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Versuchsanlage für Steinschlagschutzbauten in Walenstadt (SG)

Die WSL betreibt seit 2001 in einem alten Steinbruch bei Walenstadt SG die Versuchsanlage Lochezen und führt dort Typenprüfungen von flexiblen Steinschlagschutzsystemen gemäss der Schweizerischen Richtlinie (PDF) durch. Mit der EU-Notfizierung 2010 als WSL-Prüfstelle für Steinschlagschutzsysteme werden nun auch Prüfungen gemäss der Europäischen Richtlinie ETAG 027 abgenommen.

Bis zu 16'000 kg schwere Versuchskörper

Die Versuchskörper haben eine Masse von max. 16'000 kg und können aus bis zu 63 m Höhe vertikal fallen gelassen werden. Verschiedene Messysteme erfassen die in einzelnen Seilen oder Stützenfundamenten wirkenden Kräfte. Ein Hochgeschwindigkeitsvideosystem nimmt zusätzlich den Abbremsprozess mit 100-1000 Bildern pro Sekunde auf.

Steinschlagbarriere in Steinschlagversuchsanlage

Abb. 1: Steinschlagversuchsanlage Lochezen

Analyse des Abbremsprozesses

Um auch nachträglich den Abbremsprozess analysieren zu können, werden speziell angefertigte Versuchskörper aus hochfestem Beton eingesetzt (Abb. 4). Einzelne Versuchskörper sind mit internen oder externen Beschleunigungssensoren mit einer Abtastrate von 2'000 - 10'000 Hz bei Messbereichen von 50g bis zu 500g ausgestattet.

Abb. 4: Versuchskörper mit Beschleunigungsmesstechnik

Wirkung von Netzen, Seilen oder Bremselementen

An einem 4m x 4m grossen Versuchsrahmen aus Stahl (Abb 2.) untersuchen die Forschenden, wie sich die einzelnen Barrierenkomponenten (Netze, Seile oder Bremselemente) beim Aufprall der Steine verhalten. Die Auflager des Rahmens sind mit entsprechenden Messzellen ausgestattet.

Abb. 2: Versuchsrahmen für Komponententests. Die Animation zeigt eine Untersuchung des Einzeltragverhaltens eines quadratischen Drahtringnetzes (16m²). Das Netz ist an allen vier Seiten in dem horizontalen Stahlrahmen des Versuchsstands eingehängt und somit fix befestigt. Aus 5 m Höhe wird eine 800 kg schwere Stahlbetonkugel im freien Fall ins Zentrum des Netzes fallen gelassen. Die Videosequenz wurde mit einer digitalen Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Während des Abbremsvorgangs der Kugel werden der Kraft-Zeit-Verlauf an den vier Auflagern des Versuchsstands und der Verzögerungs-Zeit-Verlauf im Inneren der Stahlbetonkugel gemessen. Die gewonnen Daten dienen der Überprüfung numerischer und analytischer Berechnungsmodelle.

Versuchsstand für Steinschlaggalerien

Der Versuchsstand für Steinschlaggalerien ermöglicht den Wissenschaftlern, das Tragverhalten verschiedener Galeriekonstruktionen oder Deckschichten zu untersuchen (Abb. 3). Dabei messen sie die Auflagerreaktionen und die Steinkinetik (Beschleunigungsmessung und Hochgeschwindigkeitsvideo).

Abb. 3: Versuchsstand für Steinschlaggalerien

Partner

Die WSL betreibt die Versuchsanlage gemeinsam mit der Geobrugg AG. Geobrugg nutzt die Installationen zudem, um eigene Produkte zu entwickeln.

Kontakt

Axel Volkwein

Werner Gerber

Barbara Krummenacher