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Steinschlagschutzbarrieren aus bewehrter Erde: Erfahrungen aus dem Aufbau und nach Beanspruchung durch Steinschlag

Steinschlagschutzdämme sind in der Lage, auch große Felskörper mit sehr hohen Aufprallenergien bis zu 20.000 KJ zu stoppen. Ihre Höhe kann mehr als 15 m betragen. Sie runden damit die große Bandbreite der Steinschlagschutzmaßnahmen von der einfachen Hangvernetzung, über Netze mit hohen Longitudinal-Zugkräften, Seilnetzen und den Steinschlagschutz-Zäunen/-Barrieren aus energetischer Sicht nach oben ab.

Steinschlagschutzdämme gegen hochenergetische Felsstürze sind eine effektive Lösung, die in Bezug auf Preis und Wartung im Vergleich zu traditionellen Steinschlagschutzbarrieren sehr kosteneffizient ist. Die Dämme sind so ausgelegt, dass sie mehreren aufeinanderfolgenden Einschlägen Widerstand leisten können und sich dabei nur unwesentlich verformen. Aufgrund der geringen Verformung eignen sie sich auch zur Anwendung in der unmittelbaren Nähe von Infrastrukturbauten. Die langfristig und nachhaltig wirksamen Systeme können begrünt werden und fügen sich so harmonisch in ihre Umgebung ein.

Zur Dimensionierung und Positionierung der bewehrten Erdwälle gegen hochenergetische Felsstürze werden u. a. statistische Ansätze herangezogen, die die potenziellen Bewegungsbahnen der Felskörper mithilfe spezieller Simulationsprogramme abbilden. Die wesentlichen Eingangsdaten für die Berechnung der Dimensionen der Dämme gehen unter Verwendung von Teilsicherheitskoeffizienten in die Kalkulation ein.

Während die Höhe der Befestigung ausschließlich von der Höhe der Flugbahn herabstürzender Felsen abhängig ist, richtet sich die Breite der Befestigung nach der Stoßkraft, die mit üblichen Planungsanwendungen nur schwer zu bestimmen ist. Ein Verfahren, das vom Politecnico di Milano und von der Veneto Straßenverwaltung in Italien entwickelt wurde, nutzt eine einfache Grafik zur Bestimmung der größten anzunehmenden Eindringtiefe in den Befestigungswall sowie zur Bestimmung der erforderlichen Mindeststärke des Walls. Unter Verwendung dieses Ansatzes hat Maccaferri mit dem DUNA System bewehrte Erdwälle konstruiert, die Steinschlagschutzereignissen mit Energien bis zu 20.000 kJ pro Einzelereignis standhalten und deren Höhe mehr als 15 m betragen kann.

Eines dieser Steinschlagschutzdamm-Projekte auf das im Rahmen des Fallbeispiels im weiteren Verlauf noch näher eingegangen wird, ist in den letzten Jahren wiederholt von größeren Steinschlag und Felssturz betroffen gewesen, wobei mehrere Felskörper Durchmesser von bis zu 5,0 m hatten. Diese Ereignisse eröffneten die Möglichkeit einer Rückwärtsanalyse durch Flugbahnmodellierung der Felskörper und die Verwendung der Finite-Elemente-Methode zur Reproduktion des Verhaltens des Steinschlagschutzdammes. Die gewonnenen wertvollen Informationen sind in die Planungsmethode zur Bestimmung der Dimensionen von bewehrten Erdwällen DUNA System gegen hochenergetische Felsstürze eingeflossen.

