DEBFLOW Das Bemessungsprogramm für flexible Ringnetzsperren gegen Murgänge Software Handbuch

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1 DEBFLOW Das Bemessungsprogramm für flexible Ringnetzsperren gegen Murgänge Software Handbuch Autor: Corinna Wendeler, Dipl. Bauing. TU Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010

2 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 VORWORT Die Firma Geobrugg AG, Geohazard Solutions, dankt Ihnen herzlich für die Verwendung der Software DEBFLOW, und versucht, Sie bestmöglich bei der Bemessung flexibler Ringnetzsperren gegen Murgänge zu unterstützen. DEBFLOW bietet die Möglichkeit den dynamischen Aufprall von einer Murgangwelle in das Ringnetz sowie auch der statische Lastfall von einer gefüllten und überströmten Verbauung zu berücksichtigen. Zusätzlich kann eine erste rasche Abschätzung des Rückhaltevolumens durchgeführt werden. Die Berechnungen können auf der Basis der SI-Einheiten in den Sprachen Deutsch und Englisch durchgeführt werden. In diesem Handbuch finden Sie die wichtigsten Hinweise und Funktionen für eine korrekte Benützung des Programms. Bitte lesen Sie dieses Handbuch sorgfältig durch und behalten Sie es jederzeit griffbereit. Die Bemessung erfordert die Eingabe von zahlreichen Parametern. Für die korrekte Wahl und Eingabe dieser Parameter ist der Programmbenutzer selbst verantwortlich. Corinna Wendeler Geobrugg AG Romanshorn, Dezember

3 PRODUKTEHAFTPFLICHT KLAUSEL DER FIRMA GEOBRUGG AG, GEOHAZARD SOLUTIONS Steinschlag, Rutschungen, Murgänge oder Lawinen sind sporadisch und nicht vorhersehbar. Die Ursache ist z.b. der Mensch (Bauten, usw.) bis zu höherer Gewalt (Wetter, Erdbeben, usw.). Die vielfältigen Auslöser solcher Ereignisse verunmöglichen ein wissenschaftliches Vorgehen, um Sicherheit für Personen und Sachwerte zu garantieren. Geeignete ingenieurmässige Berechnungen unter Verwendung von vorhersehbaren Parametern und die entsprechende Erstellung von einwandfreien Schutzmassnahmen in spezifischen Risikogebieten reduzieren jedoch die Verletzungsgefahr und den Verlust von Sachwerten entscheidend. Die Überwachung und der Unterhalt solcher Systeme sind zur Gewährleistung der gewünschten Sicherheit zwingend erforderlich. Diese kann auch durch Ereignisse, Naturkatastrophen, unzureichende Dimensionierungsgrundlagen oder Nichtverwendung von Standardkomponenten, -systemen sowie Originalteilen, aber auch durch Korrosion (verursacht durch Umweltverschmutzung oder andere menschliche Faktoren sowie sonstige Fremdeinflüsse) vermindert werden. Haftungsausschluss 1. Die Programme dienen ausschliesslich zur Vorbemessung und für Vorprojekte. Sowohl die Eingabe- Parameter wie auch die Ausgabe-Werte sind immer durch einen Spezialisten zu prüfen und zu bestätigen. Sämtliche enthaltenen Werte sind Durchschnittswerte; daher sind vor Anwendung der jeweiligen Geobrugg Systeme diese stets projektspezifisch zu überprüfen. Geobrugg haftet nicht für Schäden jeglicher Art - namentlich unmittelbare oder mittelbare Schäden, Mangeloder Mangelfolgeschäden, Verluste oder Kosten -, die aufgrund falscher Annahmen und Eingaben entstehen. 2. Sämtliche in den Programmen enthaltenen Informationen und Daten basieren auf den Grundsätzen, Formeln und Sicherheitsbestimmungen gemäss den technischen Anweisungen, Bemessungskonzepten, Systemhandbüchern, Montageanleitungen usw. von Geobrugg, welche vom Anwender strikt eingehalten werden müssen. Geobrugg haftet nicht für Schäden jeglicher Art - namentlich unmittelbare oder mittelbare Schäden, Mangeloder Mangelfolgeschäden, Verluste oder Kosten -, die aufgrund fehlerhafter Anwendung der Programme entstehen. 3. Es kann nicht völlig ausgeschlossen werden, dass die Programme Fehler enthalten. Geobrugg haftet nicht für Schäden jeglicher Art - namentlich unmittelbare oder mittelbare Schäden, Mangeloder Mangelfolgeschäden, Verluste oder Kosten - die aufgrund der Verwendung fehlerhafter Programme entstehen. 4. Änderungen an den in den Programmen enthaltenen Daten durch den Anwender können Ergebnisse zur Folge haben, die mit den gesetzlichen und den Geobrugg Sicherheitsbestimmungen nicht mehr übereinstimmen. Geobrugg übernimmt deshalb keinerlei Haftung für jegliche Schäden, die aus den vom Anwender vorgenommenen Änderungen entstehen, und wird vom Anwender von sämtlichen hieraus entstehenden Drittansprüchen klag- und schadlos gehalten. 3

