SPIDER Avalanche. Lawinenverbauung mit SPIDER Spiralseilnetz S4/230

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1 SPIDER Avalanche Lawinenverbauung mit SPIDER Spiralseilnetz S4/230 Technische Dokumentation / September 2011

2 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 SPIDER Avalanche Lawinenverbauungen Corinna Wendeler Geobrugg AG, Schutzsysteme Romanshorn, Schweiz corinna.wendeler@geobrugg.com Rico Brändle Geobrugg AG, Schutzsysteme Romanshorn, Schweiz rico.braendle@geobrugg.com Funktionsprinzip Das aus hochfestem Stahldraht hergestellte SPIDER -Spiralseilnetz bildet als Hauptbestandteil dieses Lawinenverbauungssystems eine im Boden verankerte, quer zum Hang stehende bis an die Schneeoberfläche reichende Stützfläche. Die durch die Stützfläche entstehende Stauwirkung verhindert das eventuelle Kriechen in der Schneedecke und das Gleiten der Schneedecke auf der Bodenoberfläche. Der Abbruch von Lawinen wird somit bereits im Ansatz verhindert oder entstehende Schneebewegungen auf ein unschädliches Mass beschränkt. Die auftretenden Schneedruckkräfte werden vom SPIDER Spiralseilnetz aufgenommen und über die Pendelstützen und Seilabspannungen in die Verankerungspunkte abgeleitet. 2

3 Anwendungsbereich In der schneefreien Zeit bieten die SPIDER Lawinenverbauungen einen vergleichsweise wirksamen Schutz gegen Steinschlag. Durch die elastische Konstruktion können dynamische Energien schadlos aufgenommen werden. SPIDER Lawinenverbauungen ermöglichen einen ökologischen Schutz vor Lawinen, indem durch die Leichtbauweise mit hochfesten Materialien wenige Fremdstoffe zugeführt werden müssen. Durch die filigrane Bauweise sind die Werke im Sommer und im Winter nahezu unsichtbar und eignen sich darum auch besonders für den Schutz in Fremdenverkehrs- und Erholungsgebieten. Keine Wachstumsbehinderung von Jungpflanzen durch Schattenbildung. Der Einbau ist auch bei schwierigen topographischen Verhältnissen möglich. Geobrugg Verbauungssysteme eignen sich auch in unwegsamen und engen Rinnen, wo schwere Bauteile nur mit grösstem körperlichem Aufwand montiert werden können. Ein entscheidender Vorteil ist die kostengünstige Helikoptermontage auf Grund der geringen Fluggewichte resp. der grossen Flugeinheiten bis 10 m Verbauungslänge Grundlagen Die massgeblichen Bemessungsgrundlagen bilden die Schweizer Richtlinien für den Lawinenverbau im Anbruchgebiet, Ausgabe 04/2007 der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), dem Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF), 7260 Davos und dem Bundesamt für Umwelt (BAFU), 3003 Bern. Diese Richtlinien dienen mit wenigen Ausnahmen weltweit als Dimensionierungs-Grundlage im Lawinenverbau. Die einzelnen Bereiche innerhalb einer Verbauungsreihe werden wie folgt bezeichnet: WF: Werkendfeld Verstärktes Aussenfeld (mit zusätzlichen Randkräften) mit dreieckigen Drahtseilnetzen RF: Randfeld Normales Aussenfeld (ohne zusätzliche Randkräfte) mit dreieckigen Drahtseilnetzen MF: Mittelfeld SPIDER Rechteckgeflecht 3

4 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 Parameter / Lieferprogramm Gleitfaktor: N = 2.5 Höhenfaktor: fc = 1.1 Hangneigung: 100 % (45 ) Schneemächtigkeit: Dk = 2.5 m (wirksame Netzhöhe) Dk = 3.0 m Dk = 3.5 m Abweichungen von obigen Parametern auf Anfrage möglich. Das Lawinenschutzsystem mit Seilnetzen ist eine Entwicklung der Geobrugg und bewährt sich seit 1951 beispielhaft in verschiedensten Ländern in und ausserhalb Europas. Die neu entwickelten SPIDER Lawinenverbauungen bauen auf der langjährigen Erfahrung von Geobrugg auf. Dabei bildet die Lawinenverbauungen mit Drahtgeflechten eine ökonomi sche und ökologische Alternative zu den starren Stahlschneebrücken. Systemelemente Die Lawinenverbauung besteht aus einer nachgiebigen Stützfläche aus SPIDER Spiralseilnetz, Pendelstützen, Abspannseilen und Verankerungen. Die Elemente lassen sich baukastenartig zusammenstellen; angepasst an die Topographie sowie Boden- und Verankerungsverhältnisse. Sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und lange Lebensdauer aus. Die Montage lässt sich mit einfachen Mitteln schnell und rationell bewerkstelligen. Einzelne Elemente können per Helikopter transportiert und an Ort montiert werden. 4