Schutzdammkonzeption - Vergleich mit dynamischen Barrieren (Fangzäunen)

Steinschlagschutzdämme sind geeignet, Felsstürze abzufangen und so Straßen und Schienenwege, bebaute Gebiete, Steinbruchanlagen und Arbeiter zu schützen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Arten von Befestigungen verwendet, die aus verdichteter Erde, großen Felsen, Gabionen oder unterschiedlichsten Bodenverstärkungssystemen bestanden. Gegenwärtig ist das am häufigsten verwendete System der bewehrte Erdwall. Damit ein solcher Schutzwall effektiv funktioniert, müssen die Eingangswerte der Planung folgende Aspekte berücksichtigen:

  • Die Höhe des Dammes muss ausreichend dimensioniert sein, um die Flugbahn von Felsen zu unterbrechen.
  • Der direkte, hangaufwärts gelegene Bereich neben der Barriere muss groß genug sein, um Platz für herabgestürzte Felsen zu bieten.
  • Die Befestigung muss ausreichend stark und verdichtet sein, um zu verhindern, dass sie von Felsen durchschlagen wird.

Eine gelungene Konstruktion muss in Bezug auf Energieabsorptionskapazität, Flugbahnunterbrechung und Kostenaufwand mit elasto-plastischen Felssicherungsmaßnahmen wie Steinschlagschutzzäunen vergleichbar oder überlegen sein. Im Unterschied zu den Steinschlagschutzzäunen ist ein Steinschlagschutzdamm in der Lage, eine größere Anzahl von hochenergetischen Felsstürzen unterhalb der Planungsenergieniveaus abzufangen, wobei nur geringe oder gar keine Wartungsarbeiten anfallen.

Steinschlagschutzdämme bieten gegenüber Steinschlagschutzzäunen eine Reihe an Vorteilen; insbesondere das hohe Energieabsoptionspotenzial ist ein klares Alleinstellungsmerkmal; allerdings benötigen sie eine größere Fläche für das Fundament und das Hanggefälle muss so beschaffen sein, dass der Damm darauf aufgebaut werden kann. Wenn das Hanggefälle nicht angepasst werden kann, ist es technisch sinnvoller, einen Steinschlagschutzzaun zu verwenden.

Die Regeln, die Testverfahren für die Einschlagdynamik definieren, variieren zwischen den Barrierensystemen erheblich. Für einen Steinschlagschutzdamm ist gegenwärtig der einzig verfügbare Teststandard die italienische UNI 11167. Steinschlagschutzzäune bieten den Vorteil, dass die dafür anzuwendenden Testmethoden von der europäischen EOTA-Gruppe durch die ETAG 027 standardisiert wurden und mittlerweile bei einzelnen Herstellern CE-Kenzeichnungen vorliegen. Da sich allerdings das Verhalten von Steinschlagschutzzaunbarrieren aus dem Verhältnis zwischen der Geometrie der Struktur und der Stärke ihrer Komponenten ergibt, kann der Konstrukteur die Größe der getesteten Felssturzbarrieren nicht beliebig verändern, die Toleranzen, die von der ETAG 027 vorgegeben sind, müssen eingehalten werden.

Im Bezug auf Konstruktion und Auslegung der Steinschlagschutzdämme ist der Nutzen der UNI 11167 für den Konstrukteur beschränkt, da sie lediglich Testverfahren für Eigenschaften wie z. B. die Bewehrungsstrukturgeometrie und das Füllmaterial darlegt, während der Konstrukteur Informationen bezüglich der Energiekapazität benötigt, die in direktem Verhältnis zur Dimension des Dammes stehen. Alternativ kann der Konstrukteur die Dammstruktur überdimensionieren, um ihre technische Effizienz sicherzustellen, während er gleichzeitig die ökonomische Effizienz optimieren soll. Der Konstrukteur muss in der Lage sein, die dynamischen Eigenschaften der herabstürzenden Felskörper zu berechnen und daraus die optimalen strukturellen Eigenschaften des Steinschlagschutzdammes abzuleiten.

Steinschlagschutzdämme mit DUNA System werden aus lagenweise bewehrten Strukturen aufgebaut. Der Damm ist trapezförmig und mit einem doppelt verdrillten Stahldraht-Sechseckgeflecht verstärkt. Die beidseitigen Frontpaneele werden in einer Böschungsneigung von 60-70° verbaut.

