Leitfaden Berücksichtigung der Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen

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1 Leitfaden Berücksichtigung der Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen Mark Schaer Réunion technique 2015 Technische Tagung 2015 OFT/BAV Division Sécurité / Abteilung Sicherheit - 17 juin/juni 2015 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 1

2 Inhalt Ziele des Leitfadens Anforderungen an die Lawinensicherheit Bemessung auf Lawinen und Schneedruck Lawinenbeurteilung durch den Experten Bemessung von Stützen auf Lawinen Bemessung von Stützen auf Schneedruck Zeit für Fragen WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 2

3 SLF / BAV Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen Berücksichtigung der Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen Ein Leitfaden für die Praxis Stand 27. Mai 2015 Einleitung: Start des Projekts vor über 10 Jahren Zusammenarbeit von SLF und BAV Vernehmlassung ca Entwurf seit mehreren Jahren im praktischen Einsatz Bundesamt für Verkehr (BAV) 3003 Bern WSL-Institut für Schneeund Lawinenforschung SLF 7260 Davos 1 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 3

4 Ziele: Lawinenrisiken für Benutzer und Personal beschränken Lawinen- und Schneedruckschäden vermeiden definierte Schutzziele (Restrisiken) einheitliche Anforderungen geordneter Ablauf bei Planung und Sicherheitsnachweis WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 4

5 Differenzierung nach Risiko: Erschliessungsbahnen Alle anderen Bahnen Ein Ausfall der Anlage hat grosse Konsequenzen: Die Anlage ist für den Rücktransport von Benutzern essentiell Die wirtschaftlichen Schäden bei einem Ausfall sind gross Einstellung des Betriebes hat nur geringfügige Konsequenzen z.b. auf den Betrieb des Schneesportgebietes. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 5

6 Lawinenwiederkehrperioden bei Stationen Tab. 1: Zu berücksichtigende Lawinenwiederkehrperioden für Seilbahnen. Objektkategorie Lawinenwiederkehrper ioden T 10 J. 30 J. 100 J. 300 J. Erschliessungsbahn Stationen X X Beschäftigungsbahn Stationen X X Erschliessungs- und Stützen; X X Beschäftigungsbahn Seile / Trassee; Kunstbauten von Standseilbahnen Bei Erschliessungsbahnen gelten gleiche Anforderungen wie für das Siedlungsgebiet (RL BFF/SLF 1984). WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 6

7 Lawinenwiederkehrperioden bei Stationen Tab. 1: Zu berücksichtigende Lawinenwiederkehrperioden für Seilbahnen. Objektkategorie Lawinenwiederkehrper ioden T 10 J. 30 J. 100 J. 300 J. Erschliessungsbahn Stationen X X Beschäftigungsbahn Stationen X X Erschliessungs- und Stützen; X X Beschäftigungsbahn Seile / Trassee; Kunstbauten von Standseilbahnen Bei Beschäftigungsbahnen kann berücksichtigt werden, dass die Bahn bei Lawinengefahr ausser Betrieb ist und ein allfälliger Schaden keine gravierenden Konsequenzen hat. Stationen im Siedlungsgebiet sind immer wie Erschliessungsbahnen zu beurteilen! Gegebenenfalls sind zusätzliche kantonale Bestimmungen zu beachten WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 7

8 Lawinenwiederkehrperioden bei Stützen Tab. 1: Zu berücksichtigende Lawinenwiederkehrperioden für Seilbahnen. Objektkategorie Lawinenwiederkehrper ioden T 10 J. 30 J. 100 J. 300 J. Erschliessungsbahn Stationen X X Beschäftigungsbahn Stationen X X Erschliessungs- und Stützen; X X Beschäftigungsbahn Seile / Trassee; Kunstbauten von Standseilbahnen Für Stützen gelten reduzierte Anforderungen an die Lawinensicherheit. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 8

9 Gefährdung von Stationen Tab. 2: Definition der Gefahrengebiete für Stationsstandorte infolge Fliesslawinen (Wkp. = Wiederkehrperiode). Objekte Stationen von Erschliessungsbahnen Stationen von Beschäftigungsbahnen Gefahrenstufe Erhebliche Gefährdung Mittlere Gefährdung Wkp. T [J.] Druck q [kn/m 2 ] Darstellung Wkp. T [J.] Druck q [kn/m 2 ] Darstellung 30 > 0 Rot Blau 300 > < q < > 0 Orange Violett 100 > < q < 30 Stationen gelten als erheblich gefährdet, wenn sie von Fliesslawinen mit einer Wiederkehrdauer von 30 (resp. 10) Jahren erreicht werden, ODER der Lawinendruck von Lawinen mit 300 (resp. 100) Jahren Wiederkehrdauer grösser als 30 kn/m 2 ist. Sie gelten als mittel gefährdet, wenn Lawinen mit 300 (resp. 100) Jahren Wiederkehrdauer die Station noch erreichen. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 9

