Die Erfindung befaßt sich mit dem Schutz von Objekten wie Hotels oder Hütten in
lawinengefährdeten Zonen, insbesondere hochgelegenen Forschungsstationen oder
regelmäßigen Aufenthaltsorten von Besuchern.
Der Lawinenschutz ist langjährig erprobt und ebenso langjährig werden zum Schutz
gegen sich herabwälzende Lawinen im Lawinen-Anbruchgebiet Lawinenverbauungen
verwendet, die als quer stehende Schneezäune oder Fangzäune ausgebildet sind,
beispielsweise gemäß DE 74 07 622 U1, die einen aus elastischen Seilen gespannten
Fangzaun beschreibt, der mit einer zusätzlichen Mittelsäule verstärkt ist, dabei aber in
jedem Falle quer zur Lawinenrichtung bzw. Hangrichtung ausgerichtet ist. Ein solcher
Schneezaun stellt eine Barriere dar, die versucht, Bewegungen der
Schneemächtigkeiten oberhalb der Barriere direkt dadurch zu begegnen, daß sie sie
gut verankert und von vielen Seiten mit Spannseilen befestigt zu stauen versucht. In
gleicher Weise werden auch andere Vorschläge für Schneezäune gemacht, so
DE 29 19 582 C2, in der eine Fangmatte verwendet wird, die vertikal aufrecht am Hang
direkt quer zur Fließrichtung der Lawine angeordnet wird. Die Fangmatte hat
kreuzweise verlaufende (elastische) Bänder, die den elastischen Seilen der zuvor
genannten Schrift entsprechen. Auch hier wird versucht, den Schneemächtigkeiten
durch bloße Blockade ihres Gewichtes oder ihrer Wucht Herr zu werden. So auch die
DE 22 49 696 C3, die als Fangzaun oder Schneezaun einer gespannten flexible Bahn
aus einem Polyestergewebe mit einer Polyvinylchlorid-Ummantelung zwischen zwei
Pfosten vorschlägt. Die Pfosten sind entsprechend durch eine in mehrere Richtungen
verlaufende Abspannung und Verankerungsdrähte an Heringen aufragend befestigt.
Die Erfindung sieht sich vor die Aufgabe gestellt, eine Schutzverbauung schaffen, die
kostengünstiger hergestellt werden kann und insbesondere mit einem Minimum an zu
betonierenden Fundamenten auskommt. Nicht unberücksichtigt läßt die Erfindung auch
den Aspekt des Umweltschutzes, so daß die zu schaffende Schutzverbauung ein
zumindest ansprechendes ästhetisches Äußeres bieten soll und sich hinsichtlich ihres
Aussehens harmonisch in die Landschaft einfügen soll.
Erreicht wird das mit einer Schutzverbauung gemäß Anspruch 1. Ebenfalls erreicht
werden kann das mit einem Verfahren gemäß Anspruch 33 oder 37, die sich dem
elastisch nachgiebig gesteuerten (oder geführten) Ableiten von ausgelösten
Volumenmassen, wie Lawinen befassen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist die Überlegung, daß eine bloße Barrierenwirkung mit
einer querstehenden Verbauung bei starken Volumenmächtigkeiten unzureichend ist
und zu Mauern oder Fangzäunen führt, die eine nicht mehr tragbare Höhe in
lawinengefährdeten Zonen erreichen, besonders dort, wo kritische Hangneigungen (um
etwa 40°) ein Abrutschen des Schnees verhindern und gleichwohl große Stauhöhen im
Fließfall (Strömungsfall) verursachen.
Die Erfindung möchte deshalb die sich zu Tal wälzenden Volumenmassen, die
Schnee-, Muren- oder Geröllmassen oder Steinschlag sein können, nicht allein
blocken, sondern elastisch nachgiebig gesteuert zur Seite ablenken, um im
Schattenbereich der Ablenkungszone eine zumindest einseitige Schutzwirkung
entfalten zu können. Dazu verwendet die Erfindung sich von einem ersten Ankerpunkt
erstreckende, im wesentlichen geschlossene Flächenbereich(e), die sich über den
Hang zunehmend erheben und talwärts sich seitlich gerichtet erstrecken bzw. erstreckt
(Anspruch 1). Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, daß der zumindest eine erhabene
und nachgiebige Flächenbereich sich talwärts verlängert und verbreitert und dabei
zweifach geneigt ist, einmal seitlich gegenüber der geraden Talrichtung und einmal
talwärts hinsichtlich seiner Höhenerstreckung.
Eine solche nachgiebige Schutzverbauung hat bei zwei Flächenbereichen einen
keilförmigen Grundriß und eine keilförmige Erhebung. Ihre Seitenflächen bieten den
bewegten Massen große Ablenkmomente, die nicht durch massive Bauweise, sondern
durch eine elastische Konfiguration der Flächen ermöglicht werden (Anspruch 33,34).
Die Druckkräfte einer ausgelösten Lawine werden zumindest teilweise von dem
geneigten, sich talwärts verlängernden und verbreiternden Flächenbereich
aufgenommen. Es ergibt sich dadurch eine Formänderung, die zumindest einen
Flächenbereich zu einer pflugscharartigen Gestalt bei höher werdendem Lawinendruck
selbsttätig ausbildet (Anspruch 37). Die Pflugscharform erlaubt die gesteuerte oder
geführte Ableitung der einseitig oder zweiseitig ablaufenden Lawinenarme(s) unter
starker Reduzierung der Stauwirkung und Erhöhung der Steuer- und Führungswirkung,
weg von dem zu schützenden Objekt, das im Zentrum der Achse des Lawinenverbaus
am talseitigen Ende liegt (Anspruch 13), hier als "Schattenwurf" bezeichnet, der
unterhalb einer - bei zwei Flächen entstehenden - Verbauungsöffnung eine geschützte
Lage für das Objekt erreicht.
