BAWAktuellDas Info-Magazin der Bundesanstalt für Wasserbau Ausgabe 02/2016
Im Gespräch mitBenno Lenkeit, Leiter des Referats Schiffstechnik
Panorama Langzeitprüfungen von Beschichtungsstoffen in der Natur
NotizenNeue Präzisions- Triaxialprüfstände im geotechnischen Labor
Topthema
Marinehafen Wilhelmshaven – Ersatz der Kajen im
Neuen Vorhafen
Inhalt
Editorial 3
Notizen 4
Im Fokus 6 Marinehafen Wilhelmshaven – Ersatz der Kajen im Neuen Vorhafen
Panorama 9
Im Gespräch mit ... 12 Benno Lenkeit, Leiter des Referats Schiffstechnik
Kalender 14
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
Soweit nicht anders angegeben, liegen alle Bildrechte bei der BAW.
Übersetzung, Nachdruck oder sonstige Vervielfältigung – auch auszugsweise – ist nur
mit Genehmigung des Herausgebers gestattet.
ISSN 2192-3078 © BAW Juli 2016
Liebe Leserin, lieber Leser,
der im März von Bundesverkehrsminister Dobrindt im Entwurf vorgestellte Bundesverkehrswegeplan 2030 enthält eine Vielzahl anspruchsvoller Projekte an den Bundeswasserstraßen im Binnen- und Küsten-bereich. Allein die Ausgaben für die geplanten Was-serstraßenprojekte belaufen sich auf 24,5 Mrd. Euro. Davon entfallen etwa zwei Drittel auf Erhaltungs- und Ersatzinvestitionen. Dieser Investitionsschwerpunkt unterstreicht die von Minister Dobrindt ausgegebene Marschroute, wonach Erhaltung und Ersatz Vorrang vor Aus- und Neubau haben.
In unserer Funktion als technisch-wissenschaftlicher Berater und Gutachter für die Wasser-straßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes und das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur sind wir für die bevorstehenden Aufgaben gut gerüstet. Wichtigster Erfolgsfaktor für unsere erfolgreiche Arbeit ist das hochqualifizierte, erfahrene und motivierte Personal. Als attraktiver Arbeitgeber gelingt es uns auch in einem für den öffentlichen Dienst oftmals schwierigen Umfeld, neue Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die mit ihren individuellen Fähigkeiten und Eigenschaften das Team bestmöglich ergänzen, für die BAW zu gewinnen.
Für unsere wissenschaftsbasierten Dienstleistungen haben wir in den letzten Jahren auch deshalb große Fortschritte erzielt, weil wir unsere Forschungsaktivitäten deutlich ausbauen konnten. Rund 100 laufende Forschungsvorhaben mit starkem Praxisbezug bringen dies zum Ausdruck; etwa 20 davon münden in nächster Zeit in erfolgreich abgeschlossene Promotionen. In diesem Kontext spielt auch der kontinuierliche Ausbau von Kooperationen mit anderen Forschungseinrichtungen eine wichtige Rolle. Hierzu zählen Untersuchungs- aufträge, die wir an Universitäten und Hochschulen vergeben, der Austausch von wissenschaft-lichem Personal, gemeinsam betreute Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten, Lehraufträge an Universitäten und Hochschulen sowie gemeinsame wissenschaftliche Veranstaltungen.
Nicht zuletzt hat auch die infrastrukturelle Ausstattung eine große Bedeutung für den Erfolg der BAW. Diese Ausstattung, die bereits im Rahmen der Evaluierung durch den Wissenschaftsrat im Jahr 2008 als exzellent bezeichnet wurde, konnten wir zuletzt nochmals modernisieren sowie ergänzen und ausbauen.
In diesem positiven Umfeld sehen wir den Herausforderungen, die der Bundesverkehrs-wegeplan 2030 für die BAW mit sich bringen wird, mit großer Zuversicht entgegen.
Eine interessante Lektüre wünscht Ihnen
2 3BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
Das Karlsruher Institut für Technologie
(KIT), als Technische Universität des Lan-
des Baden-Württemberg und nationales
Forschungszentrum in der Helmholtz-
Gemeinschaft, veranstaltet jedes Jahr im
Mai eine große Karrieremesse. An drei
Tagen dreht sich alles um die Themen
„Berufseinstieg & Karriere“. Direkt auf
dem Campusgelände wird Studierenden,
Promovierenden und Alumni die Mög-
Rennen um die besten Köpfe – die BAW auf der KIT-Karrieremesse 2016
lichkeit geboten, interessante Arbeitge-
ber kennen zu lernen und Kontakte zu
Unternehmen zu knüpfen.
Erstmalig war in diesem Jahr auch die
BAW als potentieller Arbeitgeber mit
einem Messestand und einem Vortrag
dort vertreten.
Zahlreiche Standbesucher informierten
sich über die vielfältigen Aufgabenge-
biete und Karrieremöglichkeiten in der
BAW. Es wurden interessante Gespräche
geführt, Kontakte geknüpft und in Form
eines Vortrages spannende Einblicke
in die Arbeitsbereiche der einzelnen
Fachabteilungen geboten.
Aufgrund der sehr positiven Resonanz
wird die BAW auch im kommenden Jahr
wieder mit dabei sein.
Ansprechpartnerin: Katja Perras ([email protected])
Messestand der BAW auf der KIT-Karrieremesse 2016.
Zum vierten Semester des Bachelor-Stu-
diengangs „Infrastructure Engineering“ der
Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirt-
schaft gehört die Untersuchung eines be-
stehenden Infrastrukturbauwerks im Rah-
men einer Projektarbeit. Die Idee, diese
Projektarbeit an einer trockengelegten
Schleuse durchzuführen, entstand im Zuge
der Kooperation zwischen Prof. Dr.-Ing.
