Diagramm Belastungen eines Caisson-Wellenbrechers durch leicht brechende Wellen (Verfahren nach Goda)

Dargestellt sind die Ergebnisse des Verfahrens von Goda zur Ermittlung der Druckbelastung eines Caisson-Wellenbrechers durch leicht brechende Wellen ohne Berücksichtigung von Druckschlag.
Die Formeln zu den berechneten Größen sind der Übersichtlichkeit halber im unteren Seitenbereich dargestellt.

Der Hebelarm der Horizontalkraft \( s_z \) und der Hebelarm der Auftriebskraft \( s_x \) ergeben sich aus einer rein geometrischen Betrachtung.

Formeln zum Verfahren von Goda :

Theoretische maximale Höhe der Druckfigur über RWS \( \eta^* = 0,75 \cdot \left( 1 + \cos( \theta ) \right) \cdot H_D \),
Tatsächliche maximale Höhe der Druckfigur über RWS \( R_C^* = \min \left\{ \eta^* ; R_C \right\} \),
Beiwert \( \alpha_1 = 0,6 + \frac{1}{2} \cdot \left( \frac{4 \pi \cdot h_s / L}{\sinh \left(4 \pi \cdot h_s / L \right)} \right)^2 \),
Beiwert \( \alpha_2 = \min \left( \frac{h_D - d}{3 \cdot h_D} \cdot \left( \frac{H_D}{d} \right)^2 ; \frac{2 \cdot d}{H_D} \right) \),
Beiwert \( \alpha_3 = 1 - \frac{h'}{h_s} \cdot \left( 1 - \frac{1}{\cosh \left( 2 \pi \cdot h_s / L \right)} \right) \),
Wellendruckordinate \( p_1 = \frac{1}{2} \cdot \left( 1 + \cos \theta \right) \cdot \left( \alpha_1 + \alpha_2 \cdot \cos^2 \theta \right) \cdot \rho_w \cdot g \cdot H_D \),
Wellendruckordinate \( p_2 = \frac{p_1}{\cosh \left( 2 \pi \cdot h_s / L \right)} \),
Wellendruckordinate \( p_3 = \alpha_3 \cdot p_1 \),
Wellendruckordinate \( p_4 = \begin{cases} p_1 \cdot \left( 1 - R_C / \eta^* \right) & \text{ für } \eta^* > R_C \\ 0 & \text{ für } \eta^* \leq R_C \end{cases} \),
Auftriebsdruckordinate \( p_u = \frac{1}{2} \cdot \left( 1 + \cos \theta \right) \cdot \alpha_1 \cdot \alpha_3 \cdot \rho_w \cdot g \cdot H_D \),
Horizontalkraft \( F_h = \frac{1}{2} \cdot \left( p_1 + p_3 \right) \cdot h' + \frac{1}{2} \cdot \left( p_1 + p_4 \right) \cdot R_C^* \),
Auftriebskraft \( F_u = \frac{1}{2} \cdot p_u \cdot B_C \),
Drehmoment um die Caissonhinterkante durch die Horizontalkraft \( M_{F_h} = \frac{1}{6} \cdot \left( 2 \cdot p_1 + p_3 \right) \cdot h'^2 + \frac{1}{2} \cdot \left( p_1 + p_4 \right) \cdot h' \cdot R_C^* + \frac{1}{6} \cdot \left( p_1 + 2 \cdot p_4 \right) \cdot {R_C^*}^2 \),
Drehmoment um die Caissonhinterkante durch die Auftriebskraft \( M_{F_u} = \frac{2}{3} \cdot F_u \cdot B_C \).

Außerdem gilt: Meerwasserdichte \( \rho_w = 1025 \frac{kg}{m^3} \), sowie Erdbeschleunigung \( g = 9,81 \frac{m}{s^2} \).

Das Themengebiet Belastungen von Bauwerken ist Teil des Moduls Dynamik und Entwurf im Küsteningenieurwesen in der Vertiefung Küsteningenieurwesen und Seebau der Masterstudiengänge Bau- und Umweltingenieurwesen.