Druckschlagbelastung auf schlanke zylindrische Bauwerke durch brechende Wellen: Theoretische und großmaßstäbliche Laboruntersuchungen

Im Bereich des See- und Hafenbaus stellt der schlanke Kreiszylinder eine typische Bauwerkskomponente dar. Seine Seegangsbelastung wird gewohnlich nach der empirischen Morison Gleichung bestimmt. In dieser Arbeit wird der Sonderfall der Belastung durch brechende Wellen untersucht. Die Brecherbelastung wird in einen quasistatischen und einen dynamischen Lastanteil zerlegt. Die quasistatische Last wird in guter Naherung durch die Morison Gleichung beschrieben, wahrend der dynamische Anteil dem Stos der Wassermasse gegen den Zylinder zugeordnet wird. Das zeitliche Verhalten und die Intensitat dieser Stosbelastung werden analysiert. Die theoretische Beschreibung basiert auf der 2-dimensionalen Beschreibung von Wagner (1932), die auf die gesamte Dauer des Druckschlags extrapoliert und auf den 3-dimensionalen Fall erweitert wird. Auf diese Weise wird eine analytische Beschreibung fur die Kraft des Druckstoses entwickelt. Grosmasstablichen Experimente bestatigen die 2-dimensionale theoretische Beschreibung durch die Ubereinstimmung mit der gemessenen lokalen Druckbelastung eines Testzylinders. Die 3 dimensionale theoretische Beschreibung wird mit der aus den gemessenen Lagerkraften ermittelten Gesamtbelastung verglichen. Aus diesem Vergleich wird der in der theoretischen Beschreibung enthaltene curling Faktor bestimmt. Die experimentellen Untersuchungen beschranken sich auf Sturzbrecher, die sich im Wellenkanal aus interferierenden Wellenpaketen bilden. Die Variation des Abstands zwischen Brechpunkt und Zylinder fuhrt zu einer Klassifikation der Brecher. Die Abhangigkeit der Stoskraft von der Neigung des Zylinders entlang und entgegen der Wellenrichtung wird in funf Versuchsreihen ermittelt.