5 Elementbauweise Das System setzt sich aus wenigen Einzelteilen zusammen. Ein Element besteht aus einer Stütze, einem Rechteckgeflecht mit Tragseilen oder Rand-Dreiecknetz, sowie berg- und talseitigen Abspannseilen und deren Verankerungen. Jedes Element ergibt eine Teillänge von 4.0 m resp. 3.5 m. Mehrere Elemente können im Baukastensystem beliebig aneinandergereiht werden. Die Länge der Verbauung berechnet sich als ein Vielfaches der Basislänge eines Netzes (Abstand der bergseitigen Ankerpunkte). Spiralseilanker SPIDER Rechteckgeflecht Rand-Dreiecknetz Talseitige Abspannung Pendelstütze Die dreieckigen Aussenfelder werden als Rand- oder Werkendfelder mit den herkömmlichen Drahtseilnetzen ausgeführt. Für die Festlegung der Aussenfelder verweisen wir auf die Richtlinien für den Lawinenverbau im Anbruchgebiet. Vorteile: für alle Geländeformen geeignet wenige Einzelteile 5

6 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 SPIDER Spiralseilnetz S4/230 Die SPIDER Lawinenverbauungen bestehen aus rechteckigen Geflechten, die im Bereich der Stützen überlappend miteinander verbunden werden. Das Rand- und Werkendfeld besteht aus dreieckigen Drahtseilnetzen. Anhand umfangreicher Versuche und Testverbauungen wurde unser ursprüngliches SPIDER Spiralseilnetz, das für Block-Sicherungen entwickelt wurde, systematisch abgeändert und an die neuen Gegebenheiten angepasst. Das feinmaschige Sekundärgeflecht gewährleistet optimales Rückhaltevermögen bei den unterschiedlichsten Schneearten. Vorteile: das SPIDER - Spiralseilnetz S4/230 ist ein extrem leichtes Bauteil robust gegen Steinschlag optimales Rückhaltevermögen nahezu unsichtbar Technische Daten Typ S4/230 SPIDER Spiralseilnetz - Masche Maschenform: rhomboid Diagonale: x y = mm (+/- 5%) Maschenweite: D i = 230 mm (+/- 5%) Öffnungswinkel Masche: ε = 50 Grad SPIDER - Stahldraht Drahtdurchmesser: 3 x 4 mm Festigkeit: min N/mm 2 Werkstoff: Kohlenstoffstahl, hochfester Stahldraht 6

7 SPIDER - Korrosionsschutz Oberflächenbeschichtung: GEOBRUGG SUPERCOATING (Zn-Al-Beschichtung) nach EN Schichtdicke: 150 g/m 2 Druckplatte Die Druckplatte überträgt die Kräfte von der Stütze ohne Anker direkt in den Boden. Die verwindungssteifen Grundplatten werden mit Seilen zu den bergseitigen Ankern gesichert, damit sich die Position der Platte nicht ändert. Diese Verankerungsmethode hat einen klaren wirtschaftlichen Vorteil. Die Verankerungskosten sind deutlich geringer. Anpassungen im Untergrund und Aushub sind gering, da die Druckplatte einigermassen senkrecht zur Stütze ausgerichtet wird. Diese Methode eignet sich für unterschiedlichste Untergrundverhältnisse. Im Permafrost hat die ankerlose Druckplatte den bedeutenden Vorteil von möglichen späteren Korrekturen. Vorteile: merklich geringere Verankerungskosten weniger Anpassungen im Untergrund für Platzierung der Platte 7

