title: Wellenbelastung und Stabilität hydraulisch gebundener Deckwerke 
titleType: Subtitle
Creators: name: Kreyenschulte, Moritz
name: Schürenkamp, David
name: Kühling, Volker
name: Brühl, Markus
name: Goseberg, Nils
name: Schüttrumpf, Holger
Publisher: name: Bundesanstalt für Wasserbau
Year: 2019

description: Die Küste 87 (2019), Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen
description: Ein weit verbreitetes Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Schüttstein-deckwerken unter anderem an der deutschen Nordseeküste ist der Mörtelverguss, bei dem die Schüttsteine mit einer definierten Menge an Mörtel pro Quadratmeter vergossen und so zu einem kohärenten Deckwerk zusammengefügt werden. Das Deckwerk ist so-mit in der Lage, Momente sowie Quer- und Normalkräfte aufzunehmen. Aufgrund eines relativ geringen Prozessverständnisses der Belastungsmechanismen und Widerstände erfolgt die Bemessung hydraulisch gebundener Deckwerke derzeit auf der Basis von Er-fahrungswerten. Die derzeitige Bemessungspraxis kann daher potentiell zu einer Unter-bemessung oder einer unwirtschaftlichen Überbemessung der vergossenen Schüttstein-deckwerke führen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI) geförderte Forschungsvorhaben „HYGEDE: Wellenbelastung und Stabilität hydraulisch gebundener Deckwerke“ hatte daher das Ziel, die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für die Bemessung mörtel-vergossener Schüttsteindeckwerke auf Seegangsbelastung zu erarbeiten.
Zur Beschreibung der strukturellen Integrität der Deckwerke wurden zuerst Schadensme-chanismen aus der Begutachtung vorhandener Deckwerke an der Nordseeküste und aus einer Literaturrecherche abgeleitet. Für den Mechanismus „Rissbildung in der Deck-schicht“ wurde ein Modell zur Beschreibung der Einwirkungen und Widerstände im Grenzzustand erstellt. Die Einwirkungen unter Wellenbelastung wurden mit großmaß-stäblichen hydraulischen Versuchen im Großen Wellenkanal in Hannover (GWK) be-stimmt. Die Widerstände und Bauwerkseigenschaften wurden mit mechanischen und bruchmechanischen Ersatzversuchen an den Komponenten der Deckschichten sowie am Verbundkörper aus Mörtel und Wasserbaustein ermittelt. Darüber hinaus wurden Ver-suche zur Bestimmung der Kraft beim Lösen eines Einzelsteins im Labor und in situ durchgeführt. Mit den in diesem Beitrag vorgestellten Modellen zur Beschreibung der Stabilität der Deckwerke lassen sich die für die Bemessung mörtelvergossener Schütt-steindeckwerke relevanten Prozesse „Rissbildung in der Deckschicht“ und „Lösen eines Einzelsteins“ beschreiben. Für die funktionale Bemessung der Deckwerke wurde die Wellenauflaufhöhe bestimmt und Reduktionsfaktoren für den EurOtop-Bemessungsansatz ermittelt.
description: Many sea dikes along the coast of the North Sea are protected against wave loading and currents by riprap revetments that are grouted with mortar. The mortar bonds the individual stones of the top layer, thereby forming a coherent structure that is able to withstand normal forces and shear forces as well as momentums, thus leading to a planar load distribution. While this kind of revetment has been built for decades, its design is yet solely based on empirical knowledge. On the one hand, the current design practice of mortar-grouted riprap revetments may therefore potentially lead to an uneconomic design exceeding the load and safety criterion for a particular site. On the other hand, it is also possible that the current design practice will lead to a weaker revetment than is required for the load and safety criterion for a particular site. Therefore, the objective of the project “Wave Load and Stability of Mortar-Grouted Riprap Revet-ments” is to derive a scientific basis for the design of mortar-grouted riprap revetments.
In order to describe the structural integrity of mortar-grouted riprap revetments, the results of an assess-ment of the condition of revetments in the field and a literature research are used to describe mechanisms leading to damage of the revetments. For the mechanism “crack development in the top layer” a structural model is set up in order to describe the load and resistance in the limit state. The hydraulic load due to wave action was measured during full-scale model tests in the Large Wave Flume in Hannover, Germa-ny. The resistance and structural parameters were determined using mechanical and fracture mechanical tests with the individual components as well as with the compound material of mortar and stone. Fur-thermore, pull-out tests to determine the force for debonding of an individual stone were carried out in the field and under laboratory conditions. The models for the structural stability of mortar-grouted riprap revetments presented in this study describe the processes relevant for designing a mortar-grouted riprap revetment, namely “crack development in the top layer” and “debonding of an individual stone”. For the functional dimensioning, the wave run-up height was determined and reduction coefficients for the EurOtop wave run-up formula have been established.
description: Wellen-Bauwerks-Interaktion, Verklammerte Deckwerke, Vergossene Deckwerke, Wel-lenauflauf
description: wave structure interaction, mortar-grouted riprap, revetments, wave run-up