Mussie Kidane
Von der Idee zur Veröffentlichung: Interdisziplinäre Forschung zu Freak Waves und Monopiles
Große Forschungsfragen entstehen selten isoliert – sondern oft genau dort, wo unterschiedliche Fachperspektiven aufeinandertreffen.
Der Ausgangspunkt dieser Arbeit lag in einer einfachen, aber folgenreichen Überlegung: Welche Rolle spielen Porenwasserdruckänderungen infolge von Freak Waves für die geotechnische Bemessung von Offshore-Gründungen? Eine Fragestellung, die genau an der Schnittstelle zwischen Küsteningenieurwesen und Geotechnik liegt – und damit auch zwei zentrale Kompetenzfelder der Bundesanstalt für Wasserbau verbindet.
Aus dieser Idee entwickelte sich eine Zusammenarbeit zwischen der BAW und der Bauhaus-Universität Weimar. Gemeinsam mit Prof. Patrick Staubach wurde das Thema in eine studentische Arbeit überführt. Mit Finn Jost konnte ein Studierender gewonnen werden, der sich intensiv mit großen Wellen und deren Auswirkungen beschäftigte – und eine hervorragende Arbeit vorlegte.
Ein entscheidender Erfolgsfaktor war dabei die enge Verzahnung innerhalb der BAW selbst: Mit Dr. Ina Teutsch konnte eine ausgewiesene Expertin für Freak Waves aus der Abteilung Wasserbau im Küstenbereich eingebunden werden. Gemeinsam mit der geotechnischen Perspektive entstand so ein interdisziplinärer Ansatz, der sowohl die hydrodynamischen Prozesse als auch die Reaktion des Baugrunds konsistent berücksichtigt.
Die daraus entstandene Veröffentlichung https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JGGEFK.GTENG-14110 , welche von der ASCE-Redaktion als Editor’s Choice hervorgehoben wurde, zeigt erstmals, dass die explizite Berücksichtigung von Porenwasserdruckänderungen infolge extremer Einzelwellen einen maßgeblichen Einfluss auf das Tragverhalten von Monopile-Gründungen haben kann. Damit rückt ein Aspekt in den Fokus, der in bisherigen Bemessungsansätzen oft vernachlässigt wurde.
Damit rückt ein physikalischer Mechanismus in den Mittelpunkt, der für die Bewertung extremer Naturereignisse ebenso wie für die Weiterentwicklung moderner Bemessungsansätze von zentraler Bedeutung ist.
Was dieses Projekt besonders macht, ist die Kombination aus:
- einer initialen Idee aus der Praxistätigkeit der BAW,
- einer hervorragenden studentischen Arbeit,
- und einer engen Zusammenarbeit zwischen Geotechnik und Küsteningenieurwesen – sowohl innerhalb der BAW als auch mit universitären Partnern.
Es ist ein Paradebeispiel dafür, welches Innovationspotenzial entsteht, wenn fachliche Schnittstellen aktiv besetzt und genutzt werden.
Gleichzeitig ist die Arbeit kein Abschluss, sondern ein Ausgangspunkt:
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Freak Waves nicht nur eine hydrodynamische Randbedingung darstellen, sondern über Porenwasserdruckänderungen direkt in das Tragverhalten von Gründungen eingreifen können. Damit stellen sich eine Reihe bislang unbeantworteter Fragen, die in der aktuellen Bemessungspraxis noch nicht adressiert werden.
Wie geht es weiter?
Im Fokus weiterer Untersuchungen steht daher die systematische Analyse zusätzlicher Einflussfaktoren. Dazu zählen insbesondere:
- die Durchlässigkeit und das Drainageverhalten des Baugrunds,
- realistischere Stoffmodelle und Interaktionen zwischen Boden und Struktur,
- nichtlineare und höherwertige Wellenbeschreibungen,
- sowie komplexere Freak-Wave-Szenarien (z. B. Wellengruppen oder extreme Wellentalstrukturen).
Darüber hinaus besteht ein wesentlicher Forschungsbedarf in der experimentellen Validierung, da bisherige Untersuchungen Freak Waves überwiegend aus fluidmechanischer Sicht betrachten und die gekoppelte Wirkung auf Struktur und Baugrund nur unzureichend erfasst ist.
Die beteiligten Partner werden sich daher auch künftig gemeinsam diesem Themenfeld widmen, um die identifizierten offenen Fragen gezielt weiterzuentwickeln und langfristig in verbesserte Bemessungsansätze zu überführen.
Verfasst von Mussie Kidane
Als wissenschaftlicher Angestellter des Referats K6 beschäftige ich mich vorwiegend mit geotechnischen Fragestellungen im maritimen sowie küstennahen Bereich.
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Informatives Treffen der Beteiligten der Flächenvoruntersuchung des BSH / Informative meeting of those involved in BSH’s preliminary site investigation for offshore wind
Am 16. November 2023 fand der gemeinsame Besuch des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (Referat O2/Flächenvoruntersuchung) und Mitarbeitenden des Ingenieurbüros Ramboll (Hamburg sowie Espoo/Finnland) bei der BAW in Hamburg – Rissen (Referat K6/Geotechnik Küste) statt.