4 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember

5 INHALTSVERZEICHNIS 1. Einleitung Das Geobrugg VX/UX Schutzsystem für Murgänge Test der Komponenten in 1:1 Feldversuchen und Kalibrierung des finite Element Modells Zugang zum Online-Tool Die Software Schlussfolgerungen Referenzen

6 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember EINLEITUNG Die Software DEBFLOW dient zur Dimensionierung von flexiblen Murgangschutzsystemen bestehend aus dem Ringnetz ROCCO aus hochfestem Stahldraht, Tragseilen mit einer bestimmten Anzahl von Bremsringen, flexiblen Spiralseilankern und einem speziell entwickelten Abrasionsschutz. Die Software DEBFLOW basiert auf FARO-Simulationen [9] von jedem Standard-Barrierensystem für die gegebenen Eingangsgrössen der Murgänge. Das Bemessungskonzept ist beschrieben in [11]. Das DEBFLOW Programm analysiert die Stabilität des gewählten Sperrensystems und berechnet die entsprechenden dynamischen und hydrostatischen Kräfte während der Auffüllungsphase und dem Überströmen. Die Dimensionierung der Anker in den Böschungsflanken sollte vorsichtig durchgeführt werden und die vorherrschenden geologischen Umstände berücksichtigen. Ankerkräfte bis zu 350 kn müssen in die Böschungen übertragen werden können. Bild 1: Anwendung von Ringnetzsperren als ein zusätzliches Bauwerk zu einer Betonverbauung beim Illgraben im Kanton Wallis, Schweiz (links) und eine erfolgreich gefüllte Ringnetzbarriere in Italien (rechts). 6

