Murgänge - Geobrugg AG
Murgänge - Geobrugg AG
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Flexible Ringnetzbarrieren als<br />
Murgangsperren: Die wirtschaftliche<br />
Lösung.<br />
Murgang-Barrieren von<br />
<strong>Geobrugg</strong>:<br />
- massive Verkürzung der Bauzeit<br />
- Kosteneinsparung von 30 bis<br />
50 % gegenüber Betonbauwerken<br />
- naturnahe Lösungen, die sich<br />
optisch ins Landschaftsbild<br />
einfügen<br />
- von der Eidg. Forschungsanstalt<br />
für Wald, Schnee und Landschaft<br />
(WSL) in Feldversuchen<br />
getestet<br />
- einstufi ge Barrieren für Ereignisse<br />
von bis zu 1000 m3 ,<br />
mehrstufi ge Barrieren für Ereignisse<br />
von mehreren 1000 m3 1
2<br />
<strong>Murgänge</strong>: Die Ursachen – und wie<br />
sich ihre Auswirkungen in Grenzen<br />
halten lassen.<br />
Ein Murgang ist ein schnell fliessendes Gemisch aus Wasser<br />
und einem hohen Anteil an Feststoffen (Steine, Blöcke,<br />
Geröll, Holz), das sich in Gerinnen wellenförmig talwärts<br />
bewegt. <strong>Murgänge</strong> haben ein Zerstörungspotenzial, das<br />
mit Steinschlag, Lawinen und Hochwasser vergleichbar ist.<br />
Die meist klar definierte Front kann eine Geschwindigkeit<br />
von 2 bis 10 m/s erreichen. Bei grösseren <strong>Murgänge</strong>n<br />
können Geschiebemengen von mehreren 1’000 m3 bis<br />
einigen 10’000 m3 talwärts transportiert werden. Aber<br />
schon die viel häufigeren kleineren <strong>Murgänge</strong> bis zu<br />
1’000 m3 haben eine zerstörerische Kraft.<br />
Wasser<br />
Schwemmholz und<br />
Geschiebe<br />
Hydrostatischer Druck<br />
Murgang<br />
Murdruck mit statischer Last und<br />
dynamischem Impuls<br />
schlammig granular<br />
Steinschlag<br />
Dynamischer Einschlag mit<br />
Masse und Geschwindigkeit<br />
Feinmaterial Blockiges Material<br />
Das Klima als Risikofaktor.<br />
Die Klimaerwärmung führt zum Auftauen hochalpiner<br />
Permafrostböden und Blockgletscher. Dadurch wird mehr<br />
potenziell mobilisierbares Material freigesetzt, was<br />
voraussichtlich zu einem Anstieg von Murgangereignissen<br />
führen wird. Auch extrem starke, regionale Niederschläge,<br />
die vermehrt zu beobachten sind, können <strong>Murgänge</strong><br />
auslösen. Ausserdem treten in gewissen Regionen der<br />
Welt nach längeren Trockenperioden immer häufiger<br />
Buschbrände auf (z.B. Kalifornien). Dabei verbrennt die<br />
ganze Vegetation. Kommt es auf der Erosionsfläche zu<br />
grossen Niederschlägen, werden die Hänge instabil: Das<br />
Material rutscht in die Gerinne und kann sich zu<br />
<strong>Murgänge</strong>n entwickeln.