On November 16th, the joint visit of the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) (Department O2/preliminary investigation of sites) and members of the engineering firm Ramboll (Hamburg and Espoo/Finland) took place at the BAW in Hamburg – Rissen (Department K6/geotechnical engineering in coastal areas).
Alle Teilnehmenden sind maßgeblich an der Flächenvoruntersuchung des BSH im Rahmen der Ausschreibung von Flächen zur Errichtung und zum Betrieb von Windenergieanlagen auf See beteiligt. Für diesen Zweck werden geotechnische Feld- und Laborversuche durchgeführt welche zum Teil auf dem Schiff sowie in verschiedenen europäischen Laboren durchgeführt werden. Die Offshore-Arbeiten werden durch Ramboll sowie BAW und BSH begleitet. Entsprechende Ergebnisse werden durch das Ingenieurbüro Ramboll sowie die BAW in geotechnische Berichte gefasst und durch das BSH veröffentlicht.
All participants are significantly involved in the BSH’s preliminary site investigations as part of the tendering process for areas for the construction and operation of offshore wind turbines. For this purpose, geotechnical field and laboratory tests are carried out, some of which are performed on the ship and in various European laboratories. The offshore work is accompanied by Ramboll as well as BAW and BSH. The corresponding results are summarised in geotechnical reports by Ramboll and BAW and later published by the BSH.
Im Laufe der nun bereits einige Jahre andauernden vertrauensvollen Zusammenarbeit kam es leider bisher noch kaum zu persönlichen Treffen in größerer Runde außerhalb von Videokonferenzen. Der informelle Austausch diente allen Beteiligten sich und die BAW besser kennenzulernen. Hierbei hat u. a. auch Marko Kasten vom Referat K1 (Küsteningenieurwesen) einen informativen Vortrag gegeben, in welchem er aktuelle und zukünftige Projekte des Küsteningenieurwesens der BAW beleuchtet hat. Abgerundet wurde der Besuch mit der Besichtigung des geotechnischen Labors.
In the course of this fruitful co-operation, which has now lasted for several years, there have unfortunately hardly been any personal meetings in larger groups outside of video conferences. This informal exchange helped everyone involved to get to know each other and BAW a bit better. Marko Kasten from Department K1 (Coastal Engineering) also gave an informative presentation in which he highlighted current and future coastal engineering projects at BAW. The visit was concluded with a tour of the geotechnical laboratory.
Verfasst von Mussie Kidane
Als wissenschaftlicher Angestellter des Referats K6 beschäftige ich mich vorwiegend mit geotechnischen Fragestellungen im maritimen sowie küstennahen Bereich.
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PILE 2017 – International Conference on Advancement of Pile Technology and Pile Case Histories
Im September 2017 wurde die Veranstaltung „International Conference on Advancement of Pile Technology and Pile Case Histories“ – kurz PILE 2017 – auf Bali in Indonesien abgehalten, an der auch die BAW mit Beiträgen aus den Referaten K5 und K6 vertreten war. Die Tagung bot den ca. 300 Teilnehmern ein hoch spezialisiertes Themenfeld rund um theoretische und praktische Fragestellungen des Bauens mit Pfählen. Die hochkarätig vertretenen Keynotespeaker wie Prof. Bengt Fellenius (seit über 50 Jahren international tätiger Pfahlexperte) oder Sergej Terzaghi (Chefgeotechniker im Bereich Asien/Australien eines international tätigen Ingenieurbüros mit ca. 10.000 Mitarbeitern und Enkel des Begründers der modernen, wissenschaftlichen Bodenmechanik, Karl Terzaghi) waren ebenso beteiligt wie der scheidende Präsident der Internationalen Gesellschaft für Bodenmechanik und Geotechnik (ISSMGE) Prof. Roger Frank (Paris) und sein Nachfolger Prof. Charles W. W. Ng. (Hong Kong).
Der erste Tag der Veranstaltung war geprägt von Workshops zu den Themen Pfahlbemessung und Pfahlprobebelastungen. Hier wurden unterschiedlichste Projekte aus der ganzen Welt vorgestellt in denen u. a. auf das Lastsetzungsverhalten von Pfählen und den Einsatz faseroptischer Messinstrumente bei Pfahlprobebelastungen eingegangen wurde.
Die folgenden Tage waren geprägt von sehr interessanten Vorträgen international renommierter Redner wie Prof. Ikhuo Towhata (ehemaliger Professor der Universität Tokio) u. a. zu Modellversuchen an Pfählen oder Prof. Hesham El Naggar von der Western University aus Kanada zur Bemessung von Schraubpfählen.
Rückblickend bleiben jedoch nicht nur die fachlichen Highlights in Erinnerung, sondern auch, dass große Teile der Insel zu dieser Zeit evakuiert werden mussten, da der Vulkan Agung auszubrechen drohte, was schließlich zwischen November 2017 und Februar 2018 mit mehreren Eruptionen geschah.
Verfasst von Mussie Kidane
Als wissenschaftlicher Angestellter des Referats K6 beschäftige ich mich vorwiegend mit geotechnischen Fragestellungen im maritimen sowie küstennahen Bereich.
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