7 2. DAS GEOBRUGG VX/UX SCHUTZSYSTEM FÜR MURGÄNGE Das VX Murgang Schutzsystem wurde durch die Geobrugg AG entwickelt und besteht im Wesentlichen aus den folgenden Elementen: Den Tragseilen mit den eingearbeiteten Bremsringen zur Absorbierung der Aufprallenergie während einem Murgang, dem ROCCO Ringnetz, welches zwischen die Tragseile gespannt wird, Randseilen an den Seiten des Gerinnes und letztlich dem zusätzlichen Abrasionsschutz (siehe Bild 2). Abrasionsschutz Bremsringe Tragseile Ringnetz Selbstbohranker Testnetz 2005 Bild 2: Komponenten einer flexiblen VX Barriere installiert im Illgraben im Das UX-Schutzsystem besteht beinahe aus dem gleichen Aufbau. Der wichtigste Unterschied ist, dass das UX-System durch den Einsatz von Stahlstützen für breitere Gerinne eingesetzt werden kann. Die Stahlstützen sind zur Sicherung der Netzhöhe während des Füllvorganges notwendig [10]. Das Ringnetz ROCCO besteht aus 300 mm grossen Ringen mit einer je nach Standardsystem verschiedener Anzahl Windungen des hochfesten Stahldrahtes. Die für diese Anwendung verwendeten Tragseile bestehen ebenfalls aus hochfesten Stahldrahtseilen. Die Tragseile werden im Hang mit Spiralseilankern oder TITAN Selbstbohrankern mit speziellen flexiblen Köpfen, welche sicherstellen dass auch Kräfte, die nicht direkt in der Zugrichtung wirken, übertragen werden können. Zum Schutz des oberen Tragseiles vor Abrasion wird ein Winkelprofil mit Schäckeln am Seil befestigt. Dadurch ist auch ein Überströmen der gefüllten Sperre ohne Schäden am Tragsystem möglich. Um das beschränkte Rückhaltevolumen einer Einzelbarriere zu erhöhen besteht die Möglichkeit so genannten Multilevel Barrieren, mehrere Barrieren hintereinander gestaffelt, zu installieren. Mit den Multilevel Barrieren kann somit ein beliebiges Rückhaltevolumen erreicht werden. Ein Beispiel von ausgeführten Multilevel Barrieren ist die Installation von 13 Sperren in der Hasliberg Region in den Berner Alpen der Schweiz (siehe Bild 3). Das totale Rückhaltevolumen mehrerer Verbauungen in Stufen kann mit der Software DEBFLOW abgeschätzt werden. Aber die genaueste Methode zur Abschätzung des Rückhaltevolumens besteht durch die Erarbeitung eines 3D Models mittels Laseraufnahmen des Bachbettes. Wenn hauptsächlich schlammige Murgänge mit kleiner Korngrösse erwartet werden, kann ein zweites Netz zusätzlich zum ROCCO Netz installiert werden. Dieses zweite Netz ist bei der Bemessung nicht entscheidend und wird deshalb auch bei der Bemessung mit der DEBFLOW Software nicht berücksichtigt. 7

8 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 Bild 3: Multilevel Barriere in der Hasliberg Region in den Berner Alpen. 3. TEST DER KOMPONENTEN IN 1:1 FELDVERSUCHEN UND KALIBRIERUNG DES FINITE ELEMENT MODELLS Alle Einzelteile der Barrieren wurden in 1:1 Feldversuchen gegen Murgänge getestet. Die gemessenen Resultate aus den Feldversuchen führten zu einer Kalibrierung des Finite-Element-Modells mit der Software FARO, welches durch Dr. Axel Volkwein von der WSL entwickelt wurde [9]. Alle Standardbarrieren wurden mit diesem Simulationsprogramm berechnet. Mehr Information über die Feldversuche mit Murgangsperren und der Entwicklung des Finite Element Modells ist in [11] beschrieben. Bild 4: Gefüllte Testbarriere im Illgraben mit einer granularen Murgangfront (links) und dem Überströmen der Murgangsperre (rechts). 8 Bild 5: Finite-Element-Modell in FARO der Testsperre im Illgraben.

9 4. ZUGANG ZUM ONLINE-TOOL Diese Adresse bietet Zugang zur Online Software: Nach dem Aufrufen der Adresse erscheint die unten abgebildete Startseite, welche die Möglichkeiten der erstmaligen persönlichen Registrierung, dem Login und der Funktion der Zusendung des vergessenen Passwortes per bietet. Wenn das Programm das erste Mal verwendet wird muss auf hier registrieren geklickt und das Formular einmalig ausgefüllt werden. Danach erhält man automatisch per den persönlichen Benutzernamen und Passwort zugesandt. 9

10 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 Mit den so Erhaltenen persönlichen Login-Daten kann das Programm aufgerufen werden: 10

