Einführung in Eis-, Schnee- und Lawinenmechanik

Berlin

2013

XII, 175 S.

100 Abb. in Farbe

Monographie

978-3-642-25962-3

180651

Eis und Schnee scheinen auf den ersten Blick zu den Randgebieten des Bauingenieurwesens zu gehören. Zumindest in alpinen Gegenden gehören die beiden Formen des gefrorenen Wassers allerdings zum Alltag. Skilifte werden am Gletschereis errichtet und betrieben, Schnee belastet Dächer und Lawinenverbauungen im Anbruchgebiet. Manche Bauwerke müssen sogar gegen Lawinendrücke bemessen werden – für Lawinendämme ist das ein Regellastfall. Durch Gefahrenzonenpläne wird der besiedelbare Raum abgesteckt. Zur Bearbeitung solcher Fragestellungen gibt es empirische Näherungen, analytische Formeln oder komplexe Computerprogramme. Alle diese Lösungsansätze basieren auf Modellen, welche durch Abstraktion und Vereinfachung der komplexen Realität gewonnen wurden. Die Aussagekraft und die Anwendung dieser Modelle unterliegt deshalb zwangsläufig (teils starken) Einschränkungen. Für eine fehlerfreie Anwendung und eine seriöse Interpretation der Ergebnisse ist das Wissen um diese Einschränkungen unverzichtbar. Eine Basis dazu liefert dieses Buch, in welchem gängige Modelle hergeleitet werden. Das Verständnis dieser Herleitungen hilft, eine bedenkliche „Black Box“-Anwendung von Formeln und Programmen zu verhindern. Für eine weitere Vertiefung im Themenkomplex Eis kann ich sehr empfehlen: „Ice Mechanics: Risk to Offshore Structures“ (Sanderson 1988) – schon etwas älter, aber leicht zu lesen – und „Creep and Fracture of Ice“ (Schulson und Duval 2009) für den Stand der Wissenschaft. Der Schritt zur konkreten Anwendung der Schnee- und Lawinenmechanik findet sich im „Handbuch Technischer Lawinenschutz“ (Rudolf-Miklau undSauermoser2011).Als weitere Lektürezu Lawinenund Murensind z.B. „Avalanche Dynamics: Dynamics of Rapid Flows of Dense Granular Avalanches
Eismechanik; Grundlagen; Wassermolekül und Wasserstoffbrückenbindung; PhasendesWassers ; Kristallstruktur und –formen von Eis ; Dichte von Eis; Arten von Eis ; Spannungen und Verzerrungen ; Ein axialer Druck-undZugversuch ; Versuchsaufbau ; Versuchsergebnisse ; Modellierung ; Einfache Materialmodelle ; Zusammengesetzte Modelle ; Materialmodelle für duktiles Eis ; Elastisches Verhalten; Verzögert elastisches Verhalten; Sekundäres Kriechen ; Verallgemeinertes Glensches Fließgesetz ; Fließgesetz für niedere Spannungen und Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt; Tertiäres Kriechen ; Sprödes Verhalt; Zugbruch ; Druckbruch ; Festigkeit von Eis ; Fundierung am ; Schneemechanik; Entstehung von Schnee ; Ablagerung ; Metamorphose von Schnee ; Abbauende Metamorphose ; Aufbauende Metamorphose ; Schmelzmetamorphose ; Mechanische Metamorphose; Physikalisch-mechanische Veränderungen bei der Metamorphose ; Schneearten, Begriffe; Schneeklassifikation ; Alter ; Feuchtigkeit ; Korngröße ; Dichte ; Kornform ; Schneelasten ; Schneelast am Boden ; Schneelast am Dach ; Örtliche Effekte ; Schneedecke ; Schneehöhe, Schneedicke; EinflussdesWindes ; Schneeprofil ; Schwächezonen in der Schneedecke ; Mechanische Eigenschaften von Schnee ; Einaxialer Zugversuch; Einaxialer Druckversuch; Scherversuche; Triaxialversuche ; Materialmodelle für Schnee; Kurzzeitbeanspruchung ; Langzeitbeanspruchung ; Der Kriechmesser ; Festigkeit von Schnee ; Spannungs- und Formänderungszustände in der Schneedecke; Horizontale Schneedecke ; Geneigte Schneedecke; Schneedruck ; Horizontales Gelände ; Geneigtes Gelände; Lawinen; Definitionen; Lawinenanbruch ; Lawinenbildung ; Lawinendynamik ; Bewegungsformen, beobachtete Lawinengeschwindigkeiten und Lawinenschneedichten ; Lawinenwirkung; Lawinengefahrenzonen ; Einfache dynamische Modelle für Lawinenberechnungen ; Reibungsblockmodell ; Reibungsturbulenzmodell (Voellmy) ; Kontinuumsmechanische Lawinenmodelle ; Erweiterung des Reibungsblockmodells; Materialaufnahme in die Lawine ; Erosionsgeschwindigkeit ; Savage-Hutter-Modell ; Ergänzung für Gerölllawinen, Muren und Schlammlawine Mechanische Grundlagen; Einfache Beispiele zu Spannungen und Verzerrungen ; Spannungen; Vorzeichenkonventionen ; Gleichgewichtsbedingung ; Effektive Spannungen ; Verzerrungen; Deformationsrate, Verzerrungsraten ; Spezialfälle der linearen Elastizität ; Der Mohrsche Kreis ; Von Hauptspannungen zum allgemeinem Spannungszustand ; Finden der Hauptspannungen ; Definitionen für Ableitungen ; Graphische Interpretation ; Partielle Ableitung ; Totale Ableitung ; Kontinuums mechanische Grundbegriffe ; Koordinaten ; Zeitableitungen
Eis ; Schnee ; Lawine ; Mechanische Eigenschaft ; Online-Publikation ; Engineering ; Geology ; Hydraulic engineering