Die Erfindung arbeitet demnach nicht mit einem zunächst massiven Schutzverbau
schon in den Anfangszonen des Lawinen-Anrißgebietes, sondern läßt ihren zumindest
einen schützenden und lawinenableitenden Flächenbereich von dem Ankerpunkt
ausgehend breiter, länger und höher werden (Anspruch 3). Eine solche Konstruktion
erfordert geringere Baukosten, benötigt einen geringeren Aufwand an betonierten
Fundamenten und erlaubt die optisch ansprechende Einpassung eines so gebildeten
(einseitigen) Schirms oder Dachs oder Satteldachs in eine lawingengefährdete Zone,
direkt oberhalb des zu schützenden Objektes.
Die Oberkanten der seitlichen Flächenbereiche verlaufen mit einer schwächeren
Neigung als die mittlere Hangneigung in Richtung zum zu schützenden Objekt
unterhalb der Schutzverbauung (Anspruch 2). Daraus ergibt sich eine stetig
anwachsende Höhe der Flächenbereiche.
Im Bereich des Zusammentreffens der oberen beiden Ränder der Flächenbereiche
kann ein Dachbereich nach Art einer Satteldachform ausgebildet werden (Anspruch 3,
4), so daß die Spitze der gebildeten Schutzverbauung stumpf, insbesondere zunächst
dreieckförmig verbreiternd (Anspruch 3) und dann dreieckförmig zusammenlaufend
ausgebildet ist (Anspruch 4).
Für den Aufbau der Flächenbereiche werden Seile verwendet, die netzartig verbunden
sind (Anspruch 26, 27 sowie 10, 16, 17 und 15). Der Aufbau mit netzartigen
Geometrien aus Seilen, insbesondere Stahlseilen, bietet eine elastische Nachgiebigkeit
der Flächenbereiche, die nach Art einer Selbstregelung ihre Form bei
Lawineneinwirkung verändern, hin zu zunehmend steileren Flächenbereichen, die
durch eine stärkere Wölbung oder stärkere Krümmung der Flächen entstehen
(Anspruch 9, Anspruch 28).
Zwischen den Knotenpunkten der Netzstruktur der Flächenbereiche werden
- zumindest in größeren Bereichen, bevorzugt auf im wesentlichen der gesamten
Netzstruktur - flächenbildende Elemente, insbesondere (textile) Membranen
angeordnet, so daß aus der netzförmigen Struktur eine flächige Struktur entsteht. Eine
Gleitbeschichtung der Oberfläche verbessert die Ableitwirkung der Flächen und
reduziert die Stauwirkung auf die Schutzverbauung, die durch statische Kräfte
aufgefangen wird (Anspruch 5, Anspruch 17).
Von dem ersten (oberen) Ankerpunkt A geht ein Hauptseilbündel aus (Anspruch 16),
das sich am talseitigen Endpunkt der Flächenbereiche in zwei talseitig beabstandete
und unterhalb der Schutzverbauung liegende Rückverankerungsseile teilt, die in zwei
weiteren Felsenankern Halt finden. Das Seilbündel ist entsprechend der statisch
erforderlichen Geometrie zumeist eine Parabel und ein ggf. ausgebildetes Satteldach
folgt dieser Form im oberen stumpfen Bereich. Der Umlenkpunkt ist das obere Ende
eines nach rückwärts am Hang abgestützten Trägers (Pylon), der das untere oberste
Ende der Schutzverbauung an einem hangseitigen Fußpunkt abstützt (Anspruch 4).
In den so vorgegebenen Seitenflächen sind als Haupttragelemente gerade,
vorgespannte Seile vorgesehen, die vom Hauptseilbündel ausgehend zu bodennahen
Randseilen gespannt sind. Die bodennahen Randseile (Traufen) gehen ebenfalls von
dem ersten, oberen Ankerpunkt A aus und enden in beabstandeten Ankerpunkten B, C,
etwa auf Höhe des Stützpunktes D des pfostenartigen Trägers und sind im Zuge ihres
Verlaufes ein-, zwei- oder mehrfach an weiteren Zwischen-Ankerpunkten verankert, um
bogenförmige Strukturen zu bilden (Anspruch 25). Die bogenförmigen Strukturen bilden
Durchgangsbereiche unterhalb der nach kachelartiger Belegung der Netzstruktur
abgedichteten Flächenbereiche, so daß Geröll passieren kann und die Instandhaltung
der Funktionsfähigkeit der Schutzverbauung nicht das Freiräumen bergseitiger
Bereiche erfordert. Sich ansammelndes Geröll oder Gestein passiert weitgehend durch
den Spalt, der sich durch die bogenförmige Struktur der Traufen zwischen der
Hangoberfläche und den Flächenbereichen bildet.
Aufgrund der nur geringen notwendigen Felsenverankerungen und der stark
reduzierten Länge oder Größe von Fundamenten entsteht nur ein Bruchteil der Kosten
eines starren Lawinenverbaus.
Zusätzliche Schutzmaßnahmen können Anwendung finden, so eine Einrichtung zur
Erzeugung von Schwingungen, insbesondere im Bereich des pfostenartigen Trägers
(Anspruch 24), um sich ablagernde Schneemassen auf dem dachförmigen
Schutzverbau zu lösen und zum Abrollen zu bewegen.
Sich ausgehend von dem Ankerpunkt unter Verlängerung und Verbreiterung zu Tal
erstreckende zwei Flächenbereiche, insbesondere auch mit dem satteldachförmigen
Zusatz-Flächenbereich, bilden eine Überspannung eines keilförmigen Gebietes und
damit eine Überdachung. Die Überspannung oder Überdachung der senkrechten
Lawinenfallrichtung vermeidet weitgehend eine Ablagerung von Schnee in diesem
Bereich. Die windbedingte Schneeverfrachtung wird den Schnee von der Überdachung
eher entfernen und das Gefälle des Daches wird zumeist für natürliches Abrutschen der
Schneemassen sorgen, so daß das Dach zumindest in den unteren Bereichen auf
Dauer auch bei hoher Schneemassigkeit im Anbruchgebiet freigehalten werden kann.
