Sanierung Staustufe Geesthacht bei Hamburg

Die Staustufe Geesthacht bei Hamburg staut die Wasserhöhe der Elbe um bis zu zwei Meter und wurde 1960 vollständig in Betrieb genommen. Sie begrenzt die durch die Gezeiten der Nordsee beeinflusste Unterelbe und verbessert einerseits die wasserwirtschaftlichen Bedingungen der Binnenelbe und andererseits die Schifffahrtsverhältnisse auf dem Fluss. Die Staustufe umfasst ein Wehr mit vier Strömungsöffnungen von je 50 Metern Weite, einer festen Überlaufschwelle sowie zwei Fischaufstiege, einen Schleusenkanal mit einer Doppelschleuse sowie eine Fahrzeugbrücke.

Mehr als 10'000 Schiffe passieren jährlich die Schleusen.

Die Elbe ist nach Länge und Einzugsgebiet der achtgrösste Fluss Europas und entspringt in Tschechien. 

Nach über 60 Jahren in Betrieb und vereinzelten Schäden soll das Wehr inklusive der Tosbecken umfassend saniert, die Pfeiler und Tosbecken verlängert und um eine weitere Brücke erweitert werden. Als technisch-wissenschaftliche Einrichtung führt die deutsche Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) dazu Untersuchungen zu den Auswirkungen der Sanierungsarbeiten auf die Deformation der Grundstrukturen und die heutige Fahrzeugbrücke durch. Mit einem innovativen Ansatz und der Kombination verschiedener Software – inklusive Eigenentwicklungen – hat Gruner die Ausschreibung zur Erstellung des dafür notwendigen dreidimensionalen Finite-Elemente-Modells inklusive Auswertung der numerischen Simulationen gewonnen und in der Folge eine Bewertungsgrundlage für die vorgesehene Sanierung erarbeitet. 

Für weiterführende Simulationen und Analysen benötigt die BAW ein dreidimensionales, gekoppelt hydro-mechanisches Finite-Elemente-Modell (3D-FE-Modell). In einem ersten Schritt modellierte Gruner dazu die Geometrie der Wehrfelder in einer leistungsfähigen 3D-Grafiksoftware in enger Abstimmung mit dem Auftraggeber. Diese Informationen wurden über Gruner-intern programmierte Lösungen in die FE-Software importiert. Zuletzt wurden alle relevanten Bauzustände seit der Erstellung des Wehrs bis Abschluss der Sanierungen quelltextgetrieben über eigene Skripte abgebildet, berechnet und ausgewertet.

Die Gruner Lösung bietet gegenüber einer klassischen händischen Modellerstellung gleich mehrfache Vorteile: Durch die Nutzung einer leistungsfähigen 3D-Grafiksoftware konnte effizient eine realitätsnahe und adäquate Geometrie sowohl erstellt als auch visualisiert werden, was die Abstimmung mit dem Auftraggeber vereinfachte. Die quelltextgetriebene Definition der Berechnungsphasen verbessert die Reproduzierbarkeit und Prüfbarkeit des resultierenden Modells. Gleichzeitig bleibt das resultierende Modell für den Kunden ohne jegliche Abhängigkeiten zu den Gruner spezifischen Lösungen vollwertig nutzbar und anpassbar.

«Die einzelnen eingesetzten Software-Pakete sind auf dem Markt frei verfügbar. Eine derart kombinierte Lösung bieten jedoch nur wir an.», sagt der Gruner Projektverantwortliche Konrad Westermann.

Diese kombinierte Lösung minimiert den Aufwand und verbessert die Resultate sowie deren Erläuterung gegenüber unseren Kunden. «Für Kunden erscheinen unsere Skripte zunächst wie eine Blackbox – mit der richtigen Kommunikation und Erklärung können sie schnell durchschaut werden. Es entsteht durch unsere Offenheit und Transparenz dabei Vertrauen in unsere Lösungen und in die Ergebnisse der Untersuchungen», so Westermann. Die speziellen Lösungen von Gruner werden kontinuierlich an die aktuelle Programmwelt angepasst, zeitgleich weiterentwickelt und für weitere Herausforderungen erweitert. 

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