Key words
(German)
|
Steinschlagschutzgalerien, Eindeckung, Tragwerksdynamik, Diskrete-Elemente-Methode, Experimente, Wahrscheinlichkeit
|
Key words
(English)
|
rockfall protection gallery, cushion material, structural dynamics, discrete-element-method, experiments, probability
|
Short description
(German)
|
Der Schwerpunkt dieser Forschungsarbeit liegt auf numerischen, experimentellen und probabilistischen Untersuchungen. Anhand der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) wird angestrebt, das Verhalten des Eindeckungsmaterials bei einem Steinaufprall zu simulieren. Das Ziel der DEM-Analyse ist ein besseres Verständnis des Verlaufs der Last-Zeitfunktion und der zeitlich variierenden Belastungsfläche. Das DEM-Modell soll mit Versuchsresultaten aus physikalischen Experimenten verifiziert werden. Anhand neuer Erkenntnisse der Einwirkungsseite wird der Einfluss auf die Widerstandsseite untersucht.
Der Grossversuch ist an einer nachgebauten Steinschlagschutzgalerie geplant. Es sollen einerseits einschichtige Eindeckungsmaterialien wie Kies und Sand und andererseits ein dreischichtiges Eindeckungssystem bestehend aus einem Schichtaufbau aus Sand, Stahlbetonplatte und Polystyrol zur Anwendung kommen. Die Hauptpunkte umfassen die kontinuierliche Erfassung des Rissbildes sowie Messungen von Dehnungen im Betonstahl und an der Betonoberfläche, Durchbiegungen und Beschleunigungen des Bauwerkes, den zeitlichen Verlauf der Verzögerung des Steinblocks und die Parameter der Stossbelastung auf der Betonoberfläche. Das Trag- und Verformungsverhalten der Galerie soll bis zum Kollaps untersucht werden. Sobald die am IBK erarbeiteten dynamischen Modelle mit den Grossversuchen verifiziert sind, können probabilistische Berechnungen durchgeführt werden. Mit dem definierten Bemessungskonzept wird die Verletzbarkeit einer Galerie untersucht. Das Ziel liegt darin, wichtige Parameter der Galerien mit Eindeckung in Bezug auf die Versagenswahrscheinlichkeit zu identifizieren und die Modellunsicherheiten abzuschätzen.
|
Short description
(English)
|
The main focus of this research addresses numerical, experimental and probabilistic investigations. With the help of the Discrete-Element-Method (DEM), the behaviour of the cushion material due to rockfall impact shall be simulated. The aim is to provide a better understanding of the characteristics of the load-time-function and the time varying loading area. The DEM-model shall be verified with test results from physical experiments. The influence of new findings with respect to the impact load shall be investigated in order to analyse the resistance of the structure.
The full-scale test is proposed to be carried out on a replicated rockshed. Three cushion systems, sand, gravel and a three-layered system consisting of sand, a reinforced concrete slab and a polystyrene layer, are going to be tested. Emphasis will be placed on the crack propagation, the behaviour of the reinforcing bars, the stress distribution on the concrete plate, and the deceleration of the impacting block. The structural behaviour will be investigated up to failure.
The vulnerability of the rockfall protection gallery shall be investigated with the defined design concept. The aim is to identify different parameters in respect to their failure probability and to evaluate uncertainties of the dynamic model.
|
Project aims
(German)
|
• Weiterentwicklung der am IBK erarbeiteten dynamischen Modelle anhand neuer Erkenntnisse aus experimentellen, numerischen und theoretischen Untersuchungen,
• Erarbeiten von Grundlagen für die Überprüfung und Massnahmenplanung sowie für die Bemessung und die konstruktive Durchbildung von Steinschlagschutzgalerien. Ableitung von relevanten Regeln für die Überprüfungs- und Bemessungspraxis,
• Vergleich der entwickelten Modelle mit Versuchsresultaten, um Modellunschärfen für zukünftige Forschungsarbeiten aufzuzeigen.
Die Forschungsresultate sollen dem praktisch tätigen Ingenieur ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verfügung stellen, anhand dessen eine Aussage über das dynamische Tragwerksverhalten sowohl von bestehenden als auch für neu zu projektierende Steinschlagschutzgalerien gemacht werden kann.
|
Project aims
(English)
|
• Further development of the dynamic models developed at IBK with the help of new scientific findings from experimental, numerical and theoretical research,
• Preparing principles of examination and design of remedial interventions as well as dimensioning and structural design of rockfall protection galleries. Derivation of relevant rules for examination and dimensioning,
• Comparison of the developed models with test results in order to identify the imperfections in the existing models and improvement possibilities for future research.
The new findings shall serve as an efficient tool for practice, that provides information about the dynamic behaviour of both, existing and new rockfall protection galleries.
|
Berichtsnummer
(German)
|
697
|