J. Akkermann und dem Referat Erhaltung
und Hochbau der BAW. Im angefragten
Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt (WSA)
Heidelberg wurde die Idee sehr positiv
aufgenommen und vom dortigen Sach-
bereichsleiter 2, Jochen Bode, in allen
Belangen unterstützt. So konnten die
Studierenden am 28. April diesen Jahres
die trockengelegte und gereinigte Schleu-
se Neckarsteinach intensiv unter die Lupe
nehmen. Darüber hinaus bestand die Mög-
lichkeit, wertvolle Tipps von den vor Ort
tätigen Kollegen des WSA Heidelberg zu
bekommen. Von Seiten der Studierenden
bestanden keine Einwände, die Schleuse
wieder in Betrieb zu nehmen. Dem WSA
Heidelberg gebührt großer Dank für die
umfangreiche Unterstützung.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. J. Bödefeld ( [email protected])
Hochschule meets Praxis
Notizen Notizen
Die vierte MASHCON-Konferenz fand
vom 23. bis 25. Mai 2016 in Hamburg
statt. Sie wurde von der BAW organisiert,
da das Hauptthema für die Wasserstra-
ßen- und Schifffahrtsverwaltung von au-
ßerordentlichem Interesse ist: Manövrie-
ren von Schiffen in flachem und seitlich
begrenztem Fahrwasser, wie es z. B. bei
Fahrt von großen Containerschiffen in
den Seehafenzufahrten der Fall ist.
102 Teilnehmer, Experten aus 19 Nationen
aus Universitäten, Forschungseinrichtun-
gen, Behörden, Schiffbauversuchsanstal-
ten, dem privatem Consultant-Bereich,
Reedereien und Lotsenvereinigungen,
diskutierten zu allen Aspekten der Re-
vierfahrt von Schiffen: zur Schiff-Sohle-,
Schiff-Bank- und Schiff-Schiff-Interaktion
sowie zu Schleusungsvorgängen und Ti-
defahrplänen. Vorgestellt und diskutiert
wurden in 35 Vorträgen Ergebnisse aus
Naturmessungen, aus Modellversuchen
sowie numerischen Simulationsmodellen.
Die wachsenden Dimensionen der Han-
delsschiffe bereiten weltweit ähnliche
Schwierigkeiten. Vorgestellt wurden
Entwicklungen von Manövriermodellen,
Verfahren zur schnellen Berechnung und
Vorhersage fahrdynamischer Größen, um
diesen Schwierigkeiten zu begegnen und
ggf. Handlungsmöglichkeiten daraus ab-
zuleiten.
Nach dem offiziellen Ende der Konferenz
haben viele Teilnehmer am Folgetag die
Möglichkeit einer Besichtigung der Ver-
suchseinrichtungen der BAW-Dienststel-
le in Hamburg wahrgenommen. Die tech-
nischen Möglichkeiten und die von der
BAW präsentierten Ergebnisse wurden
von den Teilnehmern sehr positiv bewer-
tet und bestätigen das Ansehen der BAW
in der internationalen Gemeinschaft.
Ansprechpartner: Dipl.-Geoökol. M. Kastens ([email protected])
MASHCON-Konferenz vom 23. bis 25. Mai in Hamburg
Im geotechnischen Versuchswesen liefert
der Triaxialversuch die meisten und bes-
ten Informationen über das untersuchte
Bodenmaterial hinsichtlich Festigkeit und
Verformungsverhalten. Zur Verbesserung
der Präzision der Versuchsdurchführung
und zur Erweiterung des Anwendungsbe-
reiches wurden für das geotechnische La-
bor der BAW vier neue Prüfstände errich-
tet. Sie erlauben zum einen, an bindigen
Böden hochgenaue Versuche mit belie-
bigen Spannungspfaden durchzuführen,
und zum anderen, auch Material mit höhe-
rer Festigkeit bis zum Bruch zu belasten.
Letzteres wird bei den sogenannten „ver-
änderlich festen Gesteinen“ wesentlich,
die in ihrem mechanischen Verhalten nicht
den klassischen Böden bzw. Fels zuge-
ordnet werden können. Diese stehen bei
zahlreichen Bauprojekten der Wasserstra-
ßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bun-
des im Untergrund an und sind daher auch
Thema eines Forschungsvorhabens.
Ein Triaxialprüfstand umfasst die Kompo-
nenten Belastungsrahmen für axiale Las-
ten, Druckerzeuger für Poren- und Man-
teldruck, Mess- und Regelsystem sowie
die Prüfsoftware.
Die axiale Belastungseinrichtung besteht
aus einer elektromechanischen Zentral-
spindelmaschine mit einem Spindelhub
von 100 mm und einer Maximalkraft von
100 kN. Die Traverse ist elektrisch posi-
tionierbar. Der maximal effektiv nutzbare
Prüfraum beträgt 800 mm bei einer Ma-
schinensteifigkeit von 600 kN/mm. Die
realisierbaren axialen Verformungsge-
schwindigkeiten reichen von 1 µm/h bis
zu 20 mm/min. Die Druckerzeuger sind
für Drücke bis 100 bar ausgelegt. Die re-
alisierbaren Volumenströme reichen von
10 µl/h bis 100 ml/min. Alle relevanten
Bauteile der Druckerzeuger wurden aus
Edelstahl gefertigt und lassen den Ein-
satz mineralisierter Porenwässer zu.
Ansprechpartner: Dipl.-Geophys. E. Kunz ([email protected])
Neue Präzisions-Triaxialprüfstände im geotechnischen Labor
Präzisions-Triaxialprüfstände im geotechnischen Labor.
Roland Baier stellt die vielfältigen Aufgabengebiete der BAW vor.