8 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September Alternative Stützverankerungen Für die unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten bieten wir angepasste Verankerungssysteme an. Die Ankerlängen sind abhängig von den Ankerkräften und sind nach den Richtlinien des SLF zu bestimmen. 2 im kompakten Fels Mikropfahl (Var. 1) bestehend aus: 1 Ankerplatte 2 Mikropfahl (GEWI-Anker) 3 Ankerkopf Bohrloch min. 1.5 x Ankerdurchmesser im schlechten Fels Mikropfahl mit Stützrohr (Var. 2) bestehend aus: 1 Ankerplatte mit Stützrohr 2 Mikropfahl (GEWI-Anker) 3 Ankerkopf Bohrloch-Durchmesser min. 90 mm º im Lockergestein / Lockermaterialüberlagerung Mikropfahl mit Stützrohr und Zuganker (Var. 3) bestehend aus: 1 Ankerplatte mit Stützrohr 2 Mikropfahl (GEWI-Anker) 3 Zusatzplatte 4 GEWI-Zuganker 5 Ankerkopf Bohrloch-Durchmesser min. 90 mm 1 Bei Stützenlasten > 350 kn, resp. je nach Überlagerungstiefe ist ein zusätzliches, armiertes Betonfundament von min x 0.35 x 0.50 m zu erstellen. 2 Dk=2.5 im Lockergestein (alternativ) Grundplatte mit Ankerkopf und Schlaudern aus Flacheisen bestehend aus: 1 Grundplatte mit Schlaudern und Ankerkopf 2 Armiertes Betonfundament Grösse nach Bodenbeschaffenheit min x 0.40 x 0.50 m 1 im Lockergestein (alternativ) Grundplatte mit Ankerkopf und Schlaudern aus Rundstahl bestehend aus: 1 Grundplatte mit Schlaudern und Ankerkopf 2 Armiertes Betonfundament Grösse nach Bodenbeschaffenheit min x 0.40 x 0.50 m 2 8 Dk=

9 Zubehör Die Zubehörteile der gesamten Verbauung wie Randverstärkungsseile, Abspannseile, Befestigungsseile und Drahtseilklemmen werden in baustellengerechten Verpackungseinheiten mitgeliefert. Die Seile werden im Werk vorkonfektioniert, versehen mit allen notwendigen gepressten Schlaufen. Der Montageaufwand auf der Baustelle ist dadurch auf ein Minimum reduziert. Pendelstützen Die Pendelstützen werden aus Stahlrohren hergestellt. Der Stützenfuss ist als Pfanne ausgebildet und passt auf den direkt an der Druck- oder Grundplatte angebrachten Kugelkopf. Der Stützenfuss bildet zusammen mit der Druck- oder Grundplatte ein Kugelgelenk. Das Kugelgelenk erlaubt eine freie Bewegung der Stütze in alle Richtungen unter den sich ändernden Lastbedingungen. Dieses Kugelgelenk ist äusserst robust und absolut wartungsfrei. Es ermöglicht eine sauber definierte Krafteinleitung in den Kugelkopf. Am Stützenkopf befinden sich höhenverstellbare Sprossen, an denen die Geflechte mit Seilen aufgehängt werden. Dadurch ist eine optimale Anpassung an das Gelände möglich. Die Verstellbarkeit beträgt 0.48 m resp. 0.6 m. Das Baukastensystem erlaubt auch die Verwendung von Stützen des nächst grösseren Dk s (Schneehöhe), wenn infolge der Topographie ein grösserer Höhenunterschied ausgeglichen werden muss. Vorteile: klar definierte Krafteinleitung keine starren Verbindungen Höhenverstellbarkeit 9

10 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 Zentrierhilfe Seilanker Stabilisationsrohr Berg- und talseitige Verankerungen Für die berg- und talseitigen Verankerungen werden Seilanker mit doppeltem Korrosionsschutz verwendet. Der biegsame Kopf erlaubt eine Krafteinleitung, welche nicht genau in Bohrlochachse sein muss. Abweichungen von bis zu 30 zwischen Bohrlochachse und Zugrichtung sind zulässig. Die Ankerkonstruktion nimmt somit Rücksicht auf die sich ändernde Geometrie durch das Einschneien der Verbauung. Darüber hinaus sind die Seilanker durch deren Nachgiebigkeit gegen Steinschlag unempfindlich. Im Locker-material wird der Seilanker durch ein Stabilisationsrohr verstärkt, um Querkräfte optimal in den Boden einzuleiten. Ferner sind Zentrierhilfen für eine optimale Mörtelummantelung des Ankers erhältlich. Vorteile: Ankerkopfbereich biegefähig doppelter Korrosionsschutz schlagsicherer Ankerkopf 10