Einwirkung der Felskörpermasse

Die dynamische Wirkung der Felskörpermasse wird i. d. R. durch eine statistische Auswertung ermittelt, die sich wiederum auf die Ergebnisse numerischer Simulationen von Felskörper-Flugbahnen bezieht, die für jeden Einzelfall evaluiert werden. Die Berechnung der kinetischen Energie der Blöcke erfolgt, indem die Parallelverschiebungsgeschwindigkeit und die Masse der herabstürzenden Felsblöcke betrachtet werden, wobei klassische physikalische Ansätze verwendet werden.

Die Rotationsgeschwindigkeit wird im Fall von isodimensional herabfallenden Blöcken üblicherweise vernachlässigt, da sie im Vergleich zur Parallelverschiebungsgeschwindigkeit vernachlässigbar ist. Bei der Verwendung des Ansatzes der Eurocodes zur Konstruktion von Steinschlagschutzstrukturen entspricht die Geschwindigkeit eines herabfallenden Blocks 95 % der berechneten Geschwindigkeit (vt), multipliziert mit einem geeigneten Sicherheitskoeffizienten γF. Wobei γF definiert ist als γF = γTr • γDpγTr = Koeffizient der Zuverlässigkeit der Berechnungen der Flugbahnen, der folgendem entsprechen kann:

  • 1,04 für zweidimensionale oder dreidimensionale Berechnungen, die auf der Basis von Rückwärtsanalysen kalibriert sind,
  • 1,07 für zweidimensionale Berechnungen, die nur auf Koeffizienten der Restitution aus bibliografischen Informationen beruhen.

γDp = Koeffizient, der die Qualität der topographischen Profilbeschreibung des Hangs berücksichtigt, ist gleich:

  • 1,04 für mit großer Genauigkeit definierte Hänge (die auf Einzelfallbasis in Relation zu den Eigenschaften vor Ort zu definieren sind), allerdings auf der Basis eines genauen topographischen Profils,
  • 1,07 für Hänge, die mit geringer bis mittlerer Genauigkeit definiert sind.

Die Abfanghöhe für die Felsen ist definiert als die Sprunghöhe der Blöcke gegen den Hang, die 95 % der möglichen Flugbahnen (hat) entspricht, multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor von:

hd = hat • γF, wobei der Wert von γF ermittelt wird, wie zuvor dargestellt.

Die Planmasse des Blocks ist definiert als das Volumen des Planblocks, multipliziert mit dem Volumengewicht des Felstyps, multipliziert mit einem spezifischen Sicherheitsfaktor:

md = (Volb • γ) γm.

Wobei γ das Einheitsgewicht pro Volumen eines spezifischen Felsen ist, und γm der Sicherheitsfaktor:

γm = γVolF1 • γγ: der Koeffizient im Zusammenhang mit der Gewichtsbestimmung des Felsvolumens kann equivalent sein zu:

  • γVolF1 = Koeffizient im Zusammenhang mit der volumetrischen Genauigkeit der "ausgewählten Planblöcke", der für genaue Messungen vor Hangoberflächen 1,02 betragen soll (z. B. mit photogrammetrischen Techniken oder präzisen Topographieuntersuchungen und Vermessung von Blöcken, die sich am Fuß des Hangs angesammelt haben) oder 1,10 pro Ergebnis von geringerer Präzision.

Planungsverfahren Steinschlagschutzdämme

Bei der Planung eines Steinschlagschutzdammes müssen folgende Parameter berücksichtigt werden:

  • die Höhe der Befestigung und ihre geometrischen Eigenschaften,
  • die Stabilität des Hangs, auf dem die Befestigung steht (externe Stabilität),
  • die interne Stabilität der Befestigung unter statischen Bedingungen,
  • die interne Stabilität der Befestigung unter dynamischen Bedingungen,
  • jegliche anderen Erscheinungen wie z. B. Lawinen oder Muren, die einen "Dammeffekt" erzeugen können,
  • Aspekte der Bau- und Baustellenzugänglichkeit im Zusammenhang mit der Machbarkeit des Projekts,
  • Verfügbarkeit von Strukturfüllmaterialien und deren geotechnische Eigenschaften sowie
  • die Haltbarkeit der Systeme im Zusammenhang mit (gegebenenfalls erforderlichen) Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten nach einem oder mehreren Einschlägen.