Murgang-Schutzsysteme:<br />
Ein Vergleich von zwei verschiedenen<br />
Methoden<br />
Flexible Ringnetzbarrieren…<br />
…halten hohen statischen und dynamischen Belastungen<br />
stand. Sie lassen sich mit wenig Material- und Arbeitsaufwand<br />
installieren, was massiv Kosten und Bauzeit<br />
einspart.<br />
Herkömmliche Systeme…<br />
…eignen sich, um Wasser von Geröll zu trennen, sind<br />
aber nicht flexibel und können von grösseren Felsbrocken<br />
beschädigt werden. Die Verankerungen in den Flanken<br />
sind aufwändig und teuer. Die sehr schweren Bauteile<br />
erfordern massive Fundamente, die in unwegsamem<br />
Gelände nur mit grossem Aufwand erstellt werden<br />
können.<br />
Bild: Herzog Ingenieure <strong>AG</strong>, Davos CH<br />
3
4<br />
Unsere fl exiblen Ringnetzbarrieren:<br />
Zwei Systemtypen für alle Fälle.<br />
Je nach Gerinnebeschaffenheit und Projekt realisieren<br />
wir die Murgang-Barriere mit zwei unterschiedlichen Systemtypen.<br />
Bei beiden ermöglicht der Basisdurchlass im<br />
Normalfall einen ungehinderten Wasserabfluss. Wird die<br />
Barriere nach einem Ereignis überströmt, gewährleistet<br />
die flügelförmige Anordnung der oberen Tragseile eine<br />
klar definierte Abflusssektion.<br />
bo = max. 15 m<br />
Abrasionsschutz<br />
bo = max. 25 m<br />
Abrasionsschutz<br />
VX-Barriere: Für engere<br />
V-Einschnitte.<br />
Bei kleineren Wildbächen verankern wir die Murgang-<br />
Barriere ohne Stützen mit Spiralseilankern oder Selbstbohrankern<br />
mit flexiblen Ankerköpfen in den Gerinneflanken.<br />
Das Ringnetz wird mit Schäkeln an den oberen<br />
und unteren Tragseilen aufgehängt, die mit Bremsringen<br />
ausgerüstet sind. Dieser Verbauungstyp ist für eine<br />
Spannweite bis ca. 15 m und eine Bauhöhe bis zu 6 m<br />
geeignet.<br />
UX-Barriere: Für breitere<br />
U-förmige Gerinne.<br />
Die Murgang-Barriere für grössere Wildbäche wird vorzugsweise<br />
über zwei Stützen ins Gerinnebett verankert<br />
– ebenfalls mit Spiralseilankern oder über flexible<br />
Ankerköpfe. Dieser Verbauungstyp eignet sich für Spannweiten<br />
bis ca. 25 m und eine Bauhöhe bis zu 6 m.
Durchdachte Details, die als<br />
Gesamtsystem funktionieren.<br />
Jede Kette ist bekanntlich nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Deshalb haben wir unsere flexiblen Ringnetzbarrieren<br />
als ein System von Komponenten entwickelt, die sich funktionell perfekt ergänzen. Unsere Murgang-Barrieren wurden<br />
als Gesamtsystem in 1:1-Murgangversuchen getestet und haben dabei ihre Funktionstüchtigkeit bewiesen.<br />
Das ROCCO ® -Ringnetz<br />
Die Schutzwirkung der ROCCO ® -Ringnetze aus hoch festem<br />
Stahldraht basiert auf über 55 Jahren kontinuierlicher<br />
Forschung: Erkenntnisse, die wir aus Feldtests und<br />
in Zusammenarbeit mit internationalen Institutionen<br />
gewonnen haben, sind in die Entwicklung eingeflossen.<br />
Das Resultat überzeugt: Dank ihres elastisch-plastischen<br />
Verhaltens absorbieren ROCCO ® -Ringnetze selber Energie<br />
und beanspruchen dadurch die Verankerungen weniger.<br />
Der Spiralseilanker<br />
Was sich biegen kann, bricht nicht: Der Kopf unserer<br />
Anker ist flexibel und deshalb schlagunempfindlich. Das<br />
Spiralseil besteht aus Stahldrähten mit einer Festigkeit<br />
von 1’770 N/mm2 . Unsere Spiralseilanker sind herkömmlichen<br />
Ankern überlegen – nicht zuletzt, weil sie<br />
sich auch für die Einleitung von Kräften in Zugrichtungen<br />
eignen, die ohne Verlust an Tragfähigkeit um bis zu 30<br />
Grad von der Bohrlochachse abweichen können.<br />
Der Bremsring<br />
In die Trag- und Randseile werden Bremsringe eingebaut.<br />
Bei grösseren Ereignissen werden die Bremsringe aktiviert<br />
und bauen so, ohne die Seile zu verletzen, Energien<br />
aus dem Ringnetz ab. Die Seilbruchlast wird durch die<br />
Aktivierung der Bremsen nicht gemindert, sodass die<br />
spezifische Kraft-Weg-Charakteristik voll genutzt werden<br />
kann.<br />
Selbstbohranker mit <strong>Geobrugg</strong><br />
FLEX-Kopf<br />
Der FLEX-Kopf nimmt Zug- und Biegekräfte nach<br />
dem gleichen Prinzip auf wie der Kopf der <strong>Geobrugg</strong>-<br />
Spiralseilanker. Er ist schlagunempfindlich und lässt sich<br />
an handelsübliche Selbstbohranker montieren. Für den<br />
Übergang vom Stabanker zum FLEX-Kopf ist ein Betonfundament<br />
erforderlich.<br />
Der Abrasionsschutz<br />
