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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Untersuchung des Wellenbrechers im Sportboothafen Stippelwerft - ein Resonanzproblem"

Nach der Erneuerung des Wellenbrechers und der Schwimmstege traten im Sportboothafen Stippelwerft in Prien am Chiemsee Schwingungen im Hafeninneren auf. Verschiedene Boote an verschiedenen Stellen im Hafen schlugen mit ihren Masten aneinander, wenn ein Kursschiff am Sportboothafen vorbei fuhr. Die Wellenhöhe im Hafen war dabei kleiner als 20 cm. Zuerst wurde vermutet, dass die Tauchwand falsch dimensioniert wurde. Durch Nachrechnung der Tauchwand konnte die Dimensionierung in weiten Teilen bestätigt werden. Lediglich im Flachwasserbereich wurden größere Veränderungen errechnet. Im seezugewandten Bereich ergab sich nur eine wünschenswerte Vertiefung der Eintauchtiefe um 40 cm. Da die meisten Probleme in Bereichen mit kleinen errechneten Veränderungen an der Tauchwand auftraten, konnte die Eintauchtiefe kaum die Ursache für die Probleme sein. Bei der Datenerhebung wurden große Verformungen der gesamten Konstruktion dokumentiert. Der Wellenbrecher mit aufgelagerter Lauffläche bewegte sich schlangenförmig unter der Belastung durch anlaufende Bootswellen. Da der Wellenbrecher weder bei besonders großen noch bei besonders kleinen Wellen in Bewegung geriet, und nach Angaben des Hafenmeisters auch schon in Starkwindsituationen zufriedenstellend funktioniert hatte, wurde ein Resonanzproblem als Problemursache vermutet. Zur Klärung musste zuerst der Frequenzbereich der anlaufenden Wellen eingeschränkt werden. Dazu wurden Pegellatten mit einer digitalen Videokamera abgefilmt und daraus die verschiedenen Frequenzen der Bootswellen ausgelesen. Es ergab sich ein Frequenzbereich von 0,5 Hz - 1,5 Hz. Mit Hilfe des Finite- Elemente- Methoden- Programms ANSYS wurde die Eigenfrequenz einzelner Dalben mit den im Hafen vorkommenden Längen berechnet. Es ergab sich ein Überschneidungsbereich der Eigenfrequenzen und der anlaufenden Bootswellen. Um das Problem genauer untersuchen zu können und mögliche Lösungsvorschläge bewerten zu können, wurden zwei numerische Modelle des Wellenbrechers erarbeitet. Dazu wurden zweimal zehn Stahlrohrdalben mit vorgehängter Tauchwand und auf Kragarmen gelagerter Lauffläche entsprechend der in der Natur auftretenden Wassertiefen konstruiert. Der linke Wellenbrecher steht demnach in Wassertiefen von 8 bis 10 m, der rechte im Bereich von 1,5- 10 m. Mit Hilfe der Modelle können die Eigenfrequenzen verschiedener Varianten berechnet werden. Um die Anbindung des rechten Wellenbrechers an Land und die abgeschnitten Teile der Wellenbrecher berücksichtigen zu können, wurden verschiedene Lagerungsvarianten untersucht. Um Empfehlungen für die Hafennutzer zu liefern wurden drei konstruktive Veränderungen am Wellenbrecher und drei Veränderungen am Rest des Hafen betrachtet. Die drei konstruktiven Veränderungen am Wellenbrecher und deren Kombination wurden numerisch behandelt.