JAHRESBERICHT - Institut für Baustatik und Konstruktion - ETH Zürich

FORSCHUNG
Excel © -basiertes Werkzeug zur Risikoermittlung
bei Steinschlagschutzgalerien
Projektleitung: Prof. Dr. M.H. Faber
Mitarbeiter: M. Schubert
Projektpartner: Joseph Jacquemoud, PRAING
Auftraggeber: Bundesamt für Strassen, ASTRA,
Bern
Die Kenntnis der Höhe des Risikos infolge von Na -
tur gefahren ermöglicht die strategische Planung
von Massnahmen und bietet eine effiziente Mög -
lich keit der Budgetierung. Die strategische Planung
er fordert die Erarbeitung von Methoden und Werk -
zeu gen zur Risikoermittlung und Risiko be wäl ti -
gung, die es ermöglichen die Sicherheit auf den
Nationalstrassen mit den zur Verfügung stehenden
Mittel zu gewährleisten und rational zu begründen.
Betrachtet man die hohe Anzahl an gefährdeten
Streckenabschnitten und die hohen Kosten, die mit
dem Bau und dem Unterhalt von Schutz ein rich tun -
gen für Naturgefahren verbunden sind, so ist die Ri -
si koermittlung gesellschaftlich und ökonomisch
erforderlich. Das Ziel dieses Projektes ist die Ent -
wick lung eines generischen, anwendungsbezogenen,
Excel © -basierten Programms zur Risiko be -
rech nung unter Berücksichtigung der orts- und
objektspezifischen Charakteristiken von Stein -
schlag ga lerien. Dazu wird der Ablöseprozess, der
Fall pro zess und die Versagenswahrscheinlichkeit
der Stein schlaggalerie unter Verwendung der Er -
kennt nis se aus [1] und [2] probabilistisch modelliert.
Bayes’sche Netze werden entwickelt, die die
re le van ten orts- und objektspezifischen In for ma tio -
nen be rücksichtigen. Dazu gehören die Stein schlag -
ge fähr dung, die Verkehrscharakteristik und die Ei -
gen schaf ten der Galerien. Die Bayes’schen Netze
wer den mit Microsoft-Excel © verknüpft und er -
mög lichen es dem Anwender Risikoanalysen effizient
durch zuführen, ohne spezielle Kenntnisse in
der probabilistischen Modellierung zu haben.
Excel © -based tool for the risk analysis of
rock fall pro tection galleries
A knowledge of the expected value of the consequences
due to natural hazards, i.e. the risk, facilitates
the strategic planning of risk-reducing measures.
Strategic planning necessitates the development
of risk-based tools to ensure an optimal level
of safety on the road system with the available re -
sources and to justify decisions rationally. Con si de -
ring the large number of endangered road stretches
in Switzerland and the high costs associated with
the construction and the maintenance of the existing
protection structures, consistent tools for their risk
assessment are crucial. The aim of this project is to
develop a generic, practice-oriented, Excel © -based
tool that allows assessing the risk under consideration
of the site and object-specific characteristics of
rockfall protection galleries [1]. The detachment
process, the falling process and the failure of the
protection gallery [2] are considered and modelled
probabilistically by developing a generic Bayesian
network that facilitates the consideration of all available
information on the characteristics of the
hazard, of the slope, of the gallery and of the traffic.
Bayesian networks are combined with Excel ©
which allows the user to perform the risk analysis
without having any specific knowledge of probabilistic
modelling.
Detachment model
Trajectory model
Imact velocity
of the detached mass
[m/s]
Impact probability
Annual maximum
of the
detached mass
Conditional failure
probability of the
gallery
Vulnerability model of the
rockfall protection gallery
Year of
construction
[yr]
Thickness of
the cusion layer
[m]
[1] Schubert, M., Faber, M.H., Beurteilung von Risiken
und Kriterien zur Festlegung akzeptierter Risiken in Fol -
ge aussergewöhnlicher Einwirkungen bei Kunst bau ten,
ASTRA Bericht 616, ASTRA, Bern, Switzerland.
[2] Schellenberg, K. (2008), On the Design of Rockfall
Protection Galleries, Dissertation ETH No. 17924,
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Zürich,
Switzerland.
Annual failure
probability of
the gallery
Thickness of
the slab
[m]
Bayes’sches Netz zur Berechnung der jährlichen Ver sa -
gens wahrscheinlichkeit der Steinschlaggalerie.
Baysian Network to assess the probability of annual probability
of failure of a rockfall gallery.
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