4 5BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
Im Fokus
I m Auftrag des Wasserstraßen- und
Schifffahrtsamtes Wilhelmshaven
erfolgt derzeit die Grundinstand-
setzung der Ost- und Westkaje im
Neuen Vorhafen Wilhelmshaven. Der
Neue Vorhafen bildet die Zufahrt zur
Seeschleuse, der sogenannten vierten
Einfahrt in Wilhelmshaven (Bild 1). Er
wird als tideabhängiger Marinehafen
genutzt und untersteht als Bestand-
teil des Marinestützpunkts Heppen-
ser Groden dem Bundesministerium
der Verteidigung. Es ist Deutschlands
größter Marine- und einziger NATO-
Hafen.
Die Ost- und Westkaje wurden zwischen
1960 bis 1963 im Zuge des Wiederaufbaus
der nach dem zweiten Weltkrieg weitge-
hend zerstörten vierten Einfahrt von Wil-
helmshaven neu errichtet und bestehen
aus einer rückverankerten kombinierten
Spundwand. Immer wieder war die Ka-
jenoberfläche abgesackt, weil Hinterfüll-
material durch Fehlstellen in der Spund-
wand ausgetreten war. Diese Fehlstellen
sind zum einen auf Schlosssprünge zu-
rückzuführen, als Bohlen schon während
der Rammung nicht korrekt eingerastet
waren, und zum anderen auf Durchros-
tung einzelner Spundbohlen. Die Durch-
rostung konnte auch mit einer nachträg-
lich errichteten Kathodenschutzanlage
in Kombination mit einem Korrosionsan-
strich nicht aufgehalten werden, da es
sich um landseitige Korrosion durch Bak-
terien im Boden handelt. Eine Untersu-
chung der Hinterfüllung hatte auf diese
sogenannte mikrobiell induzierte Korro-
sion hingedeutet (Binder, G.: Mikrobiell
Induzierte Korrosion an Spundwänden
aus Stahl – Strategien zur Vermeidung,
BAWBrief 1/2003).
Der rechnerische Nachweis der Standsi-
cherheit der Kajen ist nach den heutigen
Im Fokus
Marinehafen Wilhelmshaven – Ersatz der Kajen im Neuen Vorhafen
Bemessungsansätzen nicht zu erbringen,
was einen Ersatz der Spundwände erfor-
derlich macht.
Grundinstandsetzung
Der Baugrund setzt sich aus Sanden
unterschiedlicher Lagerungsdichte zu-
sammen, die von einer Kleischicht und
Auffüllungen überlagert werden. Auf der
Wasserseite steht als oberste Schicht
Schlick mit einer Mächtigkeit bis rund
5 m an (Bild 2). Hierbei zeigte sich, dass
die Füllbohlen in den Sandboden un-
terhalb des Schlicks unzureichend oder
teilweise gar nicht eingebunden waren.
Dadurch könnte weiterhin Boden unter-
halb der Füllbohlen landseitig ausgetra-
gen werden.
Für die Herleitung der Wasserdruckan-
sätze wurden zusätzlich zu den tideab-
hängigen Grundwasserstandsmessun-
gen Fahrmanöver mit einem Schlepper
durchgeführt, um auch von Schiffen her-
vorgerufene Wasserstandsänderungen
zu erfassen. Die Erddruckansätze für die
erdstatischen Berechnungen wurden
numerisch ermittelt. Aus den Simulati-
onen ergaben sich außerdem Optimie-
rungen für konstruktive Details.
Seit Oktober 2012 wird der Bau aus-
geführt. Derzeit findet der Ersatz der
Westkaje mit einer geplanten Fertig-
stellung noch 2016 statt. Der dann fol-
gende Ersatz der Ostkaje soll 2018 ab-
geschlossen sein.
Die Grundinstandsetzung der Kajen
erfolgt über eine Gesamtlänge von
2,2 km und den gegebenen Gelände-
sprung von 15 m durch eine vorgesetz-
te Uferwand in einem Abstand von 5 m
zur alten Kaje. Das Erdauflager der sta-
tisch überlasteten Wand soll möglichst
wenig beeinträchtigt werden. Die neu-
en Kajenwände bestehen aus einer
rückverankerten kombinierten Spund-
wand mit Stahlbetonüberbau. Als Ein-
bringmethode wurde von der BAW das
schwere Rammen empfohlen, um die
Risiken für die bestehende Wand infol-
ge dynamischer Einwirkungen zu mini-
mieren. Die Spundwände werden mit
einer Beschichtung und einer kathodi-
schen Korrosionsschutzanlage ausge-
bildet. Zusätzlich wird die Landseite der
Spundwände mit Hilfe einer alkalischen
Vorsatzschale (Betonschürze) gegen mi-
krobielle Korrosion geschützt (Bild 2).
Aufgrund der unzureichenden Einbindung
der Füllbohlen und der statischen Über-
lastung war zunächst der Fuß der alten
Wand durch den Austausch des Schlicks
„Der rechnerische Nachweis der Standsicherheit der Kajen
ist nach den heutigen Bemessungsansätzen nicht zu erbringen,
was einen Ersatz der Spundwände erforderlich macht.“
Bild 2: Schematische Darstellung der Kaje vor und nach der Grundinstandsetzung.
Bild 1: Neuer Vorhafen Wilhelmshaven mit Blick auf die Seeschleuse (vierte Einfahrt).
6 7BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
und die Vorschüttung einer Sandberme
zu sichern. Der Schlick wurde mit einem
Wasserinjektionsgerät entfernt und auf-
gewirbeltes Material im Verdrängungs-
verfahren durch eingebrachten Sand
ersetzt. Das passierte zu günstigen Ti-
dewasserständen abschnittsweise, um
eine weitere Gefährdung der alten Ka-
jenwand zu vermeiden.
