wird die Gestaltung des Brückenquer-
schnittes durch die Breite und die Tiefe
des Fahrwassers bestimmt mit der Folge
von hohen und breiten, nach oben offe-
nen Trogquerschnitten. Dabei können
zwei Querschnittsformen (siehe Bild 1)
unterschieden werden:
• Der Rechteckquerschnitt mit
senkrechten oder nahezu senk-
rechten Trogwänden und
• der Trapezquerschnitt mit stark
geneigten Trogwänden, im All-
gemeinen 1 : 3.
Zusammen mit den beidseitigen Betriebs-
wegen entstehen bei Kanalbrücken mit
Begegnungsverkehr Querschnittsbreiten
von über 50 m beim Rechteckquerschnitt
und nahezu 70 m beim Trapezquerschnitt.
Durch die hohe ständige Wasserlast, die
bei stählernen Kanalbrücken über 80 %
der Gesamtbelastung ausmacht, und
durch die große, von der Wassertiefe
bestimmte Bauhöhe entstehen steife Kon-
struktionen. Weiterhin sind, bedingt durch
die große Breite und die hohe Belastung,
in einer Auflagerachse mehrere Brücken-
lager im engen Abstand erforderlich. All
diese Besonderheiten führen dazu, dass
Kanalbrücken, insbesondere im leeren
Zustand, sehr empfindlich auf Zwängun-
gen infolge klimatischer Temperaturein-
wirkungen reagieren. Gerade im unbefüll-
ten Zustand während des Baus oder bei
Revision besteht deshalb die Gefahr, dass
einzelne Lager abheben können, hierfür
gibt es mehrere Beispiele. Dies führt zu
Lagerschäden und muss unbedingt
vermieden werden.
Ausgehend von Erkenntnissen aus BAW-
Forschungsvorhaben und Erfahrungen bei
konkreten Projekten entstand die neue
BAW-Empfehlung „Temperatureinwirkun-
gen auf stählerne Kanalbrücken“. Die Ab-
leitung der Temperaturansätze erfolgt
dabei nach den Grundsätzen der gültigen
DIN EN 1990 und DIN EN 1991-1-5. Trotz-
dem entstehen Temperatureinwirkungen,
die stark von jenen des Brückenbaus ab-
weichen. Beispielsweise können direkt be-
schienene Stahlflächen auf Bauteiltempe-
raturen von bis zu 70°C aufgeheizt werden.
Die Empfehlung behandelt Temperatur-
einwirkungen auf
• Rechteckquerschnitte und
• Trapezquerschnitte
jeweils in den Bemessungssituationen
• befülltes Bauwerk (Betriebszu-
stand, ständige Bemessungssi-
tuation) und
• leeres Bauwerk (Bau- und Revi-
sionszustand in der vorüberge-
henden Bemessungssituation).
Entscheidend sind die unterschiedlichen
Temperaturfelder über die Höhe und
Breite des Brückenquerschnittes, die zu
Zwängungsspannungen im Tragwerk und
bei der mehrfach statisch unbestimmten
Lagerung zu ungünstigen Umlagerungen
bei den Lagerkräften führen. Die Lastan-
sätze gelten sowohl für den Neubau von
Kanalbrücken als auch für einen Ersatz der
Brückenlager bei bestehenden Bauwerken.
Für den Lagereinbau werden wichtige
Hinweise gegeben, um ein späteres Ab-
heben beim leeren Trog auszuschließen.
Dazu werden Temperaturmessungen am
Bauwerk erforderlich, damit bei einem
ausgeglichenen Temperaturfeld und einer
kraftgesteuerten Lagerstellung eine hoch-
präzise Vermessung ermöglicht wird. Nur
so können die in der Statik ausgewiesenen
Soll-Lagerkräfte zielsicher erreicht werden.
Die Empfehlung steht unter der Rubrik
„Regelwerke“ auf der BAW-Homepage als
Download zur Verfügung. In Abstimmung
mit dem Bundesministerium für Verkehr und
digitale Infrastruktur wird die Anwendung
der „Temperatureinwirkungen auf stählerne
Kanalbrücken“ beim Neubau von Kanalbrü-
cken und beim Lagertausch empfohlen.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. R. Ehmann ([email protected])
Bild 1: Ty p i s c h e Q u e r -s c h n i t t s -formen am B e i s p i e l a) Minden b ) L e i n e - brücken
Erfassung von Geräten und Prüfmitteln in LASTRADA.