11 Um ins Programm einzusteigen, ist der Haftungsausschluss durchzulesen und zu akzeptieren. 11

12 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 Folgende Bemessungsprogramme stehen zur Auswahl: DEBFLOW D DEBFLOW E SPIDER Online Tool D SPIDER Online Tool E RUVOLUM Online Tool D RUVOLUM Online Tool E für die Bemessung von Murgang-Barrieren, in Deutsch für die Bemessung von Murgang-Barrieren, in Englisch für die Bemessung des Felssicherungssystems SPIDER, in Deutsch für die Bemessung des Felssicherungssystems SPIDER, in Englisch für die Bemessung des Böschungsstabilisierungssystems TECCO, in Deutsch für die Bemessung des Böschungsstabilisierungssystems TECCO, in Englisch Bild 6: Nach der Eingabe des richtigen Passwortes kommen Sie auf diese Seite, wo Sie das entsprechende Programm auswählen können. Die Software kann nicht auf dem Computer des Benutzers installiert werden. Der Zugriff und die Bedienung erfolgen einzig online. Es wird keine Möglichkeit geboten, Berechnungen für ein späteres Zugreifen abzuspeichern. Die Ergebnisse der Berechnungen können als pdf mit allen Informationen einschliesslich der Eingangsdaten, massgebenden Lastfällen, erreichtem Rückhaltevolumen und ausgewähltem Verbauungssystem abgespeichert werden. 12

13 Falls Probleme beim Aufrufen der Anwendungen existieren, ist zu überprüfen, ob der Flash Player 9 zuerst installiert werden muss. Bitte folgen Sie den entsprechenden Informationen bei der Installation des Flash Players. Bild 7: Wenn Sie nur ein leeres Bildschirmfenster haben, müssen Sie zuerst den Adobe Flash Player 9 installieren. Nach der Installation des Adobe Flash Players kommen Sie auf die Startseite des DEBFLOW Bemessungsprogrammes wie im Bild 8 dargestellt. Bild 8: Startseite des DEBFLOW Bemessungsprogramms. Nun können Sie mit Ihrer Berechnung beginnen! 13

14 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember DIE SOFTWARE Die Software ist im 1-Seiten-Format aufgebaut und wie folgt strukturiert: Titel Druckvorschau und pdf Erstellung Eingabegrössen (Murgang Eckdaten) Wahl von drei verschiedenen Lastfällen möglich Art und Dichte des erwartenden Murgangs Totales Murgangvolumen Voraussichtliche Anzahl von Murschüben Geschätzter Spitzendurchfluss oder empirisch berechneter Spitzendurchfluss Globaler Sicherheitsfaktor Zusammenstellung der Berechnungen betreffend des Rückhaltevolumens Kontrolle des berechneten mit dem erforderlichen Rückhaltevolumen Barrieren-spezifische Eingabegrössen für jede ausgewählte Barriere Höhe der gewählten Barriere Spannweite des unteren Tragseils Spannweite des oberen Tragseils Distanz zur vorherigen Sperre (im Falle einer Multilevel Barriere) Gerinnesohlneigung vor der Sperre Ablagerungswinkel (zur Berechnung des Rückhaltevolumens) Berechnete oder erwartete Frontgeschwindigkeit Berechnung der Fliesshöhe Empfohlener maximaler Basisdurchlass Barrierengeometrie Geometrie Gerinne Fliessparameter Wahl des Standard Barrierensystems Nachweis der Einhaltung der Projektdaten verglichen mit der Geometrie des Standardsystems Nachweis der maximalen dynamischen Beanspruchung (Stoppen) Nachweis der dynamischen Beanspruchung verglichen mit dem Widerstand der Barriere Widerstand abhängig vom gewählten Standardsystem und dem globalen Sicherheitsfaktor Dynamische Beanspruchung abhängig der Murgang Eingangsgrössen und den Fliessparametern Nachweis der maximalen statischen Beanspruchung (Überströmen) Berechnung der statischen Einwirkung abhängig vom gewählten System Prüfung des Widerstandes der Barriere gegen hydrostatischen Murdruck Nachweis des gewählten Standardsystems Prüfung des dynamischen Lastfalls Prüfung des statischen Lastfalls Prüfung auf alle gegebenen Lastfälle (Lastfall 1, 2 und 3) Erfüllung der geometrischen Systemparameter Aktivierung der nächsten geplanten Barriere im Falle eines Multilevel Barrierensystems Berechnung des Gesamtrückhaltevolumens aller ausgewählten Sperren 14

