Bauwerke im und am Wasser

(On- and Offshore Civil Engineering Structures)

Seit jeher zieht Wasser den Menschen magisch an – Hafenanlagen, Brücken und Wohnhäuser erobern zunehmend Flussufer und Küstenregionen. Zum Teil geht die Bebauung noch einen Schritt weiter: Strom aus Wind kann besonders gut auf dem offenen Meer gewonnen werden. Damit solche Bauwerke im und am Wasser den Elementen dauerhaft trotzen können, ist innovative Forschung unentbehrlich.

Windkraftanlagen erleben weltweit einen ungebrochenen Aufschwung. Mit einer installierten Leistung von über 25 Gigawatt nimmt Deutschland europaweit einen der Spitzenplätze ein. Da an den Küsten und auf offener See vergleichsweise konstante Winde wehen und diese dort weder durch Wälder noch umfangreiche Bebauung gebremst werden, geht der Trend in den letzten Jahren zu Offshore-Windkraftanlagen. Alpha Ventus, dem ersten Offshore-Windpark Deutschlands, rund 45 Kilometer vor der Küste von Borkum, sollen in den kommenden Jahren zahlreiche weitere Projekte in der Deutschen Bucht folgen. Der Forschungsschwerpunkt „Bauwerke im und am Wasser” wird aus diesem Zukunftssektor daher auf viele Jahre mit anspruchsvollen und komplexen Fragestellungen eingedeckt werden.

Welche Gründung bei welcher Wassertiefe und welchen Bodenverhältnissen aus geotechnischer und konstruktiver Sicht am sinnvollsten ist und wie die stromerzeugenden riesigen Windenergieanlagen am besten im offenen Meer aufgestellt werden können, ist technisch längst noch nicht vollständig beantwortet. Wind und Wellen belasten die Gründungen kontinuierlich und verformen sie dabei nach und nach. Wie groß dieser Effekt ist und ob er unter Umständen künftig zu Problemen führen wird, muss noch geklärt werden. Ebenso wie die Frage, wieviel Bodenaushub für neuartige Flachgründungen notwendig ist, ohne dass andererseits Fauna und Flora am Meeresgrund zu sehr in Mitleidenschaft gezogen werden.

Die bautechnische Seite der Offshore-Windkraft ist allerdings nur eines der vielen Themen, denen sich die am Forschungsschwerpunkt „Bauwerke im und am Wasser” beteiligten TUHH-Institute aktiv widmen. Sogenannte Near- und Offshorebauwerke, wie beispielsweise Hafenanlagen und Deichbauwerke, Leuchttürme, Brücken oder bauliche Maßnahmen zur Landgewinnung im Hafenbereich, stehen ebenso im Fokus der Forschung. Besonders im Hinblick auf die Nähe zur Elbe sowie zur Nord- und Ostsee könnte der Standort Hamburg für einen Forschungsschwerpunkt in diesem Bereich damit nicht besser gewählt sein.

Die Belastungen von Bauwerken im und am Wasser sind äußerst vielfältig: Veränderliche Wasserstände, Strömungen, Wellen, Wind, Eis, Korrosion und gegebenenfalls Kollisionen mit Schiffen setzen ihnen stark zu. Vor diesem Hintergrund konzentriert sich der Forschungsschwerpunkt auf interdisziplinäre Fragestellungen, wie der Entwicklung von neuen Baustoffen und Bauverfahren, der Computersimulation des Verhaltens von Bauwerken im Gebrauchs- und Versagenszustand, des innovativen Betriebs von Bauwerken bei Nutzung von Gebäudeautomation, der Behaglichkeit für Menschen – und der Energieeffizienz von Gebäuden sowie des Umgangs mit der großen Anzahl an Bestandsbauwerken.

Bereits untersucht wird unter anderem, inwieweit ultrahochfester Beton unter den besonderen Bedingungen im und am Wasser genutzt werden kann. Dazu sind umfangreiche bauchemische und bauphysikalische Testreihen zum Korrosionsverhalten des Materials notwendig. Beim Deichbau suchen die TUHH-Wissenschaftlerinnen und TUHH-Wissenschaftler nach Alternativen zum Baustoff Klei, einem besonders dichten Bodentyp aus der Marsch, der vielfach als Deckschicht für die Außenseiten von Deichen zum Einsatz kommt.

Besonderes Augenmerk gilt der Modernisierung und dem Ausbau von Hafenanlagen: Damit der Hamburger Hafen im Wettlauf mit den großen Seehafen-Standorten wie Antwerpen oder Rotterdam wettbewerbsfähig bleibt, muss er an künftige Schiffsgrößen angepasst werden. Denn schon heute transportieren die größten Frachtschiffe bis zu 13000 Container. Da größere Schiffe deutlich höhere Belastungen verursachen, müssen bestehende Kaimauern erweitert beziehungsweise verstärkt oder neue konzipiert werden. Dabei stehen auch die Bauverfahren selbst auf dem Prüfstand: Sie sollen künftig bei gleicher Sicherheit wirtschaftlicher werden.

Ebenfalls eine große Rolle bei den im Forschungsschwerpunkt betrachteten und untersuchten Bauwerken spielt der Aspekt der nachhaltigen Nutzung regenerativer Energien, etwa mittels geothermischer Anlagen. Intelligente Fassadensanierungskonzepte, die künftig in der Hamburger Hafencity eingesetzt werden, sollen schließlich helfen, die Gebäude energetisch zu optimieren. Nicht zuletzt stehen innovative Konzepte zu den Themen Gebäudekomfort, Bauwerksüberwachung und Instandhaltung von Bestandsbauwerken und Neubauten im und am Wasser auf der Forschungsagenda. Ziel aller Aktivitäten im Forschungsschwerpunkt „Bauwerke im und am Wasser” ist, dass die Menschen auch in Zukunft gerne und sicher am Wasser wohnen.

Homepage: http://www.tu-harburg.de/fspbau/