Noch vor der Rammung der neuen
Spundwand wurden verrohrte Räu-
mungsbohrungen in der Spundwand-
trasse ausgeführt, weil Hindernisse im
Baugrund erkundet worden waren. Dazu
gehörten Steine und Trümmerreste von
den Sprengungen der Seeschleuse nach
dem Zweiten Weltkrieg. Das war nötig,
um die Spundwandelemente lagegenau
einzubringen und um Schlosssprünge zu
vermeiden. Um solche möglichen Fehl-
stellen im Neubau besser zu erfassen,
wurden zusätzlich Schlossdetektoren an
die Tragbohlen angebracht.
Auf der Wasserseite wurden die rund
30 m langen Tragbohlen von einer Hubin-
sel gerammt (Bild 3). Wegen Schäden an
den Schlossverbindungen sowie der Kor-
rosionsbeschichtung musste ein Teil der
Trag- und Füllbohlen bereits während der
Ausführung gezogen und nach anschlie-
ßender Sanierung wieder eingebaut wer-
den. Zum Nachweis der Tragfähigkeit der
Tragbohlen wurden dynamische Probe-
belastungen an vier Standorten der West-
kaje durchgeführt.
Die Kajenwand wurde durch Verpress-
mörtelpfähle rückverankert, die aus ei-
nem Stahlrammpfahl mit einem unten
aufgeschweißten keilförmigen Pfahl-
schuh bestehen. Die Umhüllung des
Stahlträgers mit Zementsuspension
erhöht die äußere Tragfähigkeit und
schützt vor mikrobiell induzierter Korro-
sion. Die Bemessungsgrundlagen der
Pfähle wurden durch vorgezogene Pro-
bebelastungen an drei Standorten land-
seitig entlang der Westkaje überprüft.
Hierbei konnten die charakteristischen
Bruchwerte für die Mantelreibung aus
dem BAW-Baugrundgutachten bestä-
tigt werden. Zusätzlich wurden an vier
Standorten jeweils zwei Bauwerkspfähle
statisch beprobt.
Nach dem Anschluss der Schrägpfähle
erfolgte die Sandverfüllung zwischen
alter und neuer Wand und der Bau der
Betonschürze. Die abschließende Bau-
phase beinhaltet nun den Abbruch des
vorhandenen Kajenholms und die Her-
stellung des neuen Stahlbetonüberbaus
einschließlich Oberflächenbefestigung
und Kajenausrüstung.
Ausblick
Im Anschluss an die Grundinstandset-
zung der Ost- und Westkajen ist eine
Sanierung des Ostmolenkopfes geplant.
Am Ostmolenkopf zeigen sich Verschie-
bungen der Konstruktion und Versackun-
gen der Hinterfüllung. Um die Standsi-
cherheit und die Nutzungsmöglichkeiten
der Ostmole bewerten zu können, wur-
den von der BAW erste numerische Be-
rechnungen (2-D und 3-D) durchgeführt
(Bild 4). Aufgrund der komplexen Rand-
bedingungen hinsichtlich Bauzustand,
Strömungsbedingungen und Baugrund-
aufbau werden die 3-D Modellierungen
fortentwickelt, um Versagensmechanis-
men zutreffender erfassen und entspre-
chende Sanierungsmaßnahmen unter
den exponierten Bedingungen planen
zu können.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. U. Matthiesen ([email protected])
Im Fokus
Bild 3: Rammung der Tragbohlen mit Hilfe doppelter Rammführung.
Bild 4: 3-D Modellierung Ostmolenkopf.
BauMaGs – eine Software für die Wasserstraßenunterhaltung
Anfang Februar 2016 wurde das IT-Sys-
tem BauMaGs (Erfassung von Baumaß-
nahmen und Maßnahmen zur Geschie-
besteuerung) für den Anwenderkreis
zur produktiven Nutzung freigegeben.
BauMaGs bietet die Möglichkeit, alle
im Zuge der Unterhaltung und Geschie-
bebewirtschaftung bewegten Mengen
sowie die dazugehörigen Materialeigen-
schaften in einer zentralen Datenhaltung
zu erfassen und zu verwalten.
Das übergeordnete Objekt „Baumaß-
nahme“ ermöglicht die Erfassung von
allgemeinen Verwaltungsdaten. Diesem
können beliebig viele Objekte „Bauaus-
führung“ zugeordnet werden, über die
die im Rahmen der Maßnahme bewegten
Mengen dokumentiert werden. In einem
Kartenfenster wird die Lage der aktuell
geöffneten Bauausführung oder Bau-
maßnahme visualisiert (Bild 1).
Werden Materialmengen innerhalb des
Gewässers umgelagert, so werden die
„Wege der Baggermengen“ über die au-
tomatische oder interaktive Verknüpfung
von Entnahme- und Zugabe-Bauausfüh-
rung beschrieben (Bild 2).
Die umfassende Dokumentation der an-
thropogenen Eingriffe in den Geschiebe-
haushalt ermöglicht den Nachweis der
durchgeführten Maßnahmen und liefert
die Basis, um das durchgeführte Geschie-
bemanagement zu analysieren und Opti-
mierungspotenzial zu erkennen.
BauMaGs befindet sich noch in der
Einführungsphase und mit der Produk-
tivsetzung des Verfahrens wurde ein
wichtiger Meilenstein erreicht. In den
Binnenbereichen der Generaldirektion
Wasserstraßen und Schifffahrt (GDWS)
wird BauMaGs zukünftig flächende-
ckend eingesetzt werden. Hier wurden
bereits Schulungen der BauMaGs-Erfas-
ser durchgeführt, weitere Schulungen
sind in Planung.
Als WSV-IT-Verfahren erfolgen der Be-
trieb und die technische Betreuung von
BauMaGs durch das Informationstechnik-
zentrum Bund (ITZBund) in Ilmenau, die
fachliche Verfahrensbetreuung liegt bei
der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)
in Karlsruhe.
