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: info@baw.de, 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 (andreas.panenka@baw.de)

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 (matthias.schmid@baw.de)

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 ( julia.sorgatz@baw.de)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 ( juergen.stein@baw.de)

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. ( jennifer.merkel@baw.de)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 (petra.fleischer@baw.de)

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 (eberhard.kunz@baw.de)

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 (rainer.ehmann@baw.de)

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

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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