Um die oberen Tragseile gegen die abrasive Wirkung<br />
von Geschiebe und Geröll zu schützen, verkleiden wir<br />
sie mit Winkelprofilen aus dickwandigem Stahl. Diese<br />
Schutzelemente lassen sich bei Abnutzung auf einfache<br />
Art auswechseln.<br />
Die Stützen<br />
Für UX-Barrieren verwenden wir Stützen vom Typ HEB,<br />
die über ein Gelenk auf eine Grundplatte montiert werden.<br />
Sie haben die Aufgabe, die Seile zu führen, an denen<br />
das Ringnetz aufgehängt ist. Um diese Tragseile zu<br />
schonen, sind die entsprechenden Führungen gerundet<br />
ausgeführt.<br />
5
6<br />
Die Einsatzmöglichkeiten decken zahl-<br />
reiche Anwendungsgebiete ab.<br />
1) Einzelbarriere zum Rückhalt<br />
von kleineren <strong>Murgänge</strong>n<br />
Problemstellung (Engler, Meiringen CH):<br />
Im oberen Einzugsgebiet, einem alten Bergsturzgebiet<br />
mit schiefrigem Untergrund, führen Bewegungsaktivitäten<br />
zu kleineren Rutschungen und <strong>Murgänge</strong>n, die den<br />
Siedlungsrand und das Spital von Meiringen gefährden.<br />
Es muss sowohl der energiereiche Murstrom im sehr steilen<br />
Gelände gebremst, als auch Rückhaltevolumen für<br />
das mobilisierte Material geschaffen werden.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Gerinneabwärts wurde, bei guter Zugänglichkeit und<br />
flacherer Neigung, eine UX-Einzelbarriere mit einer Kapazität<br />
von 700 m3 installiert, welche ein mögliches Ereignis<br />
vollständig zurückhält. Eine zweite Ringnetzbarriere<br />
im steilen Gelände vor der eigentlichen Einzelbarriere<br />
bremst die Energie der Murgangfront.<br />
1
2) Multilevel Murgang-Barriere<br />
zum Rückhalt von grösseren<br />
<strong>Murgänge</strong>n<br />
Problemstellung (Milibach, Meiringen CH):<br />
2005 mobilisierten sich im Einzugsgebiet des Milibachs<br />
ca. 13‘000 m3 schiefriges Material, welches durch die<br />
Murstrom-Erosionsleistung bis ins Tal auf rund 40‘000 m3 anwuchs. Die Übersaarung in Reuti und Meiringen führte<br />
zu enormen Schäden. Eine schnell und einfach zu installierende<br />
Schutzmassnahme soll sich unauffällig in die<br />
touristisch genutzte Region einfügen.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Installation von 13 hintereinander angeordneten Murgangbarrieren<br />
im Einzugsgebiet mit einem Gesamtrückhaltevolumen<br />
von ca. 12‘000 m3 . Die oberste Murgangbarriere<br />
wurde mit einem überdimensionierten Ringnetz<br />
als Murbrecher zum Abbremsen der Murgangfront ausgerüstet.<br />
Zufahrten und Deponiestandorte ermöglichen<br />
die einfache, effiziente Entleerung nach einem Ereignis.<br />
3) Murbrecher zum Abbremsen<br />
der Murgangfront<br />
Problemstellung (Engler, Hasliberg CH):<br />
Vorgelagert vor einer Barriere; Brechen der Murgangfront<br />
in sehr steilem Gelände ohne grösseren Materialrückhalt.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Installation einer speziell konzipierten Murgang-Barriere<br />
mit stärkerem Ringnetz, zusätzlichen Tragseilen und<br />
Brems ringen zur gezielten Energieabsorbtion der Murgangfront.<br />
4) Schutz vor Verklausung von<br />
Durchlässen<br />
Problemstellung (Gaviota-Pass, Kalifornien USA):<br />
Durch Verklausung wurde die Passstrasse überflutet und<br />
blockiert. Angepasst auf die Korngrösse, soll das Murgangmaterial<br />
vor dem Durchlass zurückgehalten werden.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Installation einer Ringnetzbarriere direkt vor den Durchlass,<br />
welche Festmaterial zurückhält und wässriges Feinmaterial<br />
durchströmen und abfliessen lässt. Bei drei<br />
Murgangereignissen wurde das Material zurückgehalten,<br />
ohne den Durchfahrtverkehr zu beeinträchtigen. Ausgebaggert<br />
konnte die Barriere jeweils weiterverwendet<br />
werden.<br />
2<br />
3<br />
4<br />
7
8<br />
5) Ausleitbauwerk eines Geschiebesammlers<br />
Problemstellung (Schlucher Rüfe, Malbun FL):<br />
Eine bestehende Betonschwelle ist durch Ergänzung mit<br />
einer Ringnetzsperre zum Murgang- und Geschieberückhalt<br />
zu erweitern. Dabei soll der gewählte Basisdurchlass<br />
den normalen Hochwasserdurchfluss ermöglichen und erst<br />
beim Murgang anspringen.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Aufschüttung eines beidseitigen Damms mit Betonflanken<br />
zur Verankerung der Ringnetzbarriere. Dank des<br />
variabel wählbaren Basisdurchlasses liessen sich Materialrückhalt<br />