10 11BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
daten und deren beschreibenden Metadaten, zum Thema Wasser-
bau sowohl kostenfrei veröffentlichen als auch nutzen kann.
BAWAktuell: Wer kann mit HENRY schnell und unkompliziert nach
Informationen aus dem Themenbereich Wasserbau suchen?
Ellen Diermayer: Jeder Nutzende weltweit kann die in HENRY
archivierten Open-Access-Publikationen ohne finanzielle, techni-
sche oder rechtliche Barrieren suchen, lesen, herunterladen, zitie-
ren und weiterbearbeiten. Die Publikationen sind komfortabel als
PDF-Dokumente abgespeichert und mit den wichtigsten bibliogra-
phischen Metadaten versehen. Diese Metadaten werden über be-
stimmte Schnittstellen bereitgestellt. Allgemeine Suchmaschinen
wie Google Scholar wissen das und greifen sie sich gezielt ab. So
sind die Publikationen der BAW für jedermann auffindbar, was die
internationale Verbreitung des wasserbaulichen Fachwissens der
BAW und weiterer Kooperationspartner ermöglicht.
BAWAktuell: Wer darf wissenschaftliche Publikationen in
HENRY einstellen und wie wird die Qualität der hochgeladenen
Dokumente sichergestellt?
Ellen Diermayer: Angehörige einer wissenschaftlichen Einrich-
tung dürfen in HENRY veröffentlichen. Der Hochschulabschluss
ist dabei für die Autoren und Autorinnen eine zwingende
Voraussetzung. Die wissenschaftliche Qualität der Publikatio-
nen wird etwa im Rahmen der Veröffentlichung von Fachartikeln
über den Peer-Review-Prozess der Verlage gewährleistet.
BAWAktuell: Welche rechtlichen Rahmenbedingungen sind bei der
freien Veröffentlichung von Daten und Publikationen zu beachten?
Denise Huber: Sofern ein Artikel bereits in einer Zeitschrift oder
in einem anderen Medium veröffentlicht wurde, ist darauf
zu achten, ob der Autor überhaupt noch das Zweitverwer-
tungsrecht besitzt – das heißt, ob der Verlag sich nicht aus-
schließliche Rechte zur alleinigen Eigennutzung gesichert hat.
Die Veröffentlichung von wissenschaftlichen Artikeln in HENRY,
die bereits in einer Zeitschrift erschienen sind, ist oft auch an
eine sogenannte Embargofrist von 12 bis 24 Monate gekop-
pelt. Erst nach Ablauf dieser Embargofrist kann auf den Artikel
öffentlich zugegriffen werden.
BAWAktuell: Was bedeutet die Etablierung eines eigenen Reposi-
toriums im Hinblick auf die Positionierung der BAW als Forschungs-
und Beratungseinrichtung für den deutschen Wasserbau?
Ellen Diermayer: HENRY bedeutet mehr als Renommee und
erhöhte Sichtbarkeit für die BAW. Es fördert auch die Vernetzung
mit anderen Einrichtungen aus dem Bereich Wasserbau und ermög-
licht damit unter Umständen neue Kooperationen und Projekte.
Katja Perras: Ein Fachrepositorium bietet die Möglichkeit, das
Fachwissen der BAW gebündelt, strukturiert und auffindbar für
alle Interessenten bereitzustellen. Die BAW setzt damit einen wei-
teren Baustein für eine aktive nationale und internationale Ver-
netzung als öffentliche Beratungsbehörde, aber auch als Ressort-
forschungseinrichtung.
BAWAktuell: Welche positiven Effekte birgt ein solches Konzept
der offenen Bereitstellung von fachspezifischen Informationen
und Daten für die Forschungsaktivität der BAW, aber auch für die
Arbeit der einzelnen Wissenschaftler?
Denise Huber: Durch die offene Bereitstellung findet vermehrt
auch eine Qualitätssicherung durch externe Evaluierung statt. Je
mehr Wissenschaftler Zugriff auf Forschungsergebnisse haben,
desto mehr wird wissenschaftlicher Austausch gefördert.
