Amir Rahimi

Handout and invitation to the dialogue on the prequalification of rubber gate systems for the construction of movable weirs

1.       Preface

In the next few years, the Federal Waterways and Shipping Administration (WSV) intends to replace a number of weirs on their waterways. For the movable weirs, a change in the gate system is planned to water-filled rubber gates. The movable weirs on the rivers Neckar, Main and Lahn are already in the planning stage. Three weir spans, each up to 40 m in width, are to be built on the Main river and on the Neckar river. Two weir spans, each between 18 and 25 m, are to be built on the Lahn river. The gate heights vary between 3.50 m and 4.60 m.

For these projects, only water-filled rubber gate systems (combination of membrane and clamping system) may be used which meet the requirements in a prequalification process prior to execution. The construction company is responsible for the selection of a rubber gate system for the project from the listed prequalified rubber gate systems.

Against this background, suppliers of rubber gate systems are requested to participate promptly in a corresponding prequalification procedure for their respective rubber gate systems.

2.    Rules and requirements

A comprehensive guideline for the design, construction and maintenance of rubber gates is currently not available. The Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW), as a higher authority in the portfolio of the Federal Ministry of Digital Affairs and Transport (BMDV) and as consultant and advisor for the WSV, has the goal to develop a Code of Practice comprising five parts on hydraulics, load-bearing capacity, construction materials, construction and commissioning and maintenance. The previously published Part B, which deals with the static design of the membrane, has to be revised and supplemented with information on the verification of the load-bearing capacity of the clamping line construction. Recent investigations show that special attention has to be paid to the interaction between the clamping line and the membrane. Preliminary stages of the individual parts of this Code of Practice are currently being prepared by the BAW in a joint working group with the WSV and other partners, which serve as a basis for the planning and tendering of the upcoming projects on the rivers Main and Neckar.

The relevant membranes are composite materials consisting of an elastomer made of the base polymers EPDM or CR and fabric made of polyester and polyamide. The membrane must meet defined requirements in terms of load-bearing capacity (tensile strength for load transfer from internal pressure, etc.), durability (heat and ozone aeging, etc.), environmental compatibility (release of environmentally dangerous substances), and health and safety.

The membrane must be tightly connected by the clamping lines to the reinforced weir body and the weir piers. This is in order to transfer the water loads and the operating pressure into the weir body. In general, steel rails are used for the tension-resistant connection, into which the membrane is clamped. Common clamping lines are connected to the concrete by anchors. The anchors are prestressed in order to hold the membrane in the line and the line itself on the weir body by means of a frictional connection.

The pretensioning force required for the load-bearing capacity of the structure may be reduced due to the creep of the membrane and if the free elongation length of the tension elements is insufficient. Due to the elastic behavior of the rubber an associated drop in the pretensioning force, displacements and / or twisting of the clamping line can generally occur. This leads to additional bending stresses in the tension elements with a possible overload. Against this background, the functionality of the clamping line must be demonstrated analytically. Furthermore, the interaction with the membrane has to be checked and verified by means of a component test.

3.    Aim of the prequalification

The aim of the prequalification procedure is to provide the verification of applicability of rubber gate systems, each consisting of a specific membrane in conjunction with a specific clamping line, for movable weirs with different heights on federal waterways, prior to the award procedure. This is intended to counter the risk of problems in the verification of applicability of the rubber gate system to be selected by the respective construction company during construction without, however, restricting the market in a way that does not comply with procurement law.

4.    Realisation of the prequalification procedure

Against the background of the projects on the rivers Main, Neckar and Lahn, which are already in the planning stage, the prequalification procedure should take place as soon as possible.

Interested suppliers for a dialogue are requested to contact us promptly. In the dialogue, further information on the prequalification procedure and the criteria will be given.

The prequalification procedure is sponsored by the Federal Waterways and Shipping Administration (WSV) and the Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW). Since the planned weirs are to be used on different sites on the German waterways, the WSV is represented by the General Directorate for Waterways and Shipping (GDWS).

Contact details

GDWS:                                                                            BAW:

Markus Feltgen                                                                 Dr. Amir Rahimi

markus.feltgen@wsv.bund.de                                           amir.rahimi@baw.de

+49 228 7090 5851                                                          +49 721 9726 4385

Informationspapier und Einladung zur Präqualifikation von Schlauchwehrsystemen für den Bau von Schlauchwehranlagen

1.       Hintergrund des Präqualifikationsverfahrens

Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) beabsichtigt in den nächsten Jahren den Ersatzneubau diverser Wehranlagen an Bundeswasserstraßen mit einem Wechsel des Verschlusssystems hin zu wassergefüllten Schlauchwehren. Konkrete Maßnahmen werden aktuell bereits an den Bundeswasserstraßen Neckar, Main und Lahn geplant. An Main und Neckar sollen Wehre mit drei Wehrfeldern und Öffnungsweiten bis zu 40 m entstehen, an der Lahn Wehranlagen mit zwei Wehrfeldern und Wehrfeldbreiten zwischen 18 bis 25 m. Die Verschlusshöhen variieren zwischen 3,5 m und 4,6 m.

Für die Baumaßnahmen sollen ausschließlich Schlauchwehrsysteme (vom jeweiligen Systemanbieter festzulegende Kombination aus Membran und Klemmschiene) eingesetzt werden dürfen, deren Verwendbarkeit vor der Ausführung durch eine Präqualifikation nachgewiesen worden ist. Die Auswahl des Schlauchwehrsystems für die jeweilige Baumaßnahme aus der Gruppe der präqualifizierten Schlauchwehrsysteme obliegt dem bauausführenden Unternehmen.