Die statische Verifizierung der internen und externen Stabilität der Steinschlagschutzdämme lässt sich aus der Fachliteratur ermitteln. Bei Steinschlagschutzdämmen mit DUNA System (Bild 1), können eigens hierfür entwickelte Planungssoftware und Planungsparameter der Fa. Maccaferri verwendet werden. Die Struktur muss so geplant sein, dass sie während eines dynamischen Einschlags folgenden Erscheinungen Widerstand leistet:

  • dem Überspringen der Befestigung von Fragmenten nach einem Einschlag,
  • dem Überwinden des Walls durch einen Block,
  • dem Durchschlag eines Blocks durch den Wall,
  • dem Kollabieren des Walls aufgrund von geometrischen Deformationen,
  • der Entwicklung einer Instabilität im Erdfundament infolge der dynamischen Kräfte.

Überwinden des Walls durch fliegende Fragmente nach einem Einschlag

Das Überspringen des Steinschlagschutzdammes durch Fragmente tritt auf, wenn der einschlagende Block aufgrund der Impulskräfte zerspringt oder wenn Fragmente des Befestigungsmaterials hangabwärts geschleudert werden. Diese Art Ereignis ist wahrscheinlicher bei Dämmen, die mit großen Felsblöcken an der Oberfläche ausgeführt sind oder bei Wällen, die aus grobem Material bestehen, das nicht fachgerecht eingebunden ist. Aus diesem Grund muss der Konstrukteur die Wechselwirkung zwischen einschlagenden Felsblöcken und dem Füllmaterial der Befestigung berücksichtigen. Bei Steinschlagschutzdämmen mit Duna System ist dieses spezielle Problem vernachlässigbar, da das Füllmaterial aus losen Anteilen besteht und die Oberfläche mit Stahldrahtnetzen verkleidet ist.

Überwinden des Walls durch rollende Blöcke, die die Steigung der Struktur überwinden

Einschlagende Felsen, welche die Struktur in einer Rollbewegung erreichen, können diese überwinden (Bild 2). Die kinetische Rotationsenergie dieser Blöcke beträgt durchschnittlich 10-15 % der gesamten Energie. Wenn die Oberfläche des Walls nicht steil genug ist, besteht das Risiko, dass ein rollender Felsblock die Befestigung überwindet. Die Steinschlagschutzdämme mit DUNA System weisen eine unter normalen Randbedingungen ausreichende Neigung von 60-70° von der Horizontalen auf und sind ausreichend verstärkt.

Stabilitätstest nach einem Einschlag

Basierend auf experimentellen Beobachtungen von Steinschlagschutzdämmen wurden die primären Verteilungsmechanismen der Einschlagenergie wie folgt ermittelt (Bild 3):

  • die gemeinsame Bewegung der bewehrten Erdschichten (-lagen), die direkt von dem Einschlag betroffen sind,
  • die plastische Deformierung der Erde im Zusammenhang mit der Bildung eines Einschlagkraters.

Der Versatz der betroffenen Schichten tritt offensichtlich zu Tage, während der restliche Teil der Befestigung vom Einschlag weitestgehend unversehrt bleibt. Die Analyse der zwei Mechanismen ist relativ kompliziert, da ihr Ausmaß von vielen Faktoren abhängt, die im Verhältnis zueinander stehen, wie beispielsweise:

  • Das Eindringen in den Damm und dessen Stabilität sind abhängig von der Dichte des Füllmaterials (Erdverdichtung).
  • Wegen der Trapezform des Damms variiert der Widerstand gegen Einschläge mit der Höhe des Einschlagpunkts und demzufolge mit der Eindringtiefe.
  • Die Auswirkung auf die Erde entspricht der Theorie viskosen Verhaltens; bei einem konstanten Einschlags-Energieniveau reagiert die Füllung als kompakteres und resistenteres Material, wenn die Geschwindigkeit höher ist.
  • Bei einem konstanten Einschlags-Energieniveau ist die Eindringtiefe vom getroffenen Bereich abhängig.