Katja Perras: Für die BAW bieten Open Data und Open Access
Chancen, das bestehende Leistungspotenzial noch besser aus-
zuschöpfen und die Sichtbarkeit und Anerkennung der wissen-
schaftlichen Arbeit in der Fachwelt weiter zu erhöhen. Der heraus-
ragende positive Effekt des BAW-Open-Konzepts ist die erhöhte
Sichtbarkeit der Wissenschaftler als Autoren. Diese offene Form
der Bereitstellung impliziert eine erhöhte Zitierhäufigkeit der Auto-
ren, d. h. der eigentliche „Lohn“ der Wissenschaftler wird hierdurch
aktiv gefördert und gefordert. Die freie Publikations- und Fach-
datenbereitstellung ist zudem ein wichtiges Instrument, um die
wissenschaftliche Arbeitsleistung der BAW etwa der Politik oder
potenziellen Bewerbern und Kunden zu vermitteln.
Roman Weichert: Der offene Zugang zu wissenschaftlichen Ar-
beiten und Fachinformationen jeglicher Art ist für mich als Wis-
senschaftler ein großer Gewinn. Ich war überrascht, welche Viel-
falt an Informationen in HENRY bereits jetzt enthalten ist und bin
selbst auf den einen oder anderen Artikel meines Fachgebietes
gestoßen, den ich noch nicht kannte. Wissenschaft lebt von offe-
nem fachlichen Austausch und Vernetzung – beides wird durch
eine Informationsstruktur, wie sie HENRY bietet, unterstützt.
BAWAktuell: Kann ein Fachrepositorium wie HENRY aus Ihrer
Sicht als Wissenschaftler dazu beitragen, die Reputation der
BAW und ihrer Mitarbeiter in der Fachwelt und Öffentlichkeit zu
erhöhen?
Roman Weichert: Auf jeden Fall. Für Wissenschaftler ist die
Sichtbarkeit eigener Publikationen von Interesse. Dies wird durch
HENRY gewährleistet, da die BAW-Publikationen jetzt besser im
Netz recherchierbar sind. Über die direkte Internetsuche, z. B.
mit Google, kann man heute bestenfalls mit wenigen Klicks auf
den Volltext einer Publikation zugreifen. Und umso mehr Informa-
tionen HENRY enthält, desto höher werden auch der Bekanntheits-
grad und der Nutzen der Plattform – was dann den BAW-Publika-
tionen und natürlich mir als Wissenschaftler zu Gute kommt.
BAWAktuell: Wir bedanken uns für dieses Gespräch.
senschaftlichem Wissen und Daten hat die BAW die Berliner
Erklärung unterzeichnet. Außerdem wurde eine eigene Open-
Access-Richtlinie als Selbstverpflichtung zum Umgang mit Open
Data und Open Access verabschiedet. Und auch ein Rechte- und
Verwendungskonzept wurde als Handlungsleitfaden für den
rechtssicheren Umgang mit Daten und Publikationen erarbei-
tet. Die in der Richtlinie verankerten, mit konkreten Maßnahmen
unterlegten Leitgedanken bilden die Basis für den qualitätsge-
sicherten Umgang mit offenen Daten und Informationen in der
BAW. Neben dem Grundsatz frei zugänglicher wissenschaftlicher
Publikationen und Fachdaten wurde darin unter anderem fest-
gelegt, das weltweit erste Fachrepositorium für den Wasserbau
(HENRY) aufzubauen.
BAWAktuell: Was genau steckt hinter dem Begriff HENRY?
Ellen Diermayer: HENRY steht als Abkürzung für Hydraulic
Engineering Repository. Repository bzw. Repositorium bedeutet,
dass man dort digitale Dokumente, wie z. B. Literatur oder Fach-
BAWAktuell: Was bedeutet Open Access und Open Data für den
Zugang zu wissenschaftlichem Wissen?
Katja Perras: Die Open-Access-Bewegung hat unter dem Ober-
begriff von Open Science das erklärte Ziel, wissenschaftliches
Wissen, das mit Steuergeldern finanziert ist, Fachkollegen, aber
auch der interessierten Öffentlichkeit kosten- und barriere-
frei bereitzustellen. Und Open Data – als wesentlicher Teil der
Open-Government-Initiative – impliziert das veränderte Selbst-
verständnis der Bundesregierung, dass steuerfinanzierte Daten
von jedermann zu jedem Zweck genutzt, weiterverarbeitet und
verbreitet werden dürfen. Der Begriff Open Data steht also für
offene Verfügbarkeit von digitalen, frei verwend- und verwert-
baren Daten und Informationen. Dies umfasst Publikationen,
aber auch Fachdaten sowie die dazugehörigen Metadaten.