10 Gefährdung von Stationen Der Bau von Stationen ist in erheblich gefährdetem Gebiet nur zulässig, wenn die Gefährdung flächenhaft (Station und Umfeld) mit permanenten baulichen Massnahmen eine Reduktion auf mindestens eine mittlere Gefährdung erreicht wird. Bei Stationen mittlerer Gefährdung müssen die tragenden Teile auf Lawinenkräfte bemessen oder mit baulichen Massnahmen geschützt werden. Hinweis: insbesondere bei Talstationen kann ein baulicher Lawinenschutz unter Umständen schwierig zu realisieren sein. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 10

11 Berücksichtigung von temporären Massnahmen bei der Ermittlung der Gefährdungssituation Bei der Ermittlung der potenziellen Lawinengefährdung wird die künstliche Lawinenauslösung (auch bei fest installierten Lawinensprenganlagen) nicht berücksichtigt. Bestehende Pisten und häufig befahrene Hänge werden bei der Festlegung der Lawinenanrissgebiete gleich behandelt wie nicht befahrenes Gebiet. Fallweise können jedoch Bewirtschaftungsmassnahmen wie das Freistossen von hinterfüllten Lawinenschutzdämmen etc. berücksichtigt werden. Foto: Wissen WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 11

12 Bezug zu bestehenden Normen Die einschlägigen Normen behandeln Lawinen als aussergewöhnliche Einwirkungen. Dies ist für Lawinen mit Wiederkehrdauern von 100 bis 300 Jahren richtig. Können Lawinen mit 10 bis 30 Jahren Wiederkehrdauer ein Bauwerk erreichen, müssen sie als veränderliche Einwirkung behandelt werden. Lawineneinwirkungen sind nur ausser Betrieb nachzuweisen. Schneedruck in Betrieb und ausser Betrieb. Schneedruck und Lawinen sind keine voneinander unabhängigen Einwirkungen. Im Leitfaden wird definiert, wie Kombinationen von Lawinen, Schneedruck und weiteren Einwirkungen zu berücksichtigen sind. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 12

13 Lastkombinationen Leiteinwirkung aussergewöhnliche Lawine (ausser Betrieb) Begleiteinwirkung Schneedruck (ψ 2 =0.5) Begleiteinwirkung (SN EN 13107) Leiteinwirkung veränderliche Lawineneinwirkung (ausser Betrieb) Begleiteinwirkung Schneedruck (ψ 0 =0.6) Begleiteinwirkung (SN EN 13107) Leiteinwirkung Schneedruck (in/ausser Betrieb) Begleiteinwirkung veränderliche Lawineneinwirkung ausser Betrieb. (ψ 0 =0.6) Begleiteinwirkung (SN EN 13107) andere normale/aussergew. Leiteinwirkung (SN EN 13107) Begleiteinwirkung veränderliche Lawineneinwirkung ausser Betrieb. (ψ 0 =0.6) Begleiteinwirkung Schneedruck in/ausser Betrieb (ψ 0 =0.6) WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 13

14 Heutige Vorstellung vom Aufbau einer Lawine und Modellierungsansätze Schwanz: kleine Geschwindigkeit, Ablagerung z Suspensionsschicht bis 100 m = < 10 kg m -3 Saltationsschicht = kg m -3 Staublawinen Modellierung: AVAL-1D-SL-1D Fliessanteil = 300 kg m -3 Schneedecke = kg m -3 Fliesslawinen Modellierung: Voellmy-Salm AVAL-1D-FL-1D RAMMS-2D x Kopf: hohe Geschwindigkeit, massgebend für Auslauflänge Folie: S. Margreth WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 14

15 Arbeitsschritte bei Gefahrenbeurteilungen von Lawinen 1. Ereigniskataster 2. Geländebeurteilung: Karte: Neigung, Profiltyp 3. Geländebegehung: Schlüsselstellen, stumme Zeugen Slope Angle Lawinensimulation: 5. Szenarienbildung: Lawinentyp, Volumen 4. Wetter/Klima: Schneeverhältnisse, Wind Gutachtliche Beurteilung Intensitätskarten Gefahrenkarten Zonenplan Folie: S. Margreth WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 15