Anbieter von Schlauchwehrsystemen werden vor diesem Hintergrund aufgefordert, zeitnah an einem entsprechenden Präqualifikationsverfahren für ihre jeweiligen Schlauchwehrsysteme teilzunehmen.

2.    Regelwerkssituation und Anforderungen

Ein umfassendes Regelwerk für Bemessung, Bau und Unterhaltung von Schlauchwehranlagen ist derzeit nicht vorhanden. Hier hat sich die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) als Oberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) und Dienstleister der WSV zum Ziel gesetzt, ein solches Regelwerk in Form eines BAW-Merkblatts mit fünf Teilen zu Hydraulik, Tragfähigkeit, Baustoffe, Ausführung und Unterhaltung zu erarbeiten. Der bisher veröffentlichte Teil B, der sich mit der statischen Bemessung der Membran befasst, soll überarbeitet und mit Angaben zum Nachweis der Tragfähigkeit der Klemmschienenkonstruktion ergänzt werden. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass insbesondere auf die Interaktion zwischen Klemmschiene und Membran ein besonderer Fokus zu legen ist. Vorstufen der einzelnen Merkblattteile werden derzeit von der BAW in einem gemeinsamen Arbeitskreis mit der WSV und weiteren Partnern erarbeitet und sollen als Basis für die Planung und Ausschreibung der unmittelbar anstehenden Baumaßnahmen an Main und Neckar dienen.

Die relevanten Membranen sind Verbundwerkstoffe, bestehend aus einem Elastomer aus den Basispolymeren EPDM oder CR und Gewebe aus Polyester und Polyamid. Die Membran muss definierte Anforderungen hinsichtlich Tragfähigkeit (Zugfestigkeit für den Lastabtrag aus Innendruck etc.), Dauerhaftigkeit (Wärme- und Ozonalterung etc.), Umweltverträglichkeit (Freisetzung umweltbelastender Stoffe) sowie Gesundheits- und Arbeitsschutzes erfüllen.

Die Membran muss mit Hilfe der Klemmschienenkonstruktion zugfest mit der Stahlbetonsohle und den Wehrwangen verbunden werden, um die durch die Stauwirkung und den betriebsbedingten Innendruck auftretenden Lasten über die Wehrsohle in den Baugrund ableiten zu können. Prinzipiell kommen für den zugfesten Anschluss Stahlschienen zur Anwendung, in welche die Membran eingeklemmt wird. Klemmschienen üblicher Bauart werden über einbetonierte Zugelemente mit dem Beton verbunden. Die Zugelemente werden vorgespannt, um über einen Reibschluss die Membran in der Schiene und die Schiene selbst auf der Stahlbetonsohle zu halten.

Durch das vorhandene Kriechvermögen der Membran und bei nicht ausreichend vorhandener freien Dehnlänge der Zugelemente kann die für die Tragfähigkeit der Konstruktion erforderliche Vorspannkraft verloren gehen. Aufgrund des druckweicheren Verhaltens der Membran im Vergleich zu Stahl und eines damit einhergehenden Abfalls der Vorspannkraft können prinzipiell Verschiebungen und/oder Verdrehungen der Klemmschiene entstehen. Dies kann zu zusätzlichen Biegebeanspruchungen in den Zugelementen mit einer möglichen Überlastung führen. Die Funktionsweise der jeweiligen Klemmschienenkonstruktion muss deshalb analytisch dargestellt und das Zusammenwirken mit der Membran mit Hilfe eines Bauteilversuchs überprüft und nachgewiesen werden.

3.    Ziel des Präqualifikationsverfahrens

Das Ziel des Präqualifizierungsverfahrens liegt in einem dem Vergabeverfahren zeitlich vorgelagerte Verwendbarkeitsnachweis von Schlauchwehrsystemen, jeweils bestehend aus einer bestimmten Membran in Verbindung mit einer bestimmten Klemmschiene, für Schlauchwehranlagen mit verschiedenen Verschlusshöhen an Bundeswasserstraßen. Durch diese Präqualifizierung soll dem Risiko von Problemen beim Nachweis der Verwendbarkeit des von der jeweiligen bauausführenden Firmen auszuwählendem Schlauchwehrsystems während der Bauausführung begegnet werden, ohne dass jedoch der Markt in nicht vergaberechtskonformer Weise eingeschränkt wird.

4.    Durchführung des Präqualifizierungsverfahrens

Aufgrund der sich bereits in der Planung befindlichen Projekte an Main, Neckar und Lahn soll parallel zur Planung schnellstmöglich mit dem Präqualifizierungsverfahren für Schlauchwehrsysteme begonnen werden.

Interessierte Systemanbieter werden daher ab sofort um Kontaktaufnahme zwecks eines Gesprächs gebeten, in dem bilateral im Detail über das Präqualifizierungsverfahren sowie den Anforderungskatalog informiert wird.

Träger des Präqualifikationsverfahrens sind die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) und die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW). Da die geplanten Schlauchwehranlagen im gesamten Bundesgebiet zum Einsatz kommen sollen, wird die WSV in diesem Verfahren durch die Generaldirektion Wasserstraßen- und Schifffahrt (GDWS) vertreten.

Kontaktdaten:

GDWS:                                                                            BAW:

Markus Feltgen                                                                 Dr.-Ing. Amir Rahimi

markus.feltgen@wsv.bund.de                                          amir.rahimi@baw.de

+49 228 7090 5851                                                          +49 721 9726 4385