Bild 1: Kartendarstel-lung einer Bau-ausführung.
Bild 2: Schematische Darstellung einer Umlagerungsbaggerung mit Zugabe an zwei ver- schiedenen Stellen.
Bild 3: Rollenauswahl bei einem BauMaGs- Nutzer mit Erfasser- und Auswerterech-ten für mehrere Ämter.
Weitere Informationen zu BauMaGs sind
im WSV-Intranet verfügbar, dort kann
auch ein Newsletter abonniert werden,
der über Neuerungen und Aktuelles zum
Betrieb von BauMaGs informiert.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. M. Möhling ([email protected])
Panorama
8 9BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
Panorama
Workshop zur integralen Modellierung von Oberflächen- und Grundwasser
Vom 19. bis zum 20. April 2016 fand in der
BAW, Dienststelle Hamburg, ein Workshop
zum Thema „Recent Advances in Coupled
Surface-Subsurface Modelling“ statt. Im
Rahmen der Veranstaltung wurden von
Herrn Prof. Casulli (Universität Trient) zwei
Vorträge zu den Themen „A conservative
semi-implicit method for coupled surface-
subsurface flows in regional scale“ und
„Solving Richards equation in mixed form“
gehalten. Zwischen diesen fanden Diskus-
sionen in einer kleineren Expertengruppe
statt. Daran haben Mitarbeiter der beiden
BAW-Dienststellen Hamburg und Karlsru-
he sowie Herr Prof. A. Malcherek (UniBW
München) und Em. Prof. G. Stelling (Stelling
Hydraulics) teilgenommen (siehe Bild).
In der BAW werden zur Simulation von
Oberflächenwasser (OW) und Grundwas-
ser (GW) verschiedene Modellverfahren
eingesetzt (u. a. TELEMAC, UnTRIM, FE-
FLOW, MODFLOW). Bislang werden die
Oberflächen- und die Grundwasserströ-
mung unabhängig voneinander berech-
net. Gelegentlich werden die Ergebnisse
des einen Modells als Randwerte für das
andere Modell benutzt, um z. B. den Ein-
fluss einer Vertiefung der Fahrrinne auf das
Grundwasser zu untersuchen. Eine derar-
tige sequentielle Vorgehensweise bildet
allerdings nur die (unidirektionalen) Einwir-
kungen des einen Wasserkörpers auf den
anderen ab und stellt keine „echte Kopp-
lung“ im Sinne von Wechselwirkungen dar.
Eine Kopplung setzt entweder eine inte-
grale Lösung des (Gesamt-) Gleichungssys-
tems für die ober- und die unterirdische
Strömung oder einen iterativen Algorith-
mus zur Berechnung des Austausches zwi-
schen den beiden Wasserkörpern voraus.
Das von Herrn Prof. Casulli entwickelte
mathematische Verfahren UnTRIM3 erlaubt
erstmals eine integrale (ganzheitliche) Si-
mulation der Strömungsprozesse im OW
und GW. Austauschprozesse zwischen OW
und GW werden dabei quasi automatisch
korrekt berücksichtigt, unabhängig von
ihrer Größenordnung und Bedeutung. Un-
TRIM3 eignet sich für reine OW-, reine GW-
und gekoppelte OW-GW-Anwendungen.
Die Eignung von UnTRIM3 für Fragestel-
lungen der BAW soll weitergehend eva-
luiert werden. Neben einer mathematisch
konsistenten Lösung der grundlegenden
Gleichungen für OW und GW können sich
daraus mittelfristig auch Effizienzgewinne
durch vereinheitlichte Methoden, Daten und
Metadaten in den verschiedenen Abteilun-
gen und Referaten der BAW ergeben.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. G. Lang ([email protected])
Teilnehmer des Work- shops „Recent Ad-vances in Coupled Surface-Subsurface Modelling“ bei der BAW Dienststelle Hamburg.
Panorama
Untersuchung einer Probeplatte.
Langzeitprüfungen von Beschichtungsstoffen in der Natur
(Ostsee, Kiel), salinares Binnenwasser
(Weser, Windheim) und Süßwasser (Mo-
sel, Trier). Die Resultate, z. B. der Unter-
rostung an künstlichen Verletzungen, ist
dabei ein wesentliches Qualitätskrite-
rium. Gewöhnlich schneiden dabei Be-
schichtungssysteme mit zinkstaubgefüll-
ter Grundbeschichtung am besten ab, da
sie gegenüber korrosiven Prozessen den
größten Widerstand aufbieten können.
Die Ergebnisse der Serie 2008 - 2013
(bzw. auch 2005 - 2010) weisen nun
auch zum ersten Mal auf deutliche Un-
terschiede zwischen den Ergebnissen
der Labortest- und der Langzeitausla-
gerungsverfahren hin: Die nach den
Labortestverfahren ausgesprochenen
(bedingten) Zulassungen konnten nach
fünfjähriger Auslagerung der Prüfplat-
ten in der Natur, wegen den hohen Un-
terrostungswerten, nicht immer bestätigt
werden. Diese Unterschiede sind dem
Umstand geschuldet, dass die nunmehr
vermehrt angebotenen Einschichtsyste-
me (ohne Grundbeschichtung) die (zeitlich
relativ kurzen) Labortestverfahren bestan-
Stahl, welcher dem Wasser oder der At-
mosphäre ausgesetzt wird, ist instabil und
unterliegt der natürlichen Zersetzung,
Korrosion bzw. Rosten genannt. Daher
werden Beschichtungsstoffe, üblicher-
weise aus Polymeren, zum Korrosions-
schutz im Stahlhoch- wie im Stahlwasser-
bau eingesetzt. Die Eignungsprüfungen
von Beschichtungsstoffen erfolgen im
Allgemeinen im Labor. Dabei können je-
doch nicht alle „Einsatzbedingungen"
nachgestellt werden, weshalb von der
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)
Langzeitauslagerungen unter „Feldbe-
dingungen" durchgeführt werden. Zudem
ist das Langzeitauslagerungsverhalten
Teil der Zulassungsprüfung. Auch in den
relevanten nationalen wie internationa-
len Regelwerken zur Korrosionsschutz-
prüfung wird explizit auf die Notwendig-
keit von Naturauslagerungsversuchen
hingewiesen (siehe DIN EN ISO 12944).
