IBK Jahresbericht 2004-2006 - Institut für Baustatik und Konstruktion ...

LEHRE
Diplomarbeit WS 2005/2006
Entwicklung eines Programms zur probabilistischen
Modellierung von Steinschlagereignissen
Leitung:
Assistent:
Prof. Dr. M.H. Faber
M. Schubert.
In alpinen Gebieten sind sowohl Infrastrukturbauten
als auch Personen der Gefahr des Steinschlags
ausgesetzt. Um den Menschen zu schützen und die
Bauwerke sowohl technisch als auch ökonomisch
sinnvoll zu dimensionieren, ist eine adäquate
Grundlage nötig. Steinfallprozesse sind schwer vorherzusagen
und unterliegen vielen Unsicherheiten.
Der Steinschlagprozess kann in den Ablöseund
den Fallprozess unterteilt werden. Die Beschreibung
des Fallprozesses kann bereits durch
physikalische Modelle genügend gut beschrieben
werden.
Der Ablöseprozess wird dabei hingegen meist
vernachlässigt. In diesem Diplomprojekt wurde von
Claudio Isler versucht, die Modellierung des Ablöseprozesses
als Zufallsprozess in das bestehende
Programm Rockslide zu implementieren [1]. Die
Modellierung des Ablöseprozesses berücksichtigt
Expertenwissen und Erfahrungen mit den inhärenten
Unsicherheiten [2].
Es wurde gezeigt, dass sich unter Verwendung
einer Monte-Carlo-Simulation solche Ansätze zur
Beschreibung des Ablöseprozesses in bestehende
Programme implementieren lassen.
Ein Fokus wurde in dieser Arbeit auf die Eingabe
und die Berücksichtigung der Unsicherheiten in
geologischen Gutachten gelegt.
Um die Ausgabe der Daten aus dem Programm
Rockslide zu verarbeiten und Bemessungslasten abzuleiten,
sind weitere Arbeiten notwendig.
Steinschlaggefährdungen können nach ihrer Frequenz
[N/t] und der Grösse des Ereignisses (z.B. Ablösevolumen
[Vi]) klassifiziert werden. Unter Berücksichtigung
der Unsicherheiten in den Schätzungen (σ) lässt sich die
Überschreitungshäufigkeit für Steinschlagereignisse
modellieren und in den Prozess mit einbeziehen.
[1] Kister, B.; Heldner, C.; Ettlin, A., (2005): Der Einsatz
numerischer Berechnungsverfahren zur Simulation der
Steinschlagproblematik. Luzerner Baukolloquium –
Geotechnik.
[2] Schubert M., Straub D., et al. (2005). Reliability of
rock-fall protection galleries - A case study with a special
focus on the uncertainty modeling. Proceedings of
ICOSSAR’05, June 19-23, 2005, Rome, Italy.
Das Programm Rockslide [1] ermöglicht es digitale Höhenmodelle
des Perimeters einzulesen. Die zur Verfügung
stehenden Höhenmodelle bestimmen den Detaillierungsgrad.
Die Informationen über die Oberfläche bestimmen
massgeblich den physikalischen Fallprozess und können
für jede definierte Höhenkoordinate angegeben werden.
Die Restitutionsfaktoren, die den Energieverlust beim
Aufprall bestimmen, können probabilistisch modelliert
werden. So können bei detaillierter Analyse der Oberflächen
die Unsicherheiten reduziert werden.
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