Zusätzlich kommt der Dachkonstruktion zugute, daß sie gegenüber den typischen
Windströmungsrichtungen nur stumpfe Winkel aufweist und ohne einen
Strömungsabriß ein Weitertransport des Schnees ermöglicht wird, so daß die Tendenz
zu Schneeablagerungen im Bereich des Daches durch Windverfrachtung nur äußerst
gering ist.
Aufgrund des hohlen Aufbaus (Anspruch 8) ist die Dachform innen mit einer Airbag-Membrane
ausfüllbar, was durch eine innenliegende, geschlossene und verspannte
Innenmembrane mit einer atmenden Druckausgleichsfunktion realisiert werden kann.
Die Druckausgleichsfunktion kann selbstregelnd einen Überdruck zum
Umgebungsdruck einhalten, ggf. unterstützt mit Druckerhöhungskomponenten
(Ansprüche 18). Mit der nach Art eines intelligenten Kissens ausgebildeten
Innenmembran kann eine selbstregelnde Gegenkraft zur Aufnahme starker
Impulskräfte bereitgestellt werden. Die Impulskräfte, die durch das plötzliche Ereignis
einer Lawine entstehen, werden so nicht in die Statik eingeleitet, sondern zumindest
teilweise von der selbstregelnden Gegenkraft aufgenommen.
Selbst bei außergewöhnlichen Lawinenereignissen bietet die Schutzverbauung noch
hinreichend Schutz, weil ein Großteil des Lawinenkerns von den Schutzobjekten
weggeleitet werden kann, selbst wenn Reste einer außergewöhnlich großen Lawine die
Schutzverbauung noch überfließen.
Der Überfließvorgang ist ein Zustand, den eine sich über eine große Breite
erstreckende Dachkonstruktion auch dann erfüllen kann, wenn sich mehrere
Flächenbereiche quer zur Hangrichtung aneinanderreihen und sich nur schwach
erheben. Es wird dann eine wellige Oberfläche erzielt, die als Galerie oder
Dachkonstruktion über linienförmige Objekte (wie Straßen) gebaut werden kann und
Volumenströme von diesen linienförmigen Objekten abgeleitet werden, sprich über sie
herübergeleitet werden (Anspruch 31, Anspruch 32). Zur Ausbildung eines solchen
Flächenbereiches werden Seile verwendet, die eine elastische Nachgiebigkeit der
Dachkonstruktion ermöglichen. Unterhalb des Endes des Daches werden Zugseile in
Fundamenten verankert, während am Ende des Daches im wesentlichen vertikal
orientierte Träger in vorzugsweise regelmäßigen Abständen Stützfunktion übernehmen.
Immer abwechselnd befindet sich ein Träger und ein Zugseil entlang der unteren Kante
der Galerieverbauung, so daß auch lange Strecken überbrückt werden können. Eine
solche Dachkonstruktion kann man sich entstanden denken aus mehreren
beabstandeten dreieckförmigen Flächenstücken aus jeweils zwei sich nur geringfügig
erhebenden Flächenbereichen, die sich unter Verlängerung und Verbreiterung zu Tal
gerichtet erstrecken, wobei die oberhalb des Schutzobjektes angeordneten jeweiligen
ersten Ankerpunkte einen größeren Abstand haben als die unteren Eckpunkte der
Flächenbereiche, die sich zu einer durchgehenden Linie ergänzen. In den noch offen
bleibenden dreieckförmigen Bereichen werden in umgekehrter Richtung orientierte
dreieckförmige Flächenstücke aus ebenfalls zwei Flächenbereichen angeordnet, die
ebenfalls hangseitige zweite Ankerpunkte aufweisen, die bevorzugt jeweils etwas tiefer
angeordnet sind als die ersten Ankerpunkte.
Gesteuert von einem Druckstöße oder Volumenbewegung auswertenden
Druckaufbauelement können auch solche Flächenbereiche sich zu einer keilförmigen
Schutzverbauung aufblähen oder aufblasen, die vor Auslösen des
Druckaufbauelementes im wesentlichen flächig ausgebreitet auf der Hangfläche
ausgebreitet waren. Diese stoßartige Aufbaufunktion (Anspruch 29) geht von einem
zunächst nicht bestehenden Lawinenschutz aus, hin zu einem nur dann entstehenden,
sich über die Hangfläche erhebenden Schutzverbau, wenn tatsächlich
Volumenbewegungen erfaßt werden, wozu ein Sensor, insbesondere ein Strömungs- oder
Drucksensor Anwendung finden kann (Anspruch 30), der bevorzugt oberhalb der
sich stoßartig aufblähenden Schutzverbauung angeordnet ist.
Ersichtlich sind die gestalterischen Elemente und die wenig eingreifende Wirkung in die
Umwelt. Aufgrund der netzartigen Struktur sind große Zwischenräume in den
Seitenflächen zunächst völlig durchsichtig und nach Belegen mit flächenbildenden
Elementen ggf. weiterhin durchsichtig, zum Teil auch optisch ansprechend gestaltbar
oder als Photovoltaik-Elemente verwendbar oder mit einer thermischen Isolierung
versehbar, zur Bildung eines temperierten Innenraums, unter Nutzung der
Sonnenenergie durch den Treibhauseffekt.
Ein einmal erforderlicher Rückbau würde sich beschränken auf das Entfernen der
beweglichen Teile, ohne daß Fundamente abgerissen werden müssen. Zur Erhaltung
der Schutzverbauung genügt es, einzelne (beschädigte) kachelförmige Elemente
auszutauschen.