11 Bauablauf und Montage Verbauungslängen Um die Funktionsweise, Begehbarkeit, Holzbewirtschaftung und den Wildwechsel zu garantieren, sollten einzelne Werkreihen eine Länge von ca. 40 bis 60 m nicht überschreiten. Auch einzelne kurze Werke mit lediglich zwei Stützen und einem rechteckigen SPIDER Spiralseilnetz können verbaut werden. Vorbereitungsarbeiten: Abstecken und Bohren Die mitgelieferten Absteckseilgarnituren sowie Abstecktabellen ermöglichen ein problemloses Festlegen der Verankerungspunkte. Abweichungen aus der Geraden sind möglich und erlauben grundsätzlich eine Anpassung an jede Geländeform. Mittels Absteckplan und Korrekturtabellen sind die Abstände der Verankerungspunkte zu verändern. Einzelne Verankerungen bergseits oder talseits können so gelegt werden, dass in ankerfähigen Boden ausgewichen werden kann. Vor den Bohrarbeiten sind Säuberungsarbeiten durchzuführen, sofern diese nicht schon vor dem Abstecken erfolgten. Sie beinhalten das Befreien der Felspartien von losem Geröll und Schutt. Für die Ausführung der Bohrarbeiten empfiehlt es sich, ein spezielles Leichtbohrgerät zu verwenden. Die Bohrungen werden meist unverrohrt erstellt. Die minimalen Bohrlochdurchmesser richten sich nach dem Untergrund und dürfen die in der Richtlinie vorgegebenen Mindestdurchmesser nicht unterschreiten. Im Lockermaterial ist generell mit mindestens ø 90 mm zu bohren. Vor dem Einführen der Anker sind die Bohrlöcher mit Pressluft auszublasen. Spiralseilanker und GEWI-Anker sind zusammen mit einer Injektionslanze sofort nach dem Bohren einzuführen und anschliessend zu injizieren. 11

12 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 Montageablauf Die Montage kann manuell oder mit Helikopter erfolgen. Als wirtschaftlicher und einfacher hat sich die Montage mit dem Helikopter erwiesen: Aussortieren des Materials auf einem Zwischenlagerplatz Flugeinheiten zusammenstellen (möglich sind 3 Stützen und 2 Netze) Transport der einzelnen Flugeinheiten an den Verbauungsstandort Abstellen der Stützen auf die Verankerungen und sichern, so dass die Einheit von selbst steht Befestigen der Abspannseile an den talseitigen Ankern Ausrichten der Reihe Zusammennähen der Netzüberlappungen vertikal Bergseitige Befestigung Die manuelle Montage wird dann erforderlich, wenn der Verbauungsstandort für den Helikopter nicht erreichbar ist (z.b. dichter Wald). Bei der Montage von Hand werden die einzelnen Komponenten in folgender Reihenfolge am Endstandort zusammengebaut: Aufstellen der Stützen Einhängen der Geflechte und Abspannseile Stellen der Einheit und sichern, so dass die Einheit von selbst steht; Befestigung der talseitigen Abspannsseile Ausrichten der Verbauungsreihe Zusammennähen der Netzüberlappungen vertikal Bergseitige Befestigung Vormontage der Flugeinheiten 12

13 Transport per Helikopter Einbau der vom Helikopter gelieferten, vorgefertigten Einheiten Einbau der vom Helikopter gelieferten, vorgefertigten Einheiten 13

