Entwicklung einer praxistauglichen, selbsttätigen Hochwassersperre

Aktuelle Szenarien des Klimawandels gehen neben dem Temperaturanstieg auch von einer Zunahme der Starkregenereignisse aus. Zur Vermeidung von Schadensfällen kommt daher zukünftig selbsttätigen Hochwasserschutzsystemen eine besondere Bedeutung zu, mit denen Gebäude u. a. an den Eingängen, den Tiefgarageneinfahrten oder auch an Uferpromenaden vor dem Eindringen von Wasser geschützt werden können.

An der TU Kaiserslautern wurde ein innovatives Hochwasserschutzsystem in Beton-Sandwichbauweise entwickelt, dessen wesentlicher Vorteil darin besteht, dass es vollkommen selbsttätig und robust funktioniert. Durch eine optimierte Planung und Materialverwendung konnte ausnahmslos auf mechanische Einbauteile verzichtet werden, die selbsttätige Schließfunktion basiert allein auf dem Auftrieb der Hochwassersperre selbst. Das System besteht aus der selbstaufschwimmenden Hochwassersperre mit filigranen Deckschichten aus ultrahochfestem Beton (UHPC) mit Mikrobewehrung und einem Styrodurkern, welcher ein angeformtes Betongelenk am Übergang zum Adapterteil der rinnenförmigen Ablagekammer aufweist. Das Adapterteil trägt die Hochwassersperre im Ruhezustand sowie im aufgestellten Fall und sorgt für den notwendigen Auftrieb bei einem Starkregenereignis. Im Rahmen des EU-Forschungsprojektes Brigaid (Horizon 2020) wurden zahlreiche Untersuchungen zur Optimierung des Gesamtsystems durchgeführt, u. a. zu verschiedenen Bewehrungsvarianten mittels Mikro-, Matten- und Stahlfaserbewehrung im Sinne eines optimierten Fertigteilherstellungsprozesses. Für den Beton wurde ein feinkörniger UHPC auf der Basis von Nanodur mit optimaler Konsistenz für das Mischen mit Fasern ohne Sedimentation entwickelt. Aufbauend hierauf wurden drei Prototypen der Sperre im Originalmaßstab mit einer Breite von 0,2 m für die jeweilige Bewehrungsvariante hergestellt und im Ruhe- sowie Einsatzzustand untersucht. Das Ergebnis war, dass die Bewehrungsvariante mit 2 Vol.-% Stahlfasern sowohl hinsichtlich Herstellung als auch Trag- und Verformungsverhalten am geeignetsten ist. Daher wurde in dieser Variante ein großmaßstäblicher und voll funktionsfähiger Demonstrator mit einer Breite von 3 m hergestellt und auf dem Gelände der TU Kaiserslautern aufgestellt. Für die komplexen Herausforderungen im Bereich der Schalungstechniken konnten praxisgerechte Lösungen gefunden werden. Die bisherigen experimentellen Untersuchungen sind erfolgversprechend und bestätigen das Funktionieren des selbsttätigen Hochwassersperrsystems sowohl im Ruhezustand mit Last aus Fahrzeugen als auch im Einsatzzustand unter Wasserdruck.