Das Konstruktionsprinzip ist im Rahmen einer architektonischen Gestaltung gleichzeitig
ansprechend und funktionsgerecht. Es kann direkt in das zu schützende Objekt
integriert werden, z.B. durch eine spezielle Formgebung im Dach- und
Fassadenbereich, insbesondere im Rahmen einer einseitigen Anordnung eines sich
schräg abwärts zu Tal erstreckenden Flächenbereiches, der sich im Zuge seiner
Abwärtsbewegung sowohl seitlich erstreckt, zur Ableitung der Volumenmassen, als
auch in Höhenrichtung zu Tal geneigt ist, um die einseitige pflugscharartige Wirkung als
strömungstechnische Funktion und damit verbundener Schutzwirkung für das
integrierte Objekt zu erbringen. Die integrierte Lösung kann im speziellen
Fomigebungsfall im Dach- und Fassadenbereich bei Neu-, An- und Umbaumaßnahmen
verwendet werden.
Der Innenraum, entstanden durch die an ein Objekt angefügte einseitige Fläche oder
zwei Flächenbereiche, die zur Bildung eines Keils zusammengefügt sind, bietet
Nutzungsmöglichkeit zu Wohn-, Aufenthalts- und Veranstaltungszwecken,
beispielsweise auch als Lager- oder Abstellraum. Die Außenfläche mag dabei als
Werbeträger, identitätsbildende Maßnahme für die Umgebung des Aufstellortes,
Kunstwerk oder sonstige ähnliche, das Funktionsprinzip nutzende Gestaltung dienen.
Zuvor war der einfache Rückbau erwähnt worden, der Rückbau kann auch
funktionsmäßig integriert sein, in Form einer aufstellbaren Gesamtkonstruktion, die in
ihren einzelnen Bestandteilen wie z.B. die Membranhülle teilweise auf- und abgebaut
werden, um eine temporäre Nutzung zu ermöglichen. Das ermöglicht die Einstellung
auf saisonale Risiken unter Berücksichtigung der Anforderungen des Naturschutzes
und des Landschaftsschutzes.
Beispiele erläutern und ergänzen die Erfindung.
- Figur 1
- zeigt eine erste Aufsicht auf einen Hangverlauf ausgehend von einem
Hochpunkt HP über Höhenlinien h1,h2,h3, h4,h5,h6, wobei das zu
schützende Objekt 1 unterhalb einer keilförmigen Dachstruktur aus zwei
schräggestellten Flächenbereichen F1,F2 sich befindet.
- Figur 2
- veranschaulicht eine geänderte Hanggeometrie ausgehend von einem
Hochpunkt HP mit entsprechenden Höhenlinien h1,... und einer
Satteldachform der Dachstruktur mit drei Flächenbereichen F1,F2 und F0,
wobei hier das zu schützende Objekt 1 als ein Haus dichter in das Ende
der Flächenbereiche am Endpunkt E eingefügt ist.
- Figur 3
- zeigt eine Seitenansicht des Aufbaus gemäß Figur 2. Das zu schützende
Objekt 1 ist hier weggelassen.
- Figur 4
- veranschaulicht eine Aufsicht auf die Projektion der Figur 3 mit genaueren
Seilführungen bei aus vielen parallelen Seilen gebildeten Seitenflächen F1
und F2, wobei als Bezugspunkt der obere Ankerpunkt A dient.
- Figur 5
- veranschaulicht eine dreidimensionale schematische Darstellung des
Dachverbaus mit einer Satteldachform gemäß Figur 2, in der die
Netzstruktur der Seitenflächen F1 und F2 ebenso deutlich wird, wie die
kachelartigen Belegungsflächen m1,m2,m3,..., die zwischen jeweils vier
benachbarte Knotenpunkte eingefügt werden.
- Figur 5a, Figur 5b, Figur 5c
- zeigen einseitig wirkende Schutzverbauungen als Beispiele.
- Figur 6
- veranschaulicht eine im wesentlichen flächig am Boden entlang des zuvor
beschriebenen Hanges liegende Lawinenverbauung, die sich erst im
Gefahrenfall aufrichtet.
- Figur 7
- veranschaulicht den Beginn des Aufrichtungsvorgangs der
Lawinenverbauung gemäß Figur 6.
- Figur 8
- veranschaulicht das Ausgangssignal eines Geschwindigkeitssensors 80,
der oberhalb der Lawinenverbauung gemäß Figuren 6,7 angeordnet ist
und der zur Ansteuerung von Druckgebern 70 dient, die den stoßartigen
Aufrichtvorgang veranlassen und durchführen.
- Figur 9a, Figur 9b, Figur 9c
- veranschaulichen in drei Stufen den Aufrichtvorgang der
Lawinenverbauung, wobei Figur 9c eine solche Lawinenverbauung zeigt,
die auch in Figur 1 im fertig errichteten Zustand dargestellt ist, hier aber
mit nur einem pfostenartigen Träger 13 am unteren Ende der
Schutzverbauung.
- Figur 10
- zeigt in dreidimensionaler Darstellung die Anordnung, die gemäß Figur 9
stoßartig errichtet worden ist, wobei das zu schützende Objekt 1 unterhalb
dieser Anordnung liegt.
- Figur 11
- veranschaulicht schematisch eine elastische Dachkonstruktion 90, mit der
eine linienförmige Bahnführung 92 vor herabströmenden Volumenmassen
geschützt werden soll.
- Figur 12
- zeigt eine Aufsicht der Dachkonstruktion 90 von Figur 11, hier in
schematischer Darstellung.
- Figur 13
- veranschaulicht eine dreidimensionale Darstellung der Dachkonstruktion
von Figur 11 und 12.