Wenn man allerdings einen pseudostatischen Ansatz zur Berechnung heranzieht, müssen die Energien des Einschlags in äquivalente Kräfte umgewandelt werden, die auf den Damm einwirken. Die entsprechenden Ergebnisse unterliegen vielen Unsicherheiten. Dieses Problem lässt sich lösen, indem ein systematisches, numerisches Finite-Elemente-Modell oder ein Äquivalent dazu verwendet wird. Die erfolgreiche Verwendung dieser Modelle hängt allerdings von der Verfügbarkeit von geeigneten Tests zur korrekten Kalibrierung des Modells ab.

Zur Bewältigung dieser Unsicherheiten wurden einige Lösungen vorgeschlagen, die dem Konstrukteur ein schnelles und einfaches Tool zur Planungspraxis an die Hand geben. 2007 haben Francesco Calvetti und Claudio Di Prisco im Zuge einer eingehenden Studie, die auch Experimente mit Steinschlagschutzverkleidungen umfasste, die Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Eindringens vom Felsen in die Erde verbessert. (Bild 4) Dieser Ansatz basiert auf den folgenden Prämissen:

  • die Einschlag erfolgt normalerweise auf die Oberfläche,
  • der eingeschlagene Körper ist kugelförmig mit einem Radius von r und einer Dichte ρ von 25 kN/m3,
  • das betroffene Füllmaterial besteht hauptsächlich aus körnigem Material von heterogener Größe, das entsprechend mechanisch verdichtet wurde und im Einklang mit der Planung eines Steinschlagschutzdammes mit DUNA System steht,
  • die Erdschicht hat eine Dicke von mindestens 2 m und verfügt über eine feste Basis.

Das viskose Verhalten der Erde ist bei Felsen mit kleineren Durchmessern ausgeprägter. (Bild 5) Daraus folgt, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten verschieden großer Blöcke und demzufolge variierender Einschlagenergien die Einschlagtiefe geringfügig abweicht. Angesichts dieser Beobachtung ist es offensichtlich, dass die Simulation von herabstürzenden Felsen bei einer Rückwärtsanalyse nur für Felsen zutrifft, deren Größe in der Simulation verwendet wurde. Die Wiederholung der Simulation mit verschiedenen Massen ergibt, dass die Koeffizienten der Wiederherstellung des Füllmaterials sich mit den Massen ändern. Dieses Konzept bestätigt, was von T.J. Pfeiffer und T.D. Bowen 1989 als Notwendigkeit zur Anpassung der Koeffizienten zur Wiederherstellung, die bei Felssturzsimulationen mit normalem RN zur Funktion der Einschlaggeschwindigkeit und der Felsengröße bemerkt haben. Wenn die Größe des Blocks und das Energieniveau bekannt sind, ist es möglich, das geschätzte Eindringen des Felsens direkt grafisch darzustellen.

Das Eindringen des Felsens in die Oberfläche der Befestigung lässt sich durch die oben aufgeführten Kriterien ermitteln, allerdings erfolgen diese Schätzungen ohne Berücksichtigung von Deformationen an der hangabwärts gelegenen Seite der Befestigung. Ein höher gelegener Einschlagpunkt auf der Befestigung kann eine ungenauere Schätzung der Eindringtiefe des Blocks generieren und ist somit anfällig für Fehler. Aus diesem Grund ist der Graph so zu verwenden, dass die ungefähre Stärke der Befestigung an ihrem wahrscheinlichsten höchsten Einschlagpunkt bestimmt wird. Empirische Feststellungen deuten darauf hin, dass die Mindestdicke der verstärkten Befestigung in ihrem ungünstigsten Segment auf mindestens das Doppelte der maximalen Eindringtiefe eines Einschlags festzulegen ist. Die Mindestdicke der Befestigung tw erhält man, wenn:

tW ≥ 2 pB,

wobei pB das Eindringen der Masse in die Befestigung ausdrückt, die mithilfe von Berechnungen ermittelt wird.