BAWAktuell: Welche Maßnahmen hat die BAW bereits ergriffen,
um den Open-Access- und Open-Data-Gedanken umzusetzen?
Katja Perras: Als Bekenntnis zur offenen Bereitstellung von wis-
Im Gespräch mit ... Im Gespräch mit ...
Katja Perras und Denise Huber Referat Verwaltung
Ellen Diermayer Referat Datenmanagement und Systemtechnik
Roman Weichert Referat Wasserstraße und Umwelt
12 13BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
KalenderPublikationen
Nachstehend sind die Publikationen von BAW-Beschäftigten (Namen hervorgehoben) in Fachzeitschriften
für den Zeitraum Januar bis September 2017 aufgeführt.
Bergholz, K.; Experimentelle Bestimmung der Nichtlinearität von Spannungsgrenzbedingungen im Bereich
Herle, I: geringer Spannungen
Geotechnik, Heft 02, 2017
Peschken, G.; Wachholz, T.; BIM im Verkehrswasserbau
Bödefeld, J.: Bautechnik, Heft 94, 2017
Mucha, P.; Ould el Moctar, B.; Inland waterway ship test case for resistance and propulsion prediction in shallow water
Dettmann, T.; Tenzer, M.: Journal of Ship Technology Research, Volume 64, 2017
Schmidmeier, M.; Schütz, K. G.; Nachrechnung bestehender Straßenbrücken auf Grundlage messbasierter Lastmodelle
Ehmann, R.; Willberg, U.: Bauingenieur, Heft 04, 2017
Gisen, D. C.; Optimizing attraction flow for upstream fish passage at a hydropower dam employing
Weichert, R. B.; 3D detached-eddy simulation
Nestler, J. M.: Ecological Engineering, Volume 100, 2017
Odenwald, B.; Berücksichtigung von Grundwasserströmungskräften beim Nachweis von Uferspundwänden
Ratz,K.: Bautechnik, Heft 08/2017
Orlovius, A.; Das Binnenschiff als Messplattform – Automatisierte Erfassung von Sohlhöhen und Strömungs-
Schulz, A.-C.: geschwindigkeiten im laufenden Schiffsbetrieb
Hydrographische Nachrichten, Heft 02, 2017
Rahimi, A.: Semiprobalistisches Nachweiskonzept zur Dauerhaftigkeitsbemessung und –bewertung von
Stahlbetonbauteilen unter Chlorideinwirkung
Schriftenreihen des Deutsches Ausschusses für Stahlbeton, Heft 626, 2017, Beuth Verlag
Hecht, I.; Tiefgründig genug? Qualitätssicherung bei der geotechnischen Erkundung
Siebenborn, G.: bbr Fachmagazin für Brunnen- und Leitungsbau, Heft 04, 2017
Das Gesamtprogramm der BAW-Kolloquien 2018 finden Sie zu Jahresbeginn unter www.baw.de
Vorschau 2018
30 / 01 BAW-Kolloquium Hannover „Einteilung des Baugrundes in Homogenbereiche“
26 – 28 / 09 Präsentation auf der begleitenden Fachausstellung zur Stuttgart „35. Baugrundtagung“
Die Einteilung des Baugrundes in Homogenbereiche ist seit
August 2015 das wesentliche Element der vertragsgerech-
ten Beschreibung des Baugrundes. Mehr als zwei Jahre nach
deren Einführung in die VOB-Teil C sollen erste Erfahrungen
mit den Homogenbereichen vorgestellt und zukünftige Ent-
wicklungen diskutiert werden.
30. Januar 2018, 10:00 - 16:30 Uhr, Hannover
Einteilung des Baugrundes in Homogenbereiche
14 15BAWAktuell 03/2017 BAWAktuell 03/2017
Kußmaulstraße 17 · 76187 KarlsruheTel. +49 (0) 721 97 26-0 · Fax +49 (0) 721 97 26-45 40 www.baw.de
Wedeler Landstraße 157 · 22559 HamburgTel. +49 (0) 40 81 908-0 · Fax +49 (0) 40 81 908-373