und Abflusskapazität gezielt aufeinander<br />
abstimmen.<br />
5
6) Umleitbauwerk zur Korrektur<br />
des Gerinneverlaufs<br />
Problemstellung (Schwelle 25, Illgraben CH):<br />
<strong>Murgänge</strong> und Hochwasser umflossen die vorhandene<br />
Betonsperre und erodierten zunehmend Material an den<br />
Böschungsflanken. Es bestand die Gefahr weiterer Erosion<br />
und der Verlagerung des Gerinneabflusses.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Bau einer ersten Ringnetzbarriere im Durchflussbereich<br />
zwischen Betonsperre und erodierter Böschung. Nach der<br />
natürlichen Verfüllung mit Murgangmaterial erfolgte die<br />
Installation einer zweiten Ringnetzbarriere mit schräger,<br />
oberer Seilführung, welche Hochwasser und Murgang<br />
wieder über die Betonsperre lenkt.<br />
7) Schutz gegen Auskolken und<br />
Erosion<br />
Problemstellung (Merdenson CH):<br />
Permanenter Wasser- und Murgangüberfall hatte den<br />
Fuss der Betonsperre ausgekolkt. Dieser soll geschützt<br />
und die Standsicherheit der Mauer erhalten werden – mit<br />
einem Bauwerk, welches Murgangmaterial so einstaut,<br />
dass der Wasser- und Materialüberfall auf dessen Rückhaltekegel<br />
trifft.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Bau einer Ringnetzbarriere 5 bis 10 m vor der Betonsperre.<br />
Das Ringnetz bleibt nach dem Rückhalten des Murgangmaterials<br />
permanent hinterfüllt im Gerinne und<br />
schützt so den Mauerfuss.<br />
8) Erosionsschutz der Gerinnefl<br />
anken<br />
Problemstellung (Merdenson CH):<br />
Erosion durch Hochwasser und <strong>Murgänge</strong> im Gerinne und<br />
an seinen Flanken. Zwei Sperren sollen die Sohle füllen<br />
und so die Flanken stabilisieren.<br />
<strong>Geobrugg</strong>-Lösung:<br />
Individuelle Bemessung von zwei Ringnetzbarrieren, welche<br />
verfüllt bleiben. Ein Abrasionsschutz schützt das obere<br />
Tragseil beim Überströmen. Mit den Sperren wurde eine<br />
Abflachung der Gerinneneigung und eine Anhebung der<br />
Energielinie erzielt. Die Sperren werden regelmässig<br />
überwacht.<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9
10<br />
Wie lassen sich 1000 m 3<br />
pro Barriere aufhalten?<br />
In Zusammenarbeit mit namhaften Institutionen wie der<br />
Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft<br />
(WSL) wurden umfangreiche Labor- und Feldtests durchgeführt.<br />
Sie erbrachten den Nachweis, dass einstufige<br />
Ringnetzbarrieren von <strong>Geobrugg</strong> bis 1’000 m3 zurückhalten<br />
können.<br />
Die Versuchsanlage im Illgraben<br />
(Kanton Wallis / Schweiz)<br />
Der Illgraben ist mit durchschnittlich vier bis sechs <strong>Murgänge</strong>n<br />
pro Jahr eines der aktivsten Murganggerinne in<br />
den Schweizer Alpen. Seit 2000 wird es von der WSL überwacht:<br />
Geophone messen die Fortbewegungsgeschwindigkeit<br />
eines Murgangs. Zur Ermittlung der Fliesshöhe sind<br />
zusätzlich Laser installiert. Eine Murgangwaage liefert Informationen<br />
über Gewicht und Dichte von Mur gängen.<br />
Videokameras zeichnen Interaktionen des Mur gangs mit<br />
der Barriere auf und Kraftmessdosen ermitteln die Belastung<br />
der Tragseile während des Murgangereignisses.<br />
Überströmen von fl exiblen<br />
Ringnetzbarrieren…<br />
Ende April 2006 wurde im Illgraben die Versuchsbarriere,<br />
einschliesslich der im Flussbett nötigen Erdarbeiten, innerhalb<br />
einer Woche eingebaut. Bereits am 18. Mai 2006<br />
hielt diese Barriere einen Murgang von ca. 1000 m3 auf.<br />
Nach ihrer Verfüllung wurde sie bis Oktober von fünf weiteren<br />
<strong>Murgänge</strong>n mit mehreren 10000 m3 unbeschadet<br />
überströmt (siehe Bilderfolge am Seitenende).<br />
…als Nachweis für mehrstufi ge<br />
Ringnetzbarrieren<br />
Mit diesen Überströmereignissen wurde nachgewiesen,<br />
dass mehrstufig angeordnete Ringnetzbarrieren auch<br />
weit grössere Kubaturen mit Fliessgeschwindigkeiten bis<br />
6 m/s erfolgreich bewältigen können. Bestätigt hat das<br />
auch die Auswertung eines Murgangereignisses im Gerinne<br />
Merdenson (Kanton Wallis / Schweiz), wo eine Kaskade<br />
von drei Murgang-Barrieren installiert ist.<br />
Die flexible Ringnetzbarriere von <strong>Geobrugg</strong> kurz nach der Montage (oben) und nach dem sechsten Murgang (unten):<br />
Sie hat die Belastungsprobe in jeder Hinsicht bestanden.