15 5.1 Druckvorschau und pdf Erstellung Durch Anklicken des Knopfes Druckvorschau öffnet sich ein Fenster mit der Möglichkeit, zusätzliche Informationen in Kopf- bzw. Fusszeile des Ausdruckes zu schreiben. Dies könnten z.b. sein: Projektbezeichnung bzw. nummer, Anhang-Nr., Datum, Projektbearbeiter, etc. Bild 9: Erstellen einer pdf-datei nach der Berechnung. Bild 10: Fenster mit Möglichkeit der Eingabe von Informationen in Kopf- und Fusszeile. 15

16 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 Um nun abschliessend das pdf-file erstellen zu können, muss die Taste Erstelle pdf gedrückt werden. Dieser Vorgang kann einige Minuten beanspruchen. Bild 11: Erstellung eines pdf. Was könnte das Problem sein wenn kein pdf erstellt und gespeichert werden kann nachdem man den Knopf Exportieren gedrückt hat? In diesem Fall könnte das Problem daran liegen, dass die Popup Fenster blockiert wurden. Durch drücken der rechten Maustaste können die Einstellungen auf ein vorübergehendes Zulassen der Popups geändert werden. Danach verschwindet das Druckvorschaufenster und das oben beschriebene Vorgehen muss wiederholt werden. 16

17 Bild 12: Vorübergehende Akzeptierung der Popups muss aktiviert werden. Wenn es nicht an den Popups liegt und zudem das Fenster wie in Abb. 13 erscheint, könnte das Drücken des Refresh -Knopfes f5 und ein anschliessendes Schliessen des Fensters mit einem erneuten Druckversuch vielleicht Abhilfe schaffen. Refresh oder f5 Taste! Bild 13: Druckerfehlermeldung beim Erstellen des pdf s beseitigen durch Refresh. 17

18 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember Eingabegrössen Murgangeckdaten zur Eingabe Murgänge verhalten sich überall auf der Welt verschieden und sind nicht einmal im gleichen Gerinne ähnlich. Die Eingangsgrössen können deshalb im Programm innerhalb der in der Tabelle 1 dargestellt Grenzen variiert werden. Einflussgrössen Abkürzung [ ] Standardwert Minimaler Wert Maximaler Wert Dichte körnige Ρ Murgangmaterial körnig [kg/m 3 ] Dichte schlammiges Murgangmaterial Ρ schlammig [kg/m 3 ] Murgangvolumen V total [m 3 ] Anzahl Murschübe N [-] Volumen erster Murschub V N,1 [m 3 ] Spitzendurchfluss Q P [m 3 /s] Tabelle 1: Murgang Eingabegrössen Mehr dazu, wie die verschiedenen Einflussgrössen von Murgängen variiert werden können, kann in den verschieden Artikeln, wie [11] oder [12], nachgelesen werden. Die Eingabegrössen sind für drei verschiedene Lastfälle variabel Lastfälle Im Programm können drei verschieden Lastfälle angewählt und aktiviert werden (siehe Bild 14). Diese Möglichkeit ist notwendig wenn verschieden Aufgabenstellungen berücksichtigt werden müssen. Beispiel: Zwei Lastfälle sind zu berücksichtigen Schlammiger Murgang mit einem Volumen von 2000 m 3 in drei Schüben, Dichte ρ 1800 kg/m 3 mit einer hohen Geschwindigkeit v = 9 m/s Körniger Murgang mit einem Volumen von 1000 m 3 in zwei Schüben, Dichte ρ 2200 kg/m 3 mit einer langsameren Geschwindigkeit v = 3 m/s Optionaler Lastfall 3 (kann über das Fenster der Auswahl schlammig oder granular ausgeschaltet werden.) Für jeden Lastfall berechnet das Programm den Abfluss empirisch basierend auf [7]. Wenn Sie über bessere Informationen betreffend dem Spitzenabfluss verfügen, können Sie diesen Wert direkt im Programm eingeben. Setzen Sie bitte Q p= Q p,rec wenn Sie keine Erfahrungen in der Abschätzung des Spitzenabflusses haben. 18

