GBBSoft - Soft­ware zur Bemessung von Böschungs- und Sohlen­sicherungen an Binnen­wasser­straßen

2008 wurde GBBSoft zur Bemessung von Böschungs- und Sohlensicherungen an Binnenwasserstraßen für die Anwendungsfälle, die durch Regelbauweisen nicht abgedeckt sind, im Geschäftsbereich der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) per Erlass eingeführt. Die Software basiert auf dem erstmals 2004 von der BAW herausgegebenen Mitteilungsblatt Nr. 87 "Grundlagen zur Bemessung von Böschungs- und Sohlensicherungen an Binnenwasserstraßen" (GBB2004).

Seit 2011 liegt eine umfangreich überarbeitete Fassung des GBB2004 vor, die als BAW-Regelwerk GBB2010 (BAW 2011) auf der Homepage der BAW zur Verfügung steht (BAWMerkblatt GBB 2010). Die Berechnungsansätze und Bemessungskonzepte des Regelwerks GBB2010 sind in der Software umgesetzt, die entwickelt wurde, um die Anwendung des GBB2010, insbesondere bei der Suche nach optimalen Lösungen, zu verkürzen und zu vereinfachen und um Verständnis- und Rechenfehler bei der Anwendung der teilweise komplexen Algorithmen zu vermeiden.

Aktuelle rechtliche Regelungen (z. B. Europäische Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL 2000) und politische Rahmenbedingungen (z. B. durch das Bundesprogramm "Blaues Band Deutschland") fördern und fordern Maßnahmen zur Renaturierung im Bereich der Nebenwasserstraßen und zur Biotopvernetzung in den vielbefahrenen Bundeswasserstraßen. Ziel ist eine ökologische Aufwertung der Wasserstraßen, um u. a. eine Erhöhung der Struktur- und Artenvielfalt und eine Entwicklung naturnäherer Lebensräume zu fördern. Die verstärkte Anwendung von technisch-biologischen Ufersicherungen unterstützt dieses Ziel.

Diese Entwicklung führte in den Jahren 2015 und 2016 zu einer umfangreichen funktionalen Weiterentwicklung der Software und einer Umbenennung in GBBSoft+. GBBSoft+ beinhaltet neben der Umsetzung dieser aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen auch die Implementierung eines Variantengenerators zur Erstellung von mehreren Bemessungsfällen gleichzeitig und die Möglichkeit aus realen Querprofilen Ersatztrapezprofile, die zur Berechnung benötigt werden, zu erzeugen.

Die Einbindung von technisch-biologischen Ufersicherungen in GBBSoft+ erfolgt auf Grundlage des 2016 erschienenen Merkblatts DWA-M 519 der DWA-Arbeitsgruppe „Technisch-biologische Ufersicherungen an großen und schiffbaren Binnengewässern“ (DWA 2016). Mit dieser inhaltlichen Erweiterung können Bemessungsvorschläge für technisch-biologische Ufersicherungen (TBU) übersichtlich und mit überschaubarem Zeitaufwand erarbeitet werden.

GBBSoft+ ermittelt die hydraulischen Belastungen auf Uferböschungen, die aus dem Primär- und Sekundärwellenfeld von typischen Binnenschiffen (z. B. Motorgüterschiff, Schubverband, Sportboot) in stationärer, uferparalleler Fahrt in einem prismatischen, trapezförmigen Gewässerquerschnitt resultieren. Diese Berechnungsaufgabe wird "Hydraulische Berechnung" genannt.

Belastungen auf Sohle und Uferböschungen aus dem Schraubenstrahl des Hauptantriebs und einem Bugstrahlruder, sogenannte propulsionsbedingte Belastungen, können für Manöversituationen mit vernachlässigbarer Schiffsgeschwindigkeit bei beliebiger Strahlrichtung berechnet werden. Diese Berechnungsaufgabe wird "Propulsion berechnen" genannt.

Auf Grundlage der schiffsinduzierten Belastungen erfolgt dann alternativ die Bemessung einer technischen Ufersicherung nach GBB2010 oder einer technisch-biologischen Ufersicherung nach DWA-M 519 (s. Abb. 1).

Bei einer technischen Ufersicherung gliedert sich die Bemessung in zwei Bearbeitungsschritte. Bei der "hydraulischen Bemessung" berechnet GBBSoft+ die erforderliche Größe bzw. das erforderliche Gewicht eines Einzelsteins eines losen Schüttsteindeckwerks. Dadurch soll die Oberflächenerosion der Deckwerksteine bzw. die Bewegung jedes oberflächennahen Steins vermieden oder zumindest stark begrenzt werden. Die anschließende "geotechnische Bemessung" zielt auf die notwendige Deckschichtdicke, um die lokale Standsicherheit (Vermeidung eines Abgleitens der Böschung in einer oberflächennahen böschungsparallelen Bruchfuge bzw. von hydrodynamischen Bodenverlagerungen) zu gewährleisten. Die globale Standsicherheit ist außerhalb von GBBSoft+ separat nachzuweisen. Zur Verbesserung der Stabilität können verschiedene Deckwerkstützungen, wie u. a. Fußeinbindung oder Fußvorlage, gewählt werden. Dabei wird z. B. die Tiefe der Fußeinbindung automatisch variiert, um dem Anwender die optimale Auslegung des Deckwerks zu erleichtern. Die geotechnische Bemessung ist auch ohne vorausgehende hydraulische Berechnung möglich, da die geotechnisch bemessungsrelevanten Einwirkungen auch manuell eingegeben werden können (z. B. gemessene Werte oder Erfahrungswerte).

Bei der Bemessung von technisch-biologischen Ufersicherungen wird in GBBSoft+ zunächst anhand von technischen Kriterien (Erosionsstabilität, erforderliches Flächengewicht) die Notwendigkeit einer Ufersicherung überprüft (s. Abb. 2). Im Merkblatt DWA-M 519 werden zudem ingenieurbiologische Kriterien definiert, die zum größten Teil aus Erfahrungen an kleineren Fließgewässern ohne Schifffahrt resultieren und zur qualitativen Bewertung der Bauweisen („zu empfehlen“, „bedingt zu empfehlen“ und „nicht zu empfehlen“) herangezogen werden. Die ingenieurbiologischen Kriterien sind in GBBSoft+ hinterlegt und bilden zusammen mit den technischen Kriterien die Bewertungsgrundlage für die Anwendbarkeit und Dimensionierung von bislang zehn technisch-biologischen Bauweisen zur Ufersicherung. Die Prüfung von ökologischen Kriterien (ökologische Wirksamkeit einer Maßnahme) muss vom Nutzer selbst vorgenommen werden.

Bemessungssoftware