Die Verwendung dieser vorgeschlagenen Methode in Verbindung mit der Berücksichtigung und Integration anderer Parameter ist besonders wichtig zur Definition der Breite des Kammabschnitts tE der Befestigung. Zusätzlich müssen Planungskriterien, operative Funktion und die Bedingungen der internen Stabilität die Struktur berücksichtigt werden. Im Fall von trapezförmigen Steinschlagschutzdämmen DUNA System besteht folgender Zusammenhang:

tE ≥ tW – 2 uf / tan α,

wobei tan α Neigung der hangaufwärts gelegenen Befestigung im Bezug zur Horizontalen und uf der obere, freie Abschnitt der Befestigung sind.

Der obere Abschnitt die Befestigung, an dem kein Einschlag erfolgen sollte (wegen des hohen Potenzials einer Deformation) ist mindestens genauso groß wie der Durchmesser der herabstürzenden Felsmasse. Die Mindesthöhe der Befestigung hE wird folgendermaßen ermittelt:

hE ≥ hd + uf = hd + (tW – tE) / 2 * tan α

Fallbeispiel

Steinschlagschutzdämme mit DUNA System werden häufig zum Schutz von Straßen und Infrastrukturen gegen Felssturz verwendet. Zusätzlich werden sie zum Bau von Umlenkungsstrukturen oder zum Bau von Strukturen zum Schutz von urbanen Bereichen gegen Steinschlagaktivität eingesetzt. Ein aussagekräftiges Ereignis fand in Cogne (Valle d’Aosta - Italien) statt, wo ein größeres Steinschlagschutzdammsystem zum Schutz der Autobahn SR 47 installiert wurde (Bild 7).

Am Morgen des 5. Juni 2007 ereignete sich ein Erdrutsch, in dessen Folge auch große Felsblöcke kollabierten, von denen einige größer als 30 m3 waren. Der Erdrutsch ereignete sich in unmittelbarer Nähe eines 50 m langen und 11,5 m hohen Steinschlagschutzdammes. Ein Felsen von ca. 6 m3 (Masse ca. 15.000 kg) schlug auf ungefähr halber Höhe (6 m) vom Fuß der Befestigung und in einer Entfernung von ca. 4 m vom Ende des Damms in die Befestigung ein, wodurch ein Krater von 0,6-0,7 m Tiefe entstand. Der direkte Bereich um den Einschlagkrater herum wurde deformiert, die angrenzenden Bereiche wiesen jedoch keine ernsthaften Schäden auf. Die interne Stabilität des Damms war nicht beeinträchtigt, Wartungsarbeiten waren nicht erforderlich. In diesem speziellen Fall war es möglich, mit den aus dem Ereignis verfügbar gewordenen Daten die Geschwindigkeit der einschlagenden Masse zu bestimmen, die ca. 20 m/sec betrug.

Es war möglich, eine Eindringtiefe von 0,70-0,75 m zu ermitteln, indem das Volumen des herabgestürzten Felsens (ca. 6 m3 einer Kugel mit dem Durchmesser 1,15 m angenähert wurde und indem die von Francesco Calvetti und Claudio Di Prisco 2007 vorgeschlagenen Aufstellungen herangezogen wurden. In der Zwischenzeit wurden lediglich einfache, ästhetische Instandsetzungsmaßnehmen mit Sechseckgeflechtnetzen, Schweißgitterpanelen und einer Erosionsschutzmatte durchgeführt. Zuvor sind die hangaufwärts gelegenen Bereiche in der direkten Umgebung der Steinschlagschutzdammes und der unmittelbare Bereich um den Fuß des Dammes von Felsmaterial beräumt worden. Die in der Dammstruktur aufgetretenen Krater sind vor der Abdeckung mit Sechseckgeflecht, Schweißgitterpanelen und Erosionsschutzmatten mit losem Material aufgefüllt worden.