Nur ausreichende Dimensionierung<br />
gewährleistet einwandfreie Funktion.<br />
Bei Murgangsperren handelt es sich um starke Systeme,<br />
die den enormen Kräften von <strong>Murgänge</strong>n standhalten<br />
können. Richtig dimensionierte flexible Ringnetz barrieren<br />
bilden ein wirksames, multifunktionales Rückhaltesystem.<br />
Um es auf die zu erwartenden Ereignisse und die<br />
topographischen Gegebenheiten abzustimmen, haben wir<br />
gemeinsam mit der WSL zwei Programme entwickelt:<br />
Die Bemessungssoftware DEBFLOW basiert auf Erfahrungen<br />
und Testergebnissen aus Dutzenden von Feld- und<br />
Laborversuchen. Sie ist für unsere Kunden übrigens auf<br />
Anfrage online zugänglich.<br />
Mit der Software FARO verfügen wir über ein ausgereiftes<br />
Simulationsprogramm: Mit ihm lässt sich nicht<br />
nur die Auswirkung von <strong>Murgänge</strong>n auf eine bestimmte<br />
Systemkonfiguration simulieren, sondern auch die Belastung<br />
durch Steinschlag, Lawinen oder Schneerutsche<br />
ermitteln.<br />
Zustand 1: Der erste Wellenstoss trifft auf das<br />
Ringnetz mit Basisdurchlass.<br />
Die Murgangfront erreicht das installierte Ringnetz. Auf<br />
das untere Tragseil wirken der hydrostatische Druck (Phyd)<br />
und ein dynamischer Anteil, der sich über die Fliesshöhe<br />
(hfl) verteilt. Er ist von Geschwindigkeit, Dichte und Art des<br />
Murgangs abhängig.<br />
Zustand 2: Über den gestoppten ersten Wellenstoss<br />
schiebt sich der zweite mit Fliesshöhe hfl.<br />
Der hydrostatische Druck (Phyd) wirkt jetzt über die Füllstandshöhe<br />
2*hfl. Die dynamische Komponente wandert<br />
mit dem zweiten Stoss in dessen Einflussbereich nach<br />
oben. Die Auflast des zweiten Stosses drainiert das Material<br />
des ersten.<br />
Zustand 3: Ein weiterer Wellenstoss füllt das<br />
Netz.<br />
Die Gesamtzahl der Wellenstösse, bis das Netz gefüllt ist,<br />
hängt von der Fliesshöhe und der Höhe der Ringnetzbarriere<br />
ab. Der Ablauf bleibt derselbe wie bei Zustand 1 und<br />
2: Die nächste Welle schiebt sich über das bereits gestoppte<br />
Material. Der hydrostatische Druck (Phyd) wirkt über die<br />
Füllhöhe und der dynamische Stoss über die Fliesshöhe<br />
(hfl) der dritten Welle. Der hydrostatische Druck mindert<br />
sich je nach Materialbeschaffenheit, Entwässerungsverhalten<br />
und Auffüllzeit langsam ab und nähert sich dem<br />
aktiven Erddruck an.<br />
Überströmen: Der nächste Schub überfliesst<br />
das gefüllte Netz. Er wirkt mit der Auflast des<br />
Murgangs und seiner Schubkraft T auf das<br />
Ringnetz.<br />
Beim Überströmen wirkt kein Druckstoss mehr auf das<br />
Netz. Das Gewicht des überströmenden Murgangs und<br />
die Scherkraft beeinflussen das zurückgehaltene Material:<br />
Der hydrostatische Druck wirkt mit einer zusätzlichen<br />
Komponente aus der Scherkraft und der Auflast des Murgangs<br />
( +Phyd). Je nach Entwässerungsverhalten des<br />
Materials und Dauer des Auffüllvorgangs kann sich der<br />
hydrostatische Druck abmindern (siehe blau gepunktete<br />
