Wave induced Uplift for Vertical Breakwaters including wave overtopping and wave impacts

Die Hauptaufgabe von Caisson-Wellenbrechern ist es, ihren rückwärtigen Bereich vor angreifenden Wellen zu schützen. Daneben diene sie jedoch auch zunehmend anderen Zwecken, denen nur mit unterschiedlichen Bauwerksgeometrien gerecht zu werden ist. Die vorhandenen Bemessungsverfahren berücksichtigen jedoch die Geometrie des Bauwerks und des Unterbaus, die Auftriebsdruckverteilung, deren zeitliche Entwicklung, Druckschlagbedingungen und den Einfluss des Wellenüberlaufs nicht oder nicht ausreichend. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden systematische und detaillierte kleinmaßstäbliche Experimente im Wellenkanal für unterschiedliche Bauwerksgeometrien durchgeführt und durch theoretische Untersuchungen ergänzt. Es wurden neue empirische und semi-empirische Ansätze zur Berechnung des wellen- und wellenüberlaufinduzierten Auftriebs unter pulsierender und Druckschlagbelastung und ein Näherungsverfahren zur Berechnung der Auftriebskraft als Funktion der Wellenüberlaufrate entwickelt.Caisson breakwaters are primarily used to protect harbour basins against sea waves. Besides they are also increasingly designed as multi-purpose structures so that they have to fulfill primarily more requirements resulting in different geometries. The existing wave load formulae do not account in detail for the geometry of the monolithic structure and the rubble foundation, and for the effect of breaking wave impacts and wave overtopping on the wave-induced uplift pressure and their distribution in both time and space In this study, systematic small scale experiments have been performed in a wave flume for different caisson geometries together with theoretical investigations. New empirical and semi-empirical formulae have been developed to calculate wave induced uplift forces for pulsating and wave impact loading. In addition, an approach to determine the uplift forces as a function of wave overtopping discharge is given