Numerische Analyse

Das beschriebene Planungsverfahren bietet eine Methode zur Quantifizierung der Größe eines Steinschlagschutzdammes. Diese Methode erlaubt allerdings keine Voraussage der Deformationsparameter des Befestigungswalls, die durch einen Einschlag mit einer gegebenen Energie zu erwarten sind. Wenn der Einschlag eines Felssturzes einen größeren Schaden an der Struktur verursacht, kann es notwendig sein, die Struktur zu reparieren, um ihre Funktion wiederherzustellen.

Im Fall eines Einschlags, der einen erheblichen Schaden verursacht, kann es auch notwendig sein, die Struktur abzureißen und einen gesamten Bereich eines Befestigungswalls neu zu bauen. Für ein Szenario, dessen Auswirkungen diesen letzten Fall notwendig machen, ist eine komplexere Analyse nötig als die hier beschriebene. Es wäre eine umfassendere und tiefere Analyse des Ereignisses notwendig, um die Mechanismen präziser und effektiver zu erfassen, die während der Einschläge dieser Größenordnung eine Rolle gespielt haben. Für eine solche Ausarbeitung müssen numerische Modelle verwendet werden, die auf einer Finite-Elemente-Analyse mit einem dynamischen Einschlagbereich basieren und die realistische Szenarios wiedergeben können.

Das Politecnico di Torino und Maccaferri arbeiten zusammen, um einen vollständigen Satz von Modellen zu entwickeln, die auf Rückwärtsanalysen von vergangenen Ereignissen mit verschiedenen Befestigungsgrößen und Einschlägen beruhen. Ihr Ziel ist es, eine klare Richtlinie bezüglich der Energieabsorption und der Deformationsbedingungen nach Einschlägen für mehrere geometrische Varianten von Steinschlagschutzdämmen zu verfassen, wobei es das letztendliche Ziel ist, diese Richtlinie Konstrukteuren verfügbar zu machen. Sie kann dann eine Anleitung zur Optimierung der Abmessungen von Strukturen sein, anhand derer für Einschläge mit verschiedenen Energieniveaus geplant werden kann.

Schlussfolgerungen

Steinschlagschutzdämme sind zuverlässige und nachhaltige Lösungen im Bereich des Steinschlagschutzes, da sie insbesondere sehr hohen Energien und mehreren Einschlägen Widerstand leisten. Zusätzlich bedürfen diese Strukturen bei Einschlägen mit niedriger Energie im Vergleich zu Steinschlagschutzzäunen nur einer relativ geringen Wartung. Eine Reihe von maßstäblichen Tests hat die Effektivität dieser Strukturen nachgewiesen.

Systematische numerische Modelle, die durch eine Rückwärtsanalyse der maßstäblichen Testergebnisse und von vergangenen Ereignissen definiert werden, lassen sich zum Erstellen einer Planungstabelle für standardisierte Strukturen verwenden. Alternativ ist es für die Planung möglich, das vorgeschlagene, vereinfachte Analyse-Tool zu verwenden, mit dessen Hilfe die endgültige Deformation eines Steinschlagschutzdammes nach einem Einschlag evaluiert und seine dynamische Stabilität geprüft werden kann.

Im Fall eines Steinschlagschutzdammes mit DUNA System wird der Ansatz mithilfe einer graphischen Planungsunterstützung vereinfacht; die Resultate wurden u. a. durch die numerische Analyse der oben aufgeführten Fallstudie evaluiert. Diese vereinfachte Methode bedarf einer entsprechenden Bestätigung bestimmter Parametereigenschaften, bevor sie sich allgemein auf Erdwälle aus bewehrten Strukturen anwenden lässt. Basierend auf Langzeiterfahrungen und auf den Ergebnissen des Finite-Elemente-Modells, hat Maccaferri spezifische Softwareprogramme entworfen, mit deren Hilfe Steinschlagschutzdämme mit DUNA System in effizienter Weise dimensioniert werden können.

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  • Erstellt am
    27.09.2012
  • Geändert am
    12.01.2015