International verfügbar sind derartige
Untersuchungen und deren Resultate je-
doch nicht. Naturauslagerungen wurden
von der BAW bereits in den 50er Jahren
durchgeführt, Mit ihren Resultaten wur-
de die Vorauswahl und Entwicklung von
Beschichtungsstoffen für den Stahlwas-
serbau maßgeblich beeinflusst. In den
letzten Dekaden wurden diese Untersu-
chungen (Thema u. a.: Umweltfreundliche
Beschichtungsstoffe, Zulassungsprüfung)
mit Auslagerungskampagnen in den Jah-
ren 1992 - 1997, 1997 - 2002, 2003 - 2008,
2005 - 2010 sowie 2008 - 2013 konsequent
weitergeführt.
Die BAW testet die Korrosionsschutzsys-
teme mittels beschichteter Probeplatten
grundsätzlich an vier Lokalitäten (früher
sechs) mit unterschiedlichen Gewäs-
sertypen. Hier sind aufzuzählen: Meer-
wasser (Nordsee, Büsum), Brackwasser
den hatten und nun zur Auslagerungs-
prüfung vorgelegt worden sind. Hierbei
konnten sie durchwegs die vorgegebenen
Grenzwerte der Unterrostung nicht einhal-
ten. Auf Grund der vorliegenden Auswer-
tung (Langzeitauslagerungsversuche von
Beschichtungssystemen für den Stahl-
wasserbau 2008 - 2013; A39510210413)
kann geschlossen werden, dass die
Beschleunigungsfaktoren der Labortest-
verfahren nicht ausreichen, um den Na-
turauslagerungen gerecht zu werden.
Daher muss zukünftig für die „kritischen“
Systeme eine komplette Zulassungsprü-
fung, einschließlich der fünfjährigen Lang-
zeitauslagerung, vorliegen, damit eine
Eignungsbeurteilung für den Einsatz im
Meerwasserbereich erfolgen kann. Mög-
licherweise kann das Zulassungsverfah-
ren dennoch abgekürzt werden, indem
nach zwei Jahren eine (zerstörungsfreie)
Zwischenprüfung durch die Auswertung
der Blasenbildung an der künstlichen
Verletzung vorgenommen wird.
Ansprechpartner: Dr. rer. nat. G. Binder ([email protected])
Schon gewusst?
Polymer
Vielleicht ist es Ihnen aufgefallen, dass sich
in unserem Bericht über Beschichtungs-
stoffe ein Fremdwort eingeschlichen hat,
das nicht jedem geläufig sein dürfte. Das
Wort Polymer stammt aus dem Griechi-
schen und bedeutet „viele Teile“. Bei den
Polymeren handelt es sich um Riesenmo-
leküle, welche durch millionenfache Anei-
nanderreihung von an sich kleinen Einzel-
molekülen (den Monomeren) entstanden
sind. Polymere besitzen durch ihre gigan-
tische Molekülstruktur viele interessante
Eigenschaften und sind aufgrund ihrer
Vielfältigkeit als Werkstoffe aus der moder-
nen Technik und dem heutigen Leben nicht
mehr wegzudenken. So finden sie als Poly-
urethane in Korrosionsschutzbeschichtun-
gen für den Schiffs-, Brücken- und Stahl-
wasserbau, als Polypropylen in Rohren,
Seilen und Geotextilien, in Polyacrylsäure
als Betonzusatzstoff und als Elastomere
wie Polychloropren in Schleusendichtun-
gen und als Konstruktionswerkstoff für
Schlauchwehre breite Verwendung.
Auch in der Natur sind Polymere von enor-
mer Bedeutung. Letztlich bilden sie die
Grundlage für jegliches Leben auf unse-
rer Erde. Sie stellen in Form von Polysac-
chariden (Zellulose) das Strukturelement
in Pflanzen und als Polypeptide (Eiweiße)
das Baumaterial für die Tiere und den Men-
schen zur Verfügung. Auch bei der Des-
oxyribonucleinsäure (DNS), dem Träger
der Erbinformation aller Lebewesen, han-
delt es sich um ein polymeres Molekül.
Daher finden die Erkenntnisse der Poly-
merchemie nicht nur in die Materialwis-
senschaften, die Kunststoffverarbeitung
und die Bautechnik Eingang, sondern be-
leben auch die Arzneimittelforschung und
die moderne Medizin.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. R. Baier ([email protected])
11BAWAktuell 02/201610 BAWAktuell 02/2016
land zu finden sind, ist der Reiseaufwand für die Projektbeteiligten
enorm hoch.
BAWAktuell: Wer sind Ihre gegenwärtigen Kunden und an
welchen Projekten arbeiten Sie derzeit?
Benno Lenkeit: Seit dem Jahr 2009 ist das Referat ein wesentlicher
Akteur im Erneuerungsprogramm der Deutschen Forschungsflot-
te des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Derzeit
arbeiten wir am Ersatz des Polarforschungs- und Versorgungs-
schiffes POLARSTERN. Für dieses Vorhaben werden momentan
Angebote bei den Werften eingeholt. Daneben arbeiten wir aktu-
ell im Auftrage des Bundesministeriums für Ernährung und Land-
wirtschaft am Ersatz des Fischereiforschungsschiffes WALTHER
HERWIG III sowie für das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hy-
drographie (BSH) am Neubau der ATAIR sowie für die WSV an den
Neubauten der Mehrzweckschiffe MELLUM und SCHARHÖRN.