14 Lawinenverbauungen / Technische Dokumentation / September 2011 Korrosionsschutz Auch Lawinenverbauungen sind unterschiedlich korrosiver Umgebung ausgesetzt. Der Korrosionsschutz der einzelnen Elemente kann der jeweiligen Situation entsprechend angepasst werden um eine genügende Lebensdauer der gesamten Verbauung zu erreichen. Seile Standard: verzinkt gezogen, Schichtdicke mind. 20 % höher wie Minimalwerte der EN optional: zusätzlich mit grüner Rostschutzfarbe optional: GEOBRUGG SUPERCOATING (Al/Zn-beschichtet) Stützen und Grundplatten Standard: roh oder feuerverzinkt min. 80 µm optional: verzinkt, mit grüner Rostschutzfarbe oder nur mit grüner Rostschutzfarbe Zubehör Drahtseilklemmen: DIN EN (DIN 1142), promatverzinkt SPIDER Spiralseilnetz Standard: optional: GEOBRUGG SUPERCOATING (Al/Zn-beschichtet) grün gefärbt Seilanker Spiralseil: dickverzinkt nach EN Schlaufen- + Schutzrohr: feuerverzinkt SWISS-GEWI-Anker Standard: optional: roh mit Abrostungszuschlag gemäss Richtlinien SLF feuerverzinkt GEOBRUGG SUPERCOATING Kurzbeschreibung Verfahren Im Double-dip-Verfahren wird eine eutektische Legierung mit 5 % Aluminium und 95 % Zink erreicht. Nach einem Korrosionsangriff bleibt die glatte Oberfläche erhalten (Abnahme der Zinkschicht und Bildung einer Aluminium- Oxidschicht). Anwendung Erprobtes Verzinkungsverfahren, angewendet bei Drahtgeflechten, Drahtseilen, ROCCO -Ringnetzen und Kleinteilen aus Stahl. Das Verfahren wurde vor 20 Jahren erfunden und hat sich seit her in Weinbau, Berg-, Schiff- und Brückenbau bewährt. 14

15 GEOBRUGG SUPERCOATING und Feuerverzinkung: Ein Vergleich nach 14 Jahren Die beiden Querschliffbilder wurden mit einem Elektronen-Mikroskop aufgenommen, nachdem die Drähte über 14 Jahre den Umwelt-Einflüssen ausgesetzt waren GEOBRUGG SUPERCOATING (1) glatte Oberfläche (Aluminium-Oxidschicht) (2) homogene Beschichtung (Zink/Aluminium) (3) Draht (Fe) Feuerverzinkung (1) heterogene Oberfläche (Zink), partiell vollständig abgebaut und/oder bereits mit Rostbildung (2) Hartzinkschicht (Eisen/Zink) (3) Draht (Fe) Im Salzsprüh-Test (NaCI) nach DIN SS/ASTM B117 dauert es verglichen mit Zink 3 bis 4 Mal länger, bis die Supercoating-Schicht abgebaut wird. Der SO 2 -Test nach DIN zeigt eine Verbesserung des Korrosionsschutzes um Faktor 3 bis 4 gegenüber herkömmlicher Verzinkung. prozentuale Restauflage prozentuale Restauflage Testdauer in Stunden Testdauer in Stunden GEOBRUGG SUPERCOATING Feuerverzinkt GEOBRUGG SUPERCOATING Feuerverzinkt (Quelle: Prof. Dr.-Ing. Rolf Nünninghoff) 15

16 Steinschlag-Barrieren Steinschlag-Vorhänge Böschungsstabilisierung Murgang-Barrieren Lawinen-Verbauungen Schutzverbauungen für Minen Spezialanwendungen Geobrugg schützt Menschen und Infrastrukturen vor Naturgewalten Aufgabe unserer Ingenieure und Partner ist es, das Problem gemeinsam mit Ihnen und in Zusammenarbeit mit lokalen Ingenieurbüros im Detail zu analysieren und dann Lösungen aufzuzeigen. Minutiöse Planung ist allerdings nicht das einzige, was Sie von uns erwarten dürfen: Weil wir auf drei Kontinenten eigene Produktionsstätten betreiben, können wir nicht nur kurze Lieferwege und -fristen, sondern auch eine optimale Kundenbetreuung vor Ort sicherstellen. Im Hinblick auf eine reibungslose Ausführung liefern wir die Systemkomponenten vorkonfektioniert und deutlich beschriftet auf die Baustelle. Dort unterstützen wir Sie dann, wenn erwünscht, auch fachlich von der Installation bis zur Abnahme des Bauwerks. Ein Unternehmen der Gruppe BRUGG Geobrugg AG Geohazard Solutions Aachstrasse 11 CH-8590 Romanshorn Tel Fax Zertifiziert nach ISO DE.1109