19 Berechneter und eingegebener Spitzenabfluss Q p,rec und Q p Bild 14: Eingabe der verschiedenen Lastfälle entsprechend den erwartenden Murgängen Die Geschwindigkeit kann ebenfalls für die einzelnen Lastfälle angepasst werden. Mehr über die Eingabegrössen für die Barrierenbemessung ist im Kapitel beschrieben. Die Auswahl der nötigen Standardschutzsystems ist im Kapitel ersichtlich. Bild 15: Eingabe der Fliessgeschwindigkeit für die einzelnen Lastfälle. Verschiedene Lastfälle für die Bemessung Massgebender Fall wird errechnet 19

20 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember Globaler Sicherheitsfaktor Der globale Sicherheitsfaktor kann zwischen 1.0 bis 1.5, abhängig vom Risikopotential bei einem Schadensereignis, ausgewählt werden [11]. Bitte wählen Sie den globalen Sicherheitsfaktor mit Vorsicht und abhängig der vorherrschenden Landesnormen aus. Wenn keine Empfehlung verfügbar ist und das Risiko von Menschenleben gross ist, muss der Sicherheitsfaktor SF = 1.5 gesetzt werden! Eingabegrössen für die Barrierenbemessung Geometrie am Sperrenstandort Die meisten dieser Einflussgrössen beeinflussen das nachher gewählte Standardbarrierensystem. In der Tabelle 2 sind die Grenzen der einzelnen Eingabegrössen ersichtlich. Einflussgrössen Abkürzung [ ] Standardwert Minimaler Wert Maximaler Wert Systemhöhe H 0 [m] Breite Gerinne unten b u [m] Breite Gerinne oben b o [m] Distanz zur vorherigen Sperre L o [m] Sohlneigung vor Sperre I s [%] Ablagerungswinkel bei gefüllter Sperre I s [%] Tabelle 2: Geometrische Eingabegrössen am Ort der geplanten Sperrstelle. Wenn der Minimalwert L 0 = 5 m gewählt wird, d.h. dass sich bereits oberhalb von 5 m eine weitere Sperre/Barriere befindet, somit wird die zu berücksichtigende Einschlaggeschwindigkeit nach den Ergebnissen der Laborversuche [13] entsprechend um v red =0.4 maxi(v base ; v str ) reduziert (siehe Abb. 18) Berechnung des Rückhaltevolumens Mit den obigen Werten aus Tabelle 2 und dem jeweiligen Winkel der Barriere zum Bachbett ξ (Barriere ist immer 5 aus der Vertikalen nach vorne geneigt) kann überschlägig das Rückhaltevolumen je Barriere bestimmt werden. Ist die Distanz zwischen berechneter Barriere und Sperre oberhalb L 0,1,L 0,2 jeweils kleiner als die Länge des Rückhaltekegels L 1,L 2, so wird das dadurch fehlende Rückhaltevolumen jeweils berücksichtigt. Berechnetes Rückhaltevolumen 20 Bild 16: Berechnung des Rückhaltevolumens unter Berücksichtigung des jeweiligen Sperrenabstandes.