BAWAktuell: Was ist bei den aktuellen Projekten besonders
herausfordernd?
Benno Lenkeit: Die Projekte unterscheiden sich stark voneinander,
weil sie sehr spezifische Anforderungen besitzen. Bei der POLAR-
STERN etwa müssen wir das extreme Klima (tropisch und arktisch)
berücksichtigen, da das Schiff, sowohl zum Zwecke der Wissen-
schaft als auch zur Versorgung der Antarktisstation Neumayer III,
zwischen der Arktis und der Antarktis pendeln wird. Gleichzeitig
gilt es, alle Anforderungen aus Sicht der Wissenschaft und für
einen zuverlässigen, umweltfreundlichen und effizienten Schiffs-
betrieb zu erfüllen. Manche Themen betreffen auch alle Projekte
gleichermaßen: Wir reduzieren beispielsweise fortlaufend die Um-
weltbelastungen und besonders die Abgasemissionen. Wir über-
prüfen dafür gemeinsam mit unseren Kunden die technischen
Möglichkeiten am Markt und wägen deren Auswirkungen auf
das Projekt ab, um für die Realisierung die beste Entscheidung zu
treffen. Oft sind dabei erprobte und etablierte Lösungen noch gar
nicht verfügbar und müssen einzeln- oder neu entwickelt werden.
Bei der ATAIR werden wir für den Betreiber (BSH) einen Teil der
Energieerzeugung mit Liquid Natural Gas (LNG) realisieren. Diese
umweltfreundliche Lösung macht aus heutiger Sicht Abgasnach-
behandlungen unnötig, ist für die Flotte der Bundesressorts aller-
dings Neuland und eine Herausforderung für uns alle.
BAWAktuell: Wo sehen Sie das Referat Schiffstechnik im Jahr
2025?
Benno Lenkeit: Ich wünsche mir, dass wir bis dahin die geplante
Erneuerung der Deutschen Forschungsflotte abgeschlossen ha-
ben. Das betrifft die Neubauten von POLARSTERN sowie METEOR/
POSEIDON. Mit Blick auf die Flotte des BMVI wünsche ich mir,
dass wir nach der ATAIR mindestens einen weiteren Neubau für
das BSH erfolgreich abwickeln konnten. Für die zu erwartenden,
umfangreichen Ersatzinvestitionen der WSV wollen wir eine fes-
te Säule darstellen. Daneben hoffe ich, dass wir auch Zeit haben
werden, uns mit anderen Fachbehörden und den vielseitigen
Partnern und Betreibern stärker auszutauschen, um Lerneffekte
für alle Seiten zu erzielen.
BAWAktuell: Worauf blicken Sie besonders gern zurück, und was
wären die für Sie wichtigen Punkte, mindestens weitere 13 Jahre
im Referat Schiffstechnik tätig zu sein?
Benno Lenkeit: Es erfüllt meine Kolleginnen und Kollegen mit Stolz,
wenn wir in den Medien von Projekten lesen oder hören, an de-
nen wir mitgewirkt haben. Zuletzt gab es in einer Reihe von Berich-
ten über das neue Tiefseeforschungsschiff SONNE viele positive
Stimmen. Gleiches gilt für die in den letzten Jahren entwickelten
und erfolgreich in Fahrt befindlichen Mehrzweckschiffe NEUWERK
und ARKONA für die Havarievorsorge in Nord- und Ostsee. Für
den Lotsenversetzdienst in der Nordsee haben wir die erfolgrei-
che Einführung der SWATH-Technologie (Small Waterplane Area
Twin Hull) begleitet. Durch diese Bauart, bestehend aus getauch-
ten Schwimmkörpern und schmalen Stützen mit geringen Wasser-
linienflächen, auf denen die Aufbauten angeordnet sind, treten
deutlich geringere Vertikalbeschleunigungen im Seegang auf.
Insgesamt ist es für mich wichtig, dass wir weiterhin gemeinsam
an unseren Zielen arbeiten und uns fortlaufend weiterentwickeln.
Über unsere Zukunft und Ausrichtung für die Zeit nach dem Erneu-
erungsprogramm der Deutschen Forschungsflotte müssen wir uns
bereits heute Gedanken machen. Dabei wird eine gut strukturierte
und aufeinander abgestimmte Arbeitsweise, u. a. mit den künfti-
gen Fachstellen der WSV ein wichtiger Baustein sein.
BAWAktuell: Herr Lenkeit, wir bedanken uns für das Gespräch.
Kontakt: [email protected]
gen wir über qualifiziertes Personal für alle relevanten Fachrich-
tungen, wie Schiffbau, Maschinenbau, Elektro- und Nachrichten-
technik. Zusätzlich besitzen wir ein qualifiziert besetztes und gut
ausgestattetes Konstruktionsbüro. Dadurch ist es eine besondere
Stärke unseres Referats, gemeinsam mit den Betreibern und Nut-
zern der Schiffe eine auf ihre Bedürfnisse angepasste Lösung zu
entwickeln, auch wenn deren Anforderungen vielfältig und oftmals
sehr speziell sind. Für diese Aufgabe spielen über viele Jahre ge-
sammelte Parameter und Daten eine wichtige Rolle sowie positive
und auch negative Erfahrungen aus verschiedensten Projekten.
BAWAktuell: Was zeichnet Ihre Arbeit gegenüber anderen
Referaten der BAW aus?
Benno Lenkeit: Wir sind von Beginn an mit einem Projektteam
für den Kunden und für die ausführende Werft der zentrale An-
sprechpartner in allen Belangen des Vorhabens. Damit sind wir
unmittelbar in das operative Geschäft während Konstruktion und
Bau durch die Werft involviert. Verglichen mit den Bauaktivitä-
ten seitens der WSV erfüllen wir somit die Rolle eines Baubevoll-
mächtigten gegenüber dem Auftragnehmer, mit allen Rechten,
aber auch umfangreichen Pflichten. Neben dem Schiffsentwurf
ist vor allem die Bauaufsicht wichtig und besonders zeitintensiv.