Zum Schutz gegen eine Lawine ist aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, daß ein
keilförmiges, spitzes Gebilde verwendet wird, das an der Bergseite von einem
Ankerpunkt A ausgeht und zu einer Satteldachform gemäß Figur 2 oder einer
Spitzdachform gemäß Figur 1 anwächst. Die Seitenflächen F1,F2 wirken so als
Schneeleitflächen, an denen sich die Lawine spaltet und seitlich abläuft. Die
Beschreibung anhand einer Lawine erfolgt als Beispiel einer strömenden
Volumenmasse, die ebenso Geröllmassen, Murenmassen, Steinschlag oder sonstige
vergleichbare bewegliche Objekte sein kann.
Die Höhenlinien h1 bis h6 zeigen die Struktur eines stark geneigten Gefälles, so daß
der Gradient der hier eingezeichneten Höhenlinien als "talwärts" verstanden werden
kann. Das zu schützende Objekt 1 befindet sich im Lawinenschatten der
Dachkonstruktion zwischen den Höhenlinien h4 und h5 und etwa auf der Höhe der
weiteren Ankerpunkte B und C, die die talseitigen Enden der Seitenflächen F1 und F2
sind. Das sich talwärts erstreckende Dachgebilde hat einen Hochpunkt E, an dem der
höchste Punkt der Seitenflächen F1 und F2 liegt. Hier greift ein aus Figur 3 in der
Seitenansicht ersichtlicher Pylon 10 an, der an einem Fußpunkt D in einem Fundament
verankert ist. Er ist nach rückwärts geneigt, zur Aufnahme von Spannkräften über die
später zu erläuternden Gratseile 20,21, die in den Figuren 1 und 2 zunächst als obere
Kanten der Flächenbereiche F1,F2 dargestellt sind. Entlang der Gratseile können auch
mehrere Pylone 11,12 als Tragpfosten aufgereiht sein, so daß sich ein wellenförmiger
First ergibt.
Die unteren Ränder 25,24 der geneigten Flächenbereiche F1,F2 werden ebenfalls
durch Seile, sogenannte Traufen, gebildet, wie an Figur 3 in der Seitenansicht
erkennbar.
Nach Figur 2 werden weitere Felsenanker B' und C' eingesetzt, die weiter talwärts und
in einem stärkeren Abstand als die zuvor erwähnten Felsenanker B und C angeordnet
sind. An ihnen enden die von dem obersten Ankerpunkt A ausgehenden Gratseile über
die oberen Kanten 20,21 und den Hochpunkt E am talseitigen Ende der
Flächenbereiche. Hier findet eine Rückverankerung des Gratseilbündels 20,21 statt.
Als Felsenanker A,B,C und B',C' können gängige Ankertechniken verwendet werden.
Für das Stützfundament D des Pylons wird ein kleines Fundament benötigt, da hier nur
Druckkräfte aufzunehmen sind, wohingegen in den anderen beschriebenen
Felsenankern Zugkräfte aufgenommen werden.
Figur 2 ist als Seilkonstruktion aus Figur 4 in einer auf die Horizontale projizierten
Aufsicht genauer ersichtlich. Die beschriebenen Felsenanker A,B,B' und A,C,C' sind
auch hier eingezeichnet. Der Hochpunkt E ist der Aufnahmepunkt von Druckkräften
über den Pylon 10, der im Fundament D gelagert ist.
Ausgehend von dem obersten Ankerpunkt A nahe der Höhenlinie h1 verläuft ein
Hauptseilbündel entlang des Satteldachs F0, dessen Breite f0 zunächst zunimmt, um
dann zum Hochpunkt E wieder abzunehmen. Die Hauptseilbündel 20,21 werden im
Hochpunkt E umgelenkt und führen über die Seilbündel 23,22 zu den
Rückverankerungspunkten B' und C'. Ebenfalls ausgehend von dem bergseitigen
Ankerpunkt A verlaufen zwei weitere nach seitlich auswärts orientierte Traufen 24,25,
die in einzelnen Ankerpunkten b,c mehrfach fest verankert sind, um eine bogenförmige
Struktur zu ergeben. Zwischen der Traufe 25 und dem ersten Gratseilbündel 20 werden
eine Vielzahl paralleler Seilbündel gespannt, hier nur repräsentiert durch das letzte
Seil 40 und ein mittleres Seil 46 im Bereich der maximalen Breite f0 des stumpfen
Satteldachbereichs F0. Auf der anderen Seite verläuft zwischen der Traufe 24 und dem
zweiten Gratseilbündel 21 auch eine Vielzahl von parallelen Seilen, die auch hier durch
das talseitigste Seil 30 und ein etwa mittiges Seil 36 repräsentiert sind.
Die durch die bogenförmige Ausbildung der Traufen 24,25 gegebenen
Öffnungssegmente 60,61 zwischen zwei jeweils vorgesehenen Verankerungen C,c,c
bilden Durchgangsöffnungen für kleineres Geröll und solche Volumenmassen, die nicht
von der Verbauung gesperrt werden sollen. Dadurch bleiben die eigentlichen
Flächenbereiche F1,F2 regelmäßig frei und müssen nicht durch Wartung gesäubert
werden, insbesondere dort nicht, wo die Höhe und Breite der Flächenbereiche in der
Nähe des obersten Ankerpunktes A noch gering ist.
Zur Ergänzung der Netzstruktur, wie sie in Figur 5 in dreidimensionaler Darstellung
ersichtlich ist, werden ausgehend vom Ankerpunkt A schwach strahlenförmig orientierte
Zwischenseile 50,51 gespannt, die an den Endseilen 40,30 jeweils enden.