21 Fliessgeschwindigkeit beim Einschlag Die Fliessgeschwindigkeit sind zur Berechnung der Einschlagkraft einer Murgangwelle auf die Verbauung ist einer der wichtigsten Parameter notwendig. Aufgrund der hohen Einschlagkräfte bei schnellen Murgängen gelten folgende minimale und maximale wählbare Fliessgeschwindigkeiten: Einflussgrössen Abkürzung [ ] Standardwert Minimaler Wert Maximaler Wert Gewählte Einschlaggeschwindigkeit in v [m/s] Sperre Tabelle 3: Einzugebende Fliessgeschwindigkeit an jedem Barrierenstandort. Die Frontfliessgeschwindigkeiten können anhand von Ablagerungskurven, Gerinneneigung und dem Verhalten der Ablagerung im Allgemeinen bestimmt werden. Dazu ist aber eine Rekonstruktion der vergangenen Ereignisse notwendig. Bitte wählen Sie die vom Programm DEBFLOW empirisch berechneten Werte der Frontgeschwindigkeiten wenn keine anderen Informationen darüber vorliegen! Die erste vom Programm errechnete Geschwindigkeit v 1 basiert auf empirischen Werten nach Rickenmann [7], die zweite Geschwindigkeit v str wird basierend auf japanischen Richtlinien für Murgänge [8] berechnet (nach einem Fliessverhalten gemäss Strickler). Gemäss der Bedingung der Kontinuität wird die Fliesshöhe des Murganges h fl anhand der Fliessgeschwindigkeit und der Gerinnebreite an der Sohle berechnet. Aus der Fliesshöhe berechnet das Programm DEBFLOW den maximal empfohlenen Wert des Basisdurchlasses h d. Empirische Berechnung von v basierend auf Rickenmann Nachweis von v gemäss japanischen Richtlinien Wahl der Geschwindigkeit für die weitere Berechnung Bild 17: Berechnung der Fliessgeschwindigkeiten und gewählte Geschwindigkeit beim Anprall. L 0 =L 1 =5 m Wahl von v für die dynamische Berechnung Bild 18: Enge Sperrenanordnung mit L 0 =L 1 =5 m führt zu einer abgeminderten Aufprallgeschwindigkeit v red. 21

22 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember Wahl des massgebenden Standardschutzsystems Eine Übersicht über die Standardsysteme und deren geometrischen Grenzen sind in Tabelle 4 aufgelistet. Bitte kontaktieren Sie uns via info@geobrugg.com wenn Sie ausführlichere Informationen benötigen. Murgangschutzsysteme Max. Systemhöhe H max [m] Max. Systembreite oben b o.,max [m] Max. Systembreite unten b u,max [m] Type VX080-H4 Type VX140-H4 Type VX100-H6 Type VX160-H Type UX100-H4 Type UX160-H4 Type UX120-H6 Type UX180-H Tabelle 4: Standardsysteme basierend auf FARO Simulationen. Die erste Zahl in der System-Bezeichnung der Systeme beschreibt die Beanspruchung aus dem Murgang welche auf der Barrierenbreite wirkt, die zweite Zahl stellt die maximale Systemhöhe dar. Für breite, U- förmige Gerinnegeometrien wurde das UX-Barrierensystem entwickelt, bei dem die Lasten anhand von zusätzlichen Stahlstützen in der Mitte der Konstruktion zu den Seitenflanken weitergeleitet werden. Für schmälere, V-förmige Gerinneformen reicht das VX-Sperrensystem ohne Stützen. Sie müssen ein Standardsystem auswählen, welches am Besten zu den Projektgeometrien passt. Wenn die ausgewählte Standardbarriere zu schwach ist für den Murgang, erscheint im Programm DEBFLOW, dass der Nachweis nicht erfüllt wurde. In diesem Fall müssen Sie ein stärkeres Standartsystem auswählen. Bild19: Beispiel einer zu schwachen Barriere. 22