Wir prüfen und geben Ausführungsunterlagen frei und begleiten
die komplette Fertigung. Dazu kommen Erprobungen, Probefahr-
ten und die Abnahme des Wasserfahrzeugs einschließlich seiner
Rechnungslegung. Da die Werften und die global agierenden Zu-
lieferfirmen meist an deutschen Küsten und im europäischen Aus-
BAWAktuell: Herr Lenkeit, was waren Ihre Beweggründe, sich vor
13 Jahren auf die Referatsleitung K4 (Schiffstechnik) zu bewerben?
Benno Lenkeit: Damals hatte ich bereits neun Jahre Erfahrung
mit Planung und Bau von Wasserfahrzeugen. Zumeist handelte es
sich um Arbeitsschiffe für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsver-
waltung des Bundes (WSV). Es erschien mir sehr reizvoll, meinen
Aufgabenbereich zu erweitern und mich stärker auch auf Spezial-
schiffe der WSV sowie die anderer Bundesressorts zu fokussieren.
BAWAktuell: Worin bestehen die Kernaufgaben des Referats
Schiffstechnik der BAW?
Benno Lenkeit: Beim Bau neuer Schiffe sind wir verantwortlich von
der ersten Idee über das anschließende Entwurfs-, Planungs- und
Vergabeverfahren, über die Bauabwicklung bis zur erfolgreichen
Übergabe des neuen Schiffes an den Betreiber. Zudem beraten
wir als Teil der „BAW-Familie“ das Bundesministerium für Ver-
kehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und seine nachgeordneten
Dienststellen rund um die Schiffstechnik. Wenn im Geschäftsbe-
reich des BMVI über neue oder zu ersetzende Groß-, Spezial- und
Sonderfahrzeuge diskutiert wird, spielen wir eine entscheidende
Rolle. Sie besteht darin, uns mit den jeweiligen Betreibern dieser
Schiffe, wie etwa den Wasserstraßen- und Schifffahrtsämtern, um
Planung und Realisierung ihrer Neubauvorhaben zu kümmern.
BAWAktuell: Welche Kompetenzen besitzt das Referat für diese
Aufgaben?
Benno Lenkeit: Für Entwurf, Planung und Bau von Schiffen verfü-
Im Gespräch mit ... Im Gespräch mit ...
Benno LenkeitLeiter des Referats Schiffstechnik
„Wir reduzieren beispielsweise fortlaufend die Umwelt-
belastungen und besonders die Abgasemissionen.“
Benno Lenkeit
12 13BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
Kalender
In den 25 Jahren seit der Wiedervereini-
gung wurden viele neue Wasserfahrzeuge
für die Wasserstraßen- und Schifffahrts-
verwaltung des Bundes (WSV) in Dienst
gestellt. Die Erfahrungen mit diesen neuen
Fahrzeugen sind für den SNEM-Bereich
von großer Bedeutung für zukünftige
Beschaffungen und gehen in die Überle-
gungen der WSV-Arbeitsgruppe „Verein-
heitlichung und Standardisierung von Was-
serfahrzeugen in der WSV“ ein. Welche
Tendenzen sind erkennbar und wohin geht
die Reise? Diese Fragen und weitere sollen
im diesjährigen Fachkolloquium diskutiert,
Erfahrungen aus bisherigen Schiffsneu-
bauten ausgetauscht und Aktuelles zur
Standardisierung von Wasserfahrzeugen
in der WSV vorgestellt werden.
15. September 2016, 10:00 Uhr – 16:15 Uhr, Hamburg
Schiffbautechnisches Kolloquium – Erfahrungen aus bisherigen Schiffsneubauten und Standardisierung von Wasserfahrzeugen in der WSV
29. September 2016, 13:00 Uhr – 17:00 Uhr, Hamburg
Dämme und Deiche
Kalender
Kalender
Veranstaltungen im September 2016
15 / 09 Schiffbautechnisches Kolloquium Hamburg „Erfahrungen aus bisherigen Schiffsneubauten und Standardisierung von Wasserfahrzeugen in der WSV“
29 / 09 BAW-Kolloquium Hamburg „Dämme und Deiche“
Veranstaltungen im Oktober 2016
04 – 05 / 10 BAW-Kolloquium Karlsruhe „Verkehrswasserbauliche Untersuchungen am Rhein“
05 – 06 / 10 BAW-Aussprachetag Trier „Baustoffe“ Hinweis: WSV-interne Veranstaltung
25 – 26 / 10 BAW-Kolloquium Karlsruhe „Instandhaltung von Wasserbauwerken“
Veranstaltungen im Dezember 2016
01 / 12 BAW-Kolloquium Karlsruhe „Natürliche, künstliche und virtuelle Stoffe in der Geotechnik“
Das Gesamtprogramm der BAW-Kolloquien 2016 finden Sie unter www.baw.de
Als Streckenbauwerke schützen Dämme
und Deiche tiefer liegendes Hinterland
vor Überschwemmungen und wirken
gleichzeitig als Begrenzung für Bun-
deswasserstraßen und Gewässer. Am
Beispiel aktueller und herausragender
Projekte aus dem Binnen- und Küsten-
bereich werden die spezifischen Her-
ausforderungen von der Planung und
Bemessung bis hin zum Bau sowie der
Zustandsbeurteilung dargelegt. Wissen-
schaftliche und grundsätzliche Betrach-
tungen werden hierbei einbezogen.
14 15BAWAktuell 02/2016 BAWAktuell 02/2016
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
Top Related