Dadurch ergibt sich eine Netzstruktur, die in Zwischenbereichen von jeweils vier
benachbarten Netzknoten mit flächenbildenden Elementen (m1,m2,m3,...m11) belegt
werden können, um eine Fläche F1,F2 auszubilden. Die flächenbildenden Elemente
können als jeweils eine ganze Seite einnehmende oder kachelartige textile Membranen
(beschichtete Gewebe) mit reißfester Struktur ausgebildet sein, deren Oberfläche
bevorzugt gleitbeschichtet ist, um Lawinen leichter ablaufen lassen zu können.
Abhängig von der Höhe der Reißfestigkeit kann die Größe der Netzmaschen gewählt
sein. Gerade im oberen Bereich nahe des höchsten Ankerpunktes A, wo der Druck der
Lawinen noch sehr hoch ist, bietet die Netzstruktur stark reduzierten Knotenabstand für
flächenbildende Elemente an, also ein Zusammenlaufen von jeweils vier Netzknoten zu
einem engermaschigeren Gebilde.
Die elastisch nachgiebige Netzstruktur kann aus Stahlseilen ausgebildet werden. Statt
solcher Seile, die die anstehenden Zugkräfte unter elastischer Nachgiebigkeit
aufzunehmen in der Lage sind, können auch Kunststoff-Fasern, Zugstäbe oder Taue
Verwendung finden, wobei die flächenbildenden Elemente aus Verbundmaterialien wie
glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder
anderen reißfesten Werkstoffen gebildet sein können, die die Druckbelastung einer
auflaufenden Volumenmasse, insbesondere die durch ihre Strömung entstehenden
Kräfte aufzunehmen in der Lage sind.
Die Hangneigung n ist aus Figur 3 ersichtlich, sie ist lokal eine stark veränderliche
Größe, kann aber als Mittelwert des Hangs angegeben werden. Diese mittlere
Hangneigung verläuft steiler, als die Neigung des Firstgrates F0 von Figur 2 oder der
Spitze des Spitzdachs 20,21 von Figur 1, wie aus Figur 3 leicht entnommen werden
kann. Dadurch ergibt sich ein stetiges Anwachsen der Fläche der Seitenflächen F1,F2,
sowohl in Richtung senkrecht zum Hang, als auch in Seitenrichtung, senkrecht zur
eingangs angenommenen Talrichtung. Die Höhe der Schutzverbauung ist aus Figur 3
ersichtlich, sie ist gemessen im Hochpunkt E gegenüber der Verbindungslinie der
beiden Felsenanker B,C. Die Länge der Seitenflächen F1,F2, projiziert auf die
Horizontale ist aus Figur 3 als "l" erkennbar. Diese Länge ist größer, hier etwa doppelt
so groß, wie die Höhe h des Hochpunktes E. Nochmals größer als die Länge "l" ist die
Breite am talseitigen Ende der Flächenbereiche F1,F2, weiche Breite den Abstand der
beiden Ankerpunkte B und C bildet.
Der Öffnungswinkel, der dem Winkel zwischen den Seilen 40 und 30 entspricht, ergibt
sich aus der Höhe h und der Breite q. Hier ist ein stumpfer Winkel vorgesehen, der
jedenfalls größer als 50°, bevorzugt etwa 90° bis 120° besitzt, was Ausdruck eines
flachen, breiten Dachgebildes gemäß Figur 4 ist.
Der von dem Öffnungswinkel hälftige Wert, selbiger abzüglich von 90° ergibt sich als
Neigungswinkel für die talwärts orientierte Neigung der Seitenflächen F1 und F2,
ausgehend von einer Verbindungslinie vom Ankerpunkt A zum Ankerpunkt C.
Die zweite Schrägstellung der Wände F1,F2 entspricht der Keilwirkung, die hier mit
etwa 30° bis 40° für jede Fläche F1 bzw. F2 angenommen wird. Damit ergibt sich ein
Keilwinkel von etwa 60° bis 70°, gemessen im obersten Ankerpunkt A.
Die netzförmige Struktur, die Gratseile und die Rückverankerung in den
Ankerpunkten C' und B', sowie die Stützung über den Träger 10 sorgt für ein
elastisches Gebilde, das aufgrund von Eigenelastizität der Seile oder von zusätzlich
gegebenen elastischen Elementen beweglich bleibt, sowohl gegenüber Windlast, als
auch gegenüber der abzuleitenden Lawinenlast. Trifft eine Lawine in Figur 5 von
oberhalb des Ankerpunktes A auf die Fläche F2 auf, so erhöht sich die Verformung und
es bildet sich eine pflugscharartige Geometrie der Fläche F2 aus. Auch im lastfreien
Zustand schon ist die Fläche F2 mit ihrer netzartigen Struktur, bedeckt von
Textilsegmenten m1,m2 leicht gekrümmt aufwärts verlaufend, was im Lastfall abhängig
von der Mächtigkeit der Lawine verstärkt wird. Durch die Verstärkung nehmen die
Zugkräfte in den seitlichen Hauptseilen 30,36 nicht wesentlich zu, die größeren Lasten
erzeugen aber stärkere Verformung in den Gratseilbündeln 20,21 und in den
Traufen 24,25. Das Flächengebilde F2 ist dabei sozusagen selbstregulierend. Je höher
die einwirkende Kraft, desto stärker ist die pflugscharartige Ausbildung der kachelartig
belegten Netzstruktur.
Für ruhende Schneelasten stellt sich dieselbe Formänderung ein, so daß höher
liegende Schneelasten zunehmende leichter ihren Rollwinkel überschreiten und von
selbst abfallen. Windlasten führen zu horizontalen Verschiebungen der Gesamt-Dachstruktur
quer zur talwärts orientierten Zentralachse 100, wobei aber die
Windbelastungen gemessen am Lastfall einer Lawine gering sind.
Das gemäß Figur 5 ersichtliche hohle Gebilde, dessen zwei oder drei Wandseiten
elastisch nachgiebig auf Lasteinwirkung reagieren, kann zusätzlich durch einen nicht
eingezeichneten Exzentermotor im Höhenpunkt E in Vibration versetzt werden, um sich
ansammelnde Schneemassen auf den Flächenbereichen möglichst abzuwerfen.
Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen eine einseitige Ablenkung von talwärts strömenden
Volumenmassen, wobei ersichtlich die Fallrichtung 100 der Hangnormalen entspricht,
während die Ablenkrichtung 101 in einem Winkel > 0°, hier eingezeichnet zwischen
10° und 30°, von der Schutzverbauung bewirkt wird und die in Fallrichtung auf die
Schutzverbauung einströmenden Volumenmassen in Ablenkrichtung ablenkt, so daß
ein zu schützendes Objekt 1 unterhalb und talwärts neben der einseitigen
Schutzverbauung geschützt werden kann. Auch diese Schutzverbauung geht von
einem bergseitigen Ankerpunkt A1 aus und hat einen sich talwärts erstreckenden und
erhebenden Flächenbereich F1, der in einzelnen Segmenten ausgebildet ist. Er
erstreckt sich unter Verlängerung und Verbreiterung zu Tal gerichtet, aber schräg
gegenüber der Fallrichtung 100. Die Höhenlinien h1, h2 etc. sind aus den Figuren 1
und 2 übernommen. Der elastische, netzartige Aufbau der Fläche F1 kann aus der
Figur 3, 4 und 5 übernommen werden. Es werden hier mehrere pfostenartige Träger 16
verwendet, die jeweils individuell mit einem Paar von Abspannseilen S1' und S1'' fixiert
werden, während sie selbst auf einem kleinen Sockel oder Betonfundament D1 stehen.
Alternativ können auch abwechselnd pfostenartige Träger und Abspannseile verwendet
werden, so daß gestaffelt jeweils ein Druckpunkt und ein Zugpunkt entlang des
Gratseiles 17 entsteht, im Zuge der oberen Kante des talwärts seitlich verlaufenden
und in Hangrichtung nach unten schwach geneigten Flächenbereiches F1. Die
entsprechenden Traufen sind wie in den vorigen Beispielen eingesetzt. Ersichtlich ist
an Figur 5a eine jeweilige individuelle Auswölbung einzelner Abschnitte F3, F4, Fn des
Flächenbereiches F1, der in einem talseitigen Abspannpunkt A6 endet. Durch den
Aufbau mit Netzstruktur und eine elastische Dehnung erlaubenden Seilen ist auch die
einseitige Anordnung in der Lage elastische Kräfte auf einströmende Volumenmassen
aufzubringen.
Ein Druckkissen-Charakter kann in der Schutzverbauung gemäß Figur 5 durch eine
innenliegende, geschlossene und verspannte Innenmembrane erzeugt werden, die
nach Art eines innenliegenden Luftkissens die Impulskräfte der Lawine zusätzlich
abfängt. Das Luftkissen stützt sich auf der Hangfläche ab, die durch die verfrachtete
Schneeschicht, die durch die Öffnungen 60,61 hindurchgelangt, einigermaßen bedeckt
ist, so daß hervorstehende Spitzen der Felskontur vermieden werden.
Die Stützfunktion kann dabei auch nur bereichsweise stattfinden, zum Beispiel in
denjenigen Bereichen, in denen starke Lasten zu erwarten sind, so nach dem ersten
Drittel oder Viertel des sich erweiternden Dachgebildes ausgehend vom obersten
Ankerpunkt A.
Das Luftkissen kann durch eine Hilfseinrichtung, wie Kompressor oder ein Treibmittel
aufgeblasen werden, um ausreichend Innendruck gegen die Impulsbelastung zu bieten.
Figur 6 und 7 sowie die Figuren 9 zeigen einen sich selbst im Lastfall errichtenden
Schutzverbau, der in vollständig errichtetem Zustand gemäß Figur 9c im wesentlichen
demjenigen Aufbau von Figur 1 entspricht. Bezugszeichen werden entsprechend
übernommen, soweit sie dieselben Elemente beschreiben. Der Aufbau von Figur 6 ist
bodenverankert. Er besteht aus einer geschlossenen Innenmembrane, die im Falle
einer Aktivierung, fixiert durch eine formgebende Seilzugkonstruktion in kurzer Zeit
ganz oder fertig aufgerichtet wird. Sie entfaltet dann ihre volle Schutzwirkung. Die
Aktivierung kann manuell oder selbständig, z.B. nach festgelegten Parametern
erfolgen, die einen Lawinenabgang rechtzeitig erfassen. Die Aktivierung über
druckerzeugende Elemente 70 erfolgt über eine gezielt ausgelöste
Innendruckerhöhung, hervorgerufen z.B. durch eine Treibladung, wobei die
Druckerhöhung veranlaßt ist von einem Meßgeber 80, der oberhalb der
Lawinenverbauung angeordnet ist. Soll die sich selbsttätig errichtende
Schutzverbauung längere Zeit Bestand haben, so kann eine Innendruck-Konstanthaltung
vorgesehen werden, die mit bekannten Mitteln aus dem Stand der
Technik realisierbar ist.
Die in Figur 6 dargestellte, sich selbst errichtende Schutzverbauung hat eine zentrale,
entlang der Achse 100 verlaufende, faltenförmig zusammengelegte Pufferzone, die sich
gemäß Figur 7 bei stoßartigem Aufbauen des Schutzverbaues entfaltet und zu einer
Konstruktion gemäß Figur 1 ausbildet. Die Traufen F4 sind zwischen den
Ankerpunkten A,B und C bodenverankert, und die Flächenbereiche F1 und F2
entstehen als hangabwärts orientierte, sich aufwärts und geneigt zum Hang und
schräggestellt gegenüber über der Zentralachse 100 ausgebildete Flächen. Am unteren
Ende ist eine etwa dreieckförmige Fläche F3 ausgebildet, die der in Figur 1 gezeigten
Öffnung entspricht.