Linie).<br />
Zustand 1<br />
h fl<br />
hfl<br />
Zustand 2 Das obere Tragseil wandert schräg<br />
nach vorne, das untere Tragseil<br />
wandert nach unten<br />
Zustand 3<br />
Überströmen<br />
T<br />
h fl<br />
u<br />
Material gestoppt,<br />
wird drainiert<br />
u<br />
h fl<br />
Material gestoppt,<br />
wird drainiert<br />
Material gestoppt,<br />
wird drainiert<br />
Ringnetz<br />
Ringnetz<br />
Wasser<br />
Ringnetz<br />
Wasser<br />
Wasser<br />
P hyd<br />
Resthöhe Ringnetz<br />
P hyd<br />
P hyd<br />
h fl<br />
+ P hyd<br />
P<br />
h fl<br />
h fl<br />
P<br />
P<br />
11
12<br />
Auch als Schwemmholz- oder<br />
Geschiebe-Barriere geeignet.<br />
In seiner einfachsten Ausführung – nämlich ohne Bremsringe<br />
– ist das <strong>Geobrugg</strong>-System geradezu als Barriere<br />
gegen Schwemmholz oder Geschiebe prädestiniert. Warum?<br />
Weil bei dieser Anwendungsform nur eine statische<br />
Belastung auftritt. Bestätigt haben das unter anderem<br />
Versuche, welche die Technische Universität München in<br />
Füssen/Deutschland durchführte.<br />
Versuche<br />
Die Bemessung von flexiblen Ringnetzen für Geschiebe<br />
und Schwemmholz basiert auf ausführlichen Modell- und<br />
1:1-Feldversuchen an der TU München (Rimböck, 2002).<br />
Die 18 Feldversuche fanden aufbauend auf ausführlichen<br />
Laborversuchen im Lobenbachtal in Halblech bei Füssen<br />
statt. Ähnlich wie bei den Versuchen für Murgang-Barrieren<br />
wurden die Seilkräfte beim Aufprall und beim weiteren<br />
Auffüllen von ausgelöstem Schwemmholz gemessen.<br />
Bei den Versuchen konnten Durchflüsse zwischen 5 und<br />
30 m3 /s abgedeckt werden.<br />
Ergebnisse<br />
Der Auffüllvorgang wurde bei den durchgeführten Laborversuchen<br />
im Detail beobachtet. Zuerst verhakt sich das<br />
Holz an den unteren Tragseilen und füllt das Netz an-<br />
hB = Höhe Netz<br />
hU = Abflusshöhe im Unterwasser<br />
WO = Oberwasserdruck<br />
WU = Unterwasserdruck<br />
Phyd Wo Aufstau<br />
Ringnetz<br />
h u<br />
h B<br />
W u
schliessend von unten nach oben auf. Gleichzeitig bildet<br />
sich horizontal ein teppichartiger Rückstau des Schwemmholzes<br />
(nach oberstrom). Das zurückgehaltene Holz stellt<br />
für die Strömung einen Widerstand dar, wodurch am Netz<br />
ein Aufstau mit der Höhe hB entsteht.<br />
Die statischen Lasten wurden in den Versuchen nach dem<br />
Einstoss des gesamten Schwemmholzes und nach Abschluss<br />
sämtlicher Umlagerungen bestimmt. Ein möglicher<br />
Berechnungsansatz der Netzkraft ist mittels der<br />
Differenz der hydrostatischen Wasserdrücke im Ober-<br />
(WO) und Unterwasser (WU) in nebenstehender Abbildung<br />
dargestellt. Verglichen mit den Messwerten aus den 1:1-<br />
Feldversuchen liegt der Bemessungssatz – aufgrund der<br />
Durchlässigkeit des Ringnetzes – über der effektiv gemessenen<br />
Belastung. Zudem haben die Feldversuche<br />
bestätigt, dass die dynamischen Lasten beim Anprall von<br />
Holz im Vergleich zu den hohen statischen Lasten der<br />