16 Arbeitsschritte bei Gefahrenbeurteilungen von Lawinen 1. Ereigniskataster 2. Geländebeurteilung: Karte: Neigung, Profiltyp 3. Geländebegehung: Schlüsselstellen, stumme Zeugen Slope Angle Lawinensimulation: 5. Szenarienbildung: Lawinentyp, Volumen 4. Wetter/Klima: Schneeverhältnisse, Wind Gutachtliche Beurteilung Kennwerte der Lawineneinwirkungen Bemessung v F, d F, d A Bauingenieur WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 16

17 Lawinensimulationssoftware RAMMS Benutzerfreundliche, numerische Simulationssoftware für Berechnung von Lawinen, Murgang und Steinschlag 2d: Auslaufflächen, Fliesshöhen, Geschwindigkeit und Drücke Kalibriert u.a. in der SLF Versuchsanlage Valleé de la Sionne GIS Funktionen (Hangneigung, Krümmung, DHM Anpassung) Anrissgebiet/ -höhe/ -Volumen Geländeklassifizierung: Digitales Höhenmodell Reibung: m / x Karte / Luftbild Wald Folie: S. Margreth WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 17

18 Rechnerische Fliesslawineneinwirkungen Anhang A5 des Leitfadens enthält eine Anleitung zum Bestimmen der Fliesslawineneinwirkungen auf Bauwerke WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 18

19 Rechnerische Fliesslawineneinwirkungen Standardfall: Fliesslawine auf Mast q = c v 2 2 Widerstandkoeffizient WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 19

20 Rechnerische Fliesslawineneinwirkungen q = c v 2 2 Mastrohr: c = 1 Sockel: c Abhängig von Lawinenrichtung WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 20

21 Rechnerische Fliesslawineneinwirkungen q = c v 2 2 Mastrohr: c = 1 Sockel: c Abhängig von Lawinenrichtung WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 21

22 Rechnerische Fliesslawineneinwirkungen q = c v 2 2 Mastrohr: c = 1 Sockel: c Abhängig von Lawinenrichtung WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 22

23 Stauhöhe von Fliesslawinen bei Stützen d Stau = v 2 Reduktionsfaktor Minimalwert für die Stauhöhe (bei schnellen Lawinen): d Stau V Lawine 0.1s also: bei v=30m/s ist d Stau 3m Details siehe Anhang A5.3 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 23

24 Schneedruck Anhang A7 behandelt Schneedruck WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 24

25 Schneedruck q G A A Schneedruck für ein grosses Hindernis (Formel für Stützwerke) WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 25

26 Schneedruck q G A A Randeffekt: h gibt an, wieviel breiter die Schneetafel als das Hindernis ist. Eine sehr grosse, zu Tal gleitende Schneetafel kann sich an einem Hindernis abstützen h= 1 + [0.3 bis d A /D Breite Schneetafel = Hindernis bis 6 mal Schneehöhe D WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 26

27 Schneedruck Foto: S. Margreth (Meiringen-Hasliberg 1999) WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 27

28 Schneedruck q G A A Der Schneedruck ist stärker von der Schneehöhe, als von der Hindernisbreite abhängig (Angabe der Kraft pro Meter Schneemächtigkeit [kn/m'], nicht eines Drucks) WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 28

29 Schneedruck Der Randeffekt h wurde für Schadenfälle rückberechnet. die grössten rückberechneten Werte sind h = 1+10 d A /D mittels Bermen, Dreibeinböcken, Aufforstungen etc. lässt sich Schneedruck stark reduzieren Foto: S. Margreth (Elm, 1999) WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 29

30 Schneedruck auf Fachwerke Fachwerke sind generell zum Aufnehmen von Lawinen- und Schneedruckwirkungen nicht geeignet. Foto: S. Margreth WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 30

31 Schneedruck auf Fachwerke Fachwerke sind generell zum Aufnehmen von Lawinen- und Schneedruckwirkungen nicht geeignet. Foto: Swissgrid WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 31

32 Schneedruck auf Fachwerke Fachwerke sind generell zum Aufnehmen von Lawinen- und Schneedruckwirkungen nicht geeignet. Sie wirken als geschlossenes Hindernis Die resultierende Kraft ist als konstante Linienlast auf alle Stäbe innerhalb der Schneedecke zu verteilen. WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 32

33 SLF / BAV Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen Berücksichtigung der Lawinen- und Schneedruckgefährdung bei Seilbahnen Ein Leitfaden für die Praxis Stand 27. Mai 2015 Fahrplan: Definitive Fassung auf Deutsch: Anfang Juli 2015 Veröffentlichung deutsche Version August 2015 Veröffentlichung französische Version: Ende 2015 Bundesamt für Verkehr (BAV) 3003 Bern WSL-Institut für Schneeund Lawinenforschung SLF 7260 Davos 1 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 33

34 Fragen? Foto: S. Margreth WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Davos 34