Weiterentwicklung des Bemessungskonzeptes für neue und bestehende Lawinenschutzgalerien

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2015/001
• Projekttitel Englisch: Further development of the design concept for new and existing avalanche protection galleries

Schlüsselwörter (Deutsch)

Lawinenschutzgalerie, Bemessung, Einwirkungen, Unsicherheit, Tragsicherheit, Zuverlässigkeit, Risiko, bestehende Bauten

Schlüsselwörter (Englisch)

avalanche gallery, design, actions, uncertainty, structural safety, reliability, risk, existing structures

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Ausgangspunkt für das geplante Vorgehen ist die Formulierung eines probabilistischen Sicherheits- und Bemessungskonzeptes für Lawinenschutzgalerien unter Verwendung von Methoden der zuverlässigkeitsbasierten Normenkalibrierung. Im Anschluss werden einige Besonderheiten von Lawineneinwirkungen untersucht und in das Bemessungskonzept integriert. Dies betrifft zum Einen die konsistente Berücksichtigung der Unsicherheiten bei der Ermittlung der Einwirkungen. Zum anderen müssen bei der Kombination unterschiedlicher Lawineneinwirkungen (z.B. Fliesslawine über ruhenden Lawinenablagerungen) wechselseitige Abhängigkeiten berücksichtigt werden. Die Ergebnisse können als Grundlage für eine Ergänzung der ASTRA-Richtlinie 12007:2007 „Einwirkungen infolge Lawinen auf Schutzgalerien“ bezüglich der Last- und Reduktionsbeiwerte und der Regeln für die Kombination von Lawineneinwirkungen verwendet werden.
Im zweiten Teil des Projektes wird die Anwendung des Bemessungskonzeptes für die Beurteilung bestehender Lawinengalerien untersucht. Ein vielversprechender Ansatz ist hier die risikobasierte Festlegung der Bemessungswerte anhand von Kosten-Nutzen-Betrachtungen auf Basis der Norm SIA 269:2011 für bestehende Bauten. Dieser Ansatz kann helfen, Prioritäten bei der Erhaltung von Lawinengalerien zu setzen und die verfügbaren Mittel zielgerichtet zu verwenden.
Des Weiteren wird untersucht, wie mit Hilfe von Informationen zu vor Ort beobachteten Lawinenabgängen die Unsicherheiten bei der Bestimmung der Lawineneinwirkungen für neue und bestehende Galerien reduziert werden kann. Die Grundlage hierfür bilden die Methoden der Bayes'schen Wahrscheinlichkeitsrechnung. Auf Basis der in diesem Teil des Projektes geplanten Untersuchungen erfolgt die Entwicklung von Empfehlungen zur Datensammlung an bestehenden Galerien und zur optimalen Nutzung der verfügbaren Daten.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Starting point for the proposed project is the formulation of a probabilistic safety and design concept for avalanche protection galleries using the methods of reliability based code calibration. Then the specific characteristics of avalanche actions are investigated and integrated into the concept. Firstly, this regards the large uncertainties associated with determining avalanche actions. Secondly, the combination of different avalanche actions (e.g. flowing avalanches on deposits of preceding avalanches) has to account for mutual dependencies. The results can be used for a complement of the ASTRA guideline 12007:2007 “Actions due to avalanches on protection galleries” regarding the safety factors and the rules for combining different avalanche actions.
The second part of the project considers the application of the design concept for the assessment of existing avalanche protection galleries. A promising approach is the determination of design values based on cost-benefit considerations using SIA 269:2011 for existing structures. This approach can help to set priorities for the maintenance of avalanche galleries for a purposive use of the available funds.
Furthermore, it is investigated how information on observed avalanche actions can be used to reduce the uncertainties associated with the assessment of avalanche actions for new and existing galleries. The basis for this investigation is Bayesian probability theory. Recommendations for data collection on existing galleries and the optimal use of the available data are developed on this basis of the investigations in this part of the project.

Projektziele (Deutsch)

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines probabilistischen Sicherheits- und Bemessungskonzeptes für Lawinenschutzgalerien. Aus diesem Konzept werden Regeln und Vorgehensweisen für die Bemessung von neuen und für die Beurteilung der Tragfähigkeit von bestehenden Galerien basierend auf der ASTRA-Richtlinie 12007:2007 abgeleitet.
Aus dem probabilistischen Sicherheits- und Bemessungskonzeptes  Konzept werden Werkzeuge (z.B Nomogramme) entwickelt, die vom Lawinenexperten in der Praxis und vom planenden Ingenieur ohne vertiefte Kenntnisse in der Lastmodellierung angewendet werden können.
Die Bemessung von Lawinenschutzgalerien kann so besser in das Sicherheitskonzept der SIA-Normen eingebunden werden. Für Erhaltungsmassnahmen an bestehende Lawinengalerien wird die Anwendung von Kosten-Nutzen-Betrachtungen auf Basis der SIA 269:2011 erleichtert. Zudem wird untersucht, wie ortsspezifische Informationen zu früheren Lawinenabgängen genutzt werden können, um die Unsicherheiten bei der Bestimmung der Einwirkungen zu reduzieren bzw. welche Daten im Vorfeld gesammelt werden sollten.

Projektziele (Englisch)

The aim of the project is the development of a probabilistic safety concept for avalanche protection galleries. The concept allows the derivation of rules and procedures for the design of new and the reassessment of existing galleries based on the ASTRA guideline 12007:2007.
The probabilistic safety concept is then used to develop tools which can directly be used in the engineering practice. The goal is to improve the consistency of current design approaches with the safety concept of the SIA codes.
For existing galleries, this facilitates the application of cost-benefit analyses based on SIA 269:2011. Furthermore, it is investigated how information on observed avalanches can be used in order to reduce the uncertainties associated with the assessment of avalanche actions and which data should be collected.

Berichtsnummer (Deutsch)

708