Holzverklausung und des durchströmenden Wassers gering<br />
sind: Sie waren bei den Versuchen rund fünfmal<br />
kleiner als die statischen.<br />
13
14<br />
Langlebigkeit<br />
und Wartunsfreundlichkeit:<br />
Zwei entscheidende Aspekte.<br />
Dauerhaftigkeit…<br />
Flexible Ringnetzbarrieren stehen in ungefülltem Zustand<br />
im Gerinne und stellen Rückhalteraum zur Verfügung,<br />
der grosse Mengen von Murgangmaterial stoppen<br />
kann. Weil in dieser «Wartephase» weder Wasser noch<br />
Geschiebe über oder durch die Sperren fliesst, sind sie<br />
grundsätzlich ebenso langlebig wie Steinschlag- und<br />
Lawinenverbauungen.<br />
…dank hervorragendem Schutz<br />
gegen Korrosion…<br />
Im Hinblick auf eine hohe Lebensdauer und Resistenz<br />
gegen die lokale Korrosivität liefern wir alle Stahlkomponenten<br />
feuerverzinkt. Die Seile und Netze sind mit der<br />
Zink/Aluminium-Beschichtung GEOBRUGG SUPERCOA-<br />
TING ® versehen. Diese verbessert die Lebensdauer im<br />
Vergleich zu herkömmlich verzinkten Seilen und Drähten<br />
um mindestens das Dreifache.<br />
…und gegen Abrasion.<br />
Um sicherzustellen, dass die Barriere im Ereignisfall die<br />
Massen aufhalten kann und beim Überströmen nicht beschädigt<br />
wird, rüsten wir die oberen Tragseile mit so genannten<br />
Abrasionsschutzprofilen aus. Sie verhindern,<br />
dass an den Tragseilen und Netzen eine Abrasion (Schleifpapierwirkung)<br />
stattfinden kann. Unsere Profile sind aus<br />
dickwandigem Stahl hergestellt, der Abtrag zulässt. Zudem<br />
können sie einfach modulartig ersetzt werden.<br />
Bleiben Sperren über längere Zeit verfüllt, muss sichergestellt<br />
werden, dass Wasser, Geschiebe oder weitere<br />
<strong>Murgänge</strong> nur über geschützte Teile wie die Abrasionsprofile<br />
fliessen. In jedem Falle sind solche Sperren periodisch<br />
zu inspizieren.<br />
Nach einem Ereignis…<br />
Barrieren, die einen Murgang zurückgehalten haben,<br />
müssen inspiziert, entleert und gewartet werden, um das<br />
Rückhaltevolumen wieder bereitzustellen und zu sichern.<br />
Dabei sind vor allem der Abtransport des Materials und<br />
seine Ablagerung zu planen, da dies den grössten Teil des<br />
Zeit- und Kostenaufwandes verursacht. Der allfällige Abund<br />
Wiederaufbau der Sperre fällt erfahrungsgemäss<br />
weit weniger ins Gewicht.<br />
…entleeren und unterhalten.<br />
Meist ist mit sehr standfestem Material hinter der Barriere<br />
zu rechnen, da sich dieses während des Ereignisses<br />
verdichtet. Am einfachsten ist die Entleerung, wenn der<br />
Ablagerungskegel von hinten zugänglich ist: So lässt sich<br />
das Material ausbaggern, ohne die Sperre abzubauen. Ist<br />
dies nicht möglich, kann die Barriere stufenweise abgebaut,<br />
das Material ausgebaggert und die Sperre wieder<br />
aufgebaut werden.<br />
Als Unterhaltselemente gelten vor allem die Bremsringe:<br />
Sie sind nach Ereignissen zu prüfen und allenfalls zu ersetzen.<br />
Weiter empfehlen wir, Netze und Seile auf ihre<br />
Funktionstauglichkeit zu prüfen.