23 5.2.6 Bemessung von Multilevel Barrieren Zur Berechnung von mehreren Sperren hintereinander muss zuerst die Box nach der Eingabe der ersten Sperre aktiviert und auf die Überschrift Sperrstelle 2 doppelgeklickt werden (siehe Bild 20). Bild 19: Aktivierung der 2. Sperre nach der erfolgreichen Berechnung der 1. Barriere Nach der Bemessung der zweiten Barriere muss mit der nächsten Sperre fortgefahren werden bis das notwendige Rückhaltevolumen erreicht ist. Die Übersicht der Rückhaltevolumen der Sperren verglichen mit dem erwarten Murgangvolumen wird in DEBFLOW angezeigt. Ein Beispiel von 2 Barrieren ist in Abb. 21 ersichtlich. Zudem wird für jede Sperre der vorhandene Sicherheitsfaktor SF min mit dem global gewählten Sicherheitsfaktor SF global überprüft, ob SF min überall grösser oder gleich SF global ist (siehe Abb. 22). Das totale Rückhaltevolumen ist grösser als das benötigte Bild 20: Kontrolle des erreichten Rückhaltevolumens von zwei Sperren verglichen mit dem erforderlichen Rückhaltevolumen. 23

24 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 SF global SF global < SF min erfüllt V r,tot > V tot, maxi erfüllt Bild 21: Ergebnisdarstellung aller eingegebenen Barrieren (Sicherheitsfaktor, Rückhaltevolumen). 24

25 6. SCHLUSSFOLGERUNGEN DEBFLOW deckt Standardtypen von Murgangverbauungen mit flexiblen Ringnetzen bei schlammigen sowie granularen Murgängen innerhalb bestimmter Grenzen ab Nachweis der Tragfähigkeit für das Aufhalten der Frontwelle sowie für das weitere Auffüllen und Überströmen der Barriere Nachweis des benötigten Rückhaltevolumens Das Programm sollte in einer frühen Planungsphase als eine schnelle und zuverlässige Kalkulation benutzt werden. Wenn einige Parameter der Sperre nicht den üblichen Eingangsgrössen entsprechen, ist eine Lösung mit Ringnetzbarrieren vielleicht immer noch möglich! Bitte wenden Sie sich dann an Ihren Geobrugg- Vertreter für einen individuellen Bemessungsvorschlag. 25

26 Software Handbuch für DEBFLOW / Dezember 2010 REFERENZEN [1] De Natale, J.S. et al. (1996). Response of the Geobrugg cable net system to debris flow loading, report by California Polytechnic State University. [2] Duffy, J.D., Peila, A. (1999). Case studies on debris and mudslide barrier systems in California. [3] Mitzuyama et al. (1992). Prediction of debris flow peak discharge, Interpraevent, Bern, Bd. 4, [4] Muraishi, H., Sano, S. (1997). Full scale rockfall test of ring net barrier and components. [5] Philips, C. J. and Davies, T. R. H. (1991). Determing rheological parameters of debris flow material. Geomorphology, 4: [6] PWRI (1988). Technical Standard for measures against debris flows (draft), Ministry of Construction, Japan. [7] Rickenmann, D. (1999). Empirical relationships for debris flows, Natural Hazards, 19(1), [8] Rickenmann, D. (2001). Estimation of debris flow impact on flexible wire rope barriers, Birmensdorf, interner Bericht, unpublished. [9] Volkwein, A. (2004). Numerische Simulation von flexiblen Steinschlagschutzsystemen. [10] Wendeler, C., B. W. McArdell, D. Rickenmann, A. Volkwein, A. Roth, and M. Denk (2006). Testing and numerical modeling of flexible debris flow barriers. In Zhang, M. and H. Wang: Proc. Of the sixth International Conference on Physical Modeling in Geotechnics, pp Balkema. [11] Wendeler, C. (2009). Loading approach for flexible debris flow barriers, in preparation. [12] Iverson, R. M. (1997). The physics of debris flow. Rev. Geophysics, 35(3): [13] Speerli, J., R. Hersperger (2009). Murgangmodellierung Geobrugg, Bericht des IBU Hochschule für Technik Rapperswil. 26

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28 Felssicherung Böschungsstabilisierung Steinschlag-Barrieren Steinschlag-Vorhänge 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 vier 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. Geobrugg AG Geohazard Solutions Aachstrasse 11 CH-8590 Romanshorn Tel Fax Ein Unternehmen der Gruppe BRUGG Zertifiziert nach ISO 9001