Was für Auftraggeber, Planer<br />
und Bauunternehmer ausschlaggebend<br />
ist.<br />
Leichte und einfache Montage<br />
- Das Material wird vorkonfektioniert geliefert und<br />
lässt sich mit dem Helikopter auch in schwer erreichbares<br />
Gelände fliegen.<br />
- Die Installation erfordert keine schweren Baumaschinen.<br />
- Zur Verankerung genügen eine leichte Bohrlafette<br />
und gewichtssparende Zuganker.<br />
- Das Gerinne muss in der Regel nicht gestaut oder<br />
umgeleitet werden.<br />
- Es ist keine Zufahrtspiste notwendig.<br />
Umweltfreundlichkeit<br />
- Der bauliche und visuelle Eingriff in die Natur<br />
ist minimal und aus der Distanz im Vergleich zu<br />
massiven Bauwerken kaum sichtbar.<br />
- Die CO2-Bilanz ist deutlich besser als bei Betonbauwerken.<br />
- Der Gewässerschutz ist während der Bauphase<br />
gewährleistet.<br />
Wirtschaftlichkeit<br />
- Der Investition steht im Ereignisfall eine substanzielle<br />
Schadensreduktion gegenüber.<br />
- Lieferung und Montage sind 30 bis 50 % kosten -<br />
günstiger als bei Betonbauwerken.<br />
Leistungsnachweis / ingenieurmässige<br />
Dimensionierung<br />
- Die WSL hat die Eingangsparameter in einem<br />
Forschungsprojekt mit realen Murgangereignissen<br />
und in einer Reihe von Laborversuchen ermittelt.<br />
- Unsere Online-Bemessungssoftware DEBFLOW<br />
ermöglicht eine risiko- und projektbezogene<br />
Planung, das Programm FARO eine realistische<br />
Ernstfallsimulation.<br />
Hohe Lebensdauer<br />
- Das Korrosionsschutzkonzept GEOBRUGG SUPER -<br />
COA TING ® für Seile und Ringnetze, die Feuerverzinkung<br />
der Stützen, Grundplatten und Bremsringe<br />
sowie der auswechselbare Abrasionsschutz<br />
gewähr leisten Langlebigkeit.<br />
Einfache Wartung nach<br />
Ereignissen<br />
- Aufgestautes Geröll/Geschiebe kann einfach ausgebaggert<br />
oder nach Ablegen des Ringnetzes manuell<br />
entfernt werden.<br />
- Eine hinterfüllte Barriere kann allenfalls als Schwelle<br />
stehen bleiben.<br />
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Die Systemvarianten auf einen Blick<br />
Murgang-Barrieren ohne Stützen<br />
Typ VX060L-H4 VX080-H4 VX140-H4 VX100-H6 VX160-H6<br />
Bauhöhe 2 - 4 m 2 - 4 m 2 - 4 m 5 - 6 m 5 - 6 m<br />
Spannweite bis 10 m bis 15 m bis 15 m bis 15 m bis 15 m<br />
Murgang-Barrieren mit Stützen<br />
Typ UX100-H4 UX160-H4 UX120-H6 UX180-H6<br />
Bauhöhe 2 - 4 m 2 - 4 m 5 - 6 m 5 - 6 m<br />
Spannweite bis 25 m bis 25 m bis 25 m bis 25 m<br />
VX/UX 060-180 …= Widerstand gegen Murdruck und Impuls während Stopp-, Auffüll- und Überströmprozess<br />
VX/UX … H4/H6 = maximale Bauhöhe in Metern<br />
<strong>Geobrugg</strong> als zuverlässiger<br />
Partner<br />
Aufgabe unserer Ingenieure und Partner ist es, das Problem<br />
gemeinsam mit Ihnen und in Zusammenarbeit mit<br />
lokalen Ingenieurbüros im Detail zu analysieren und dann<br />
Lösungen aufzuzeigen. Minutiöse Planung ist allerdings<br />
nicht das einzige, was Sie von uns erwarten dürfen: Weil<br />
wir auf drei Kontinenten eigene Produktionsstätten<br />
betreiben, können wir nicht nur kurze Lieferwege und<br />
-fristen, sondern auch eine optimale Kundenbetreuung<br />
vor Ort sicherstellen. Im Hinblick auf eine reibungslose<br />
Ausführung liefern wir die Systemkomponenten vorkon-<br />
fektioniert und deutlich beschriftet auf die Baustelle. Dort<br />
unterstützen wir Sie dann, wenn erwünscht, auch fachlich<br />
– von der Installation bis zur Abnahme des Bauwerks.<br />
Zum Thema «Produktehaftung»<br />
Steinschlag, Rutschungen, <strong>Murgänge</strong> und Lawinen sind<br />
Naturereignisse und entsprechend unberechenbar. Es ist<br />
deshalb unmöglich, mit wissenschaftlichen Methoden<br />
absolute Sicherheit für Personen und Sachwerte zu ermitteln<br />
bzw. zu garantieren. Das heisst: Zur Gewährleistung<br />
der angestrebten Sicherheit ist es unerlässlich, Schutzsysteme<br />
regelmässig und in geeignetem Ausmass zu über-<br />
wachen und zu warten. Zudem können Ereignisse, die<br />
die ingenieurmässig berechnete Aufnahmefähigkeit des<br />
Systems übersteigen, Nichtverwenden der Originalteile<br />
oder Korrosion (z.B. durch Umweltverschmutzung oder<br />
sonstige Fremdeinflüsse) den Schutzgrad vermindern.<br />
<strong>Geobrugg</strong> <strong>AG</strong><br />
Geohazard Solutions<br />
Aachstrasse 11 CH-8590 Romanshorn<br />
Tel. +41 71 466 81 55 Fax +41 71 466 81 50<br />
www.geobrugg.com info@geobrugg.com<br />
Ein Unternehmen der Gruppe BRUGG<br />
Zertifi ziert nach ISO 9001<br />
1.103.01.DE.0906/1000