Der Innendruck wird durch zwei eingezeichnete Treibladungen 70 erzeugt, die hier am
unteren Ende vorgesehen sind. Es können zur Vergleichmäßigung der
Innendruckerhöhung auch mehrere solcher Treibleitungen gleichmäßig auf der
Bodenfläche verteilt sein. Ausgehend von einem Meßsignal, das ein Meßgeber 80 im
Lawinen-Anbruchgebiet gibt, kann eine automatische Auslösung der sich stoßartig
errichtenden Lawinenverbauung veranlaßt werden, wenn der Signalwert v80, der die
Geschwindigkeit repräsentiert, mit einem Vergleichswert v0 verglichen wird. Diese
Vergleichsmessung zeigt die Figur 8.
Der Aufbau der Lawinenverbauung ist in Seitenansicht aus den Figuren 9 erkennbar.
Im Ruhezustand in einer im wesentlichen ausgebreiteten, sich entlang der
Hangneigung erstreckenden Gestalt wird ein geknickter oder gefalteter Pylon 13
verwendet, der sich bei Aufrichten durch die Treibladung 70 zu einem durchgehenden
Pylon in Figur 9c mit Stützfunktion ausbildet. Die bodenseitigen Traufen sind ähnlich
angeordnet wie bei den Figuren 1 und 2, so daß sie hier nicht gesondert beschrieben
werden, ebenso ist der bergseitige erste Ankerpunkt A Ausgangspunkt und Haltepunkt
für die sich talwärts erstreckenden seitlichen Flächenbereiche F1,F2.
In fertig aufgerichtetem Zustand veranschaulicht Figur 10 die Schutzverbauung und
das zu schützende Objekt 1. Die Ankerpunkte und der Pylon sind so angeordnet, wie
aus Figur 1 ersichtlich, nur daß der Pylon 13 aus zwei mit einem Gelenk versehenen
Elementen besteht, welches Gelenk im aufgerichteten Zustand einrasten oder
verrasten kann, so daß es geeignet ist, vertikale Tragkräfte zu übernehmen.
Die Druckstabilität des beschriebenen Aufbaus wird durch eine geschlossene
Innenmembran erreicht, die unterhalb des netzartigen Gebildes angeordnet ist und
selbiges aufgrund der Druckerhöhung aufrichtet. Die stoßartige Aufrichtbewegung kann
innerhalb weniger Sekunden abgeschlossen sein, wenn die Treibladungen ausreichend
verteilt und genügend groß ausgebildet sind.
Die Figuren 11 bis 13 veranschaulichen eine weitere Anwendung der mit elastischer
Seilverspannung aufgebauten Schutzkonstruktion, namentlich eine dachartige,
elastische Konstruktion mit einem nur schwachen Gefälle, das geeignet ist, sich zu Tal
wälzende Volumenmassen über zu schützende linienförmige Objekte wie Straßen,
Eisenbahnlinien, Versorgungsstrecken usw. herüberzuleiten, als Ersatz von festen
Verbauungen aus Stahl oder Stahlbeton.
Auf die Beschreibung der Dachkonstruktion hinsichtlich der Figuren 1 und 2 wird
explizit verwiesen. In einer lateralen Aneinanderreihung mehrerer solcher
dreieckförmigen Gestaltungen mit einer nur sehr schwachen Erhebung aus der
Hangneigung heraus, ergibt sich ein leicht wellenförmiges Dachgebilde in Figur 12, das
in Seitenansicht aus Figur 11 ersichtlich ist. Die Dachkonstruktion 90 besteht aus
jeweils beabstandeten dreieckförmigen Flächenbereichen 91a,91b, die jeweils von
einem bergseitigen Ankerpunkt A1,A3 ausgehen. Am talseitigen Ende ist eine
Randverspannung 93 vorgesehen, die bogenförmiger Natur ist und die sich
durchgehend entlang der gesamten Breite der Fläche 90 erstreckt. Jeweils entlang der
Achse 100 der dreieckförmigen Flächenbereiche verläuft eine Seilverspannung, die
aber nicht am talseitigen Ende verspannt ist, statt dessen sind die beiden
Eckpunkte S1,S2 über eine jeweilige Zugverspannung an talseitigen, auf Zug
beanspruchbaren Verankerungen angeordnet. Die Träger 10, die im gleichmäßigen
Abstand angeordnet sind, bilden so eine abwechselnde Zug/Druck-Fixierung der
unteren Kante 93, bezogen auf die zuvor beschriebenen dreieckförmigen
Flächengebilde 91a,91b.
Zur Ergänzung der dachförmigen Gestalt sind umgekehrte dreieckförmige
Flächengebilde in die Zwischenräume eingefügt, die an den Randseilen angefügt sein
können, namentlich die keilförmig zur Randkante 93 weisenden Gebilde 91c,91d. Der
dortige jeweilige zentrale Ausgangspunkt als bergseitiger Ankerpunkt A2,A4 liegt etwas
tiefer als die zuvor beschriebenen Ankerpunkte A1,A3.
Die Pylonen 10 sind in der aus Figur 13 ersichtlichen Gestaltung einer Galerie, die eine
Straße 92 überdacht, elastisch ausgebildet, so daß nicht nur die Seilzugkonstruktion,
sondern auch die Stützfunktion am talseitigen Ende 93 elastisch nachgiebig ist.
Nachdem sich in jedem Zugpunkt S1,S2,S3, jeweils zwischen zwei pfostenartigen
Trägern 10 ein Tiefpunkt der Bogenstruktur 93 des talseitigen Endes der Galerie ergibt,
werden hier jeweils zwei divergierende Seile abgespannt, die in Ankerpunkten S1',S2''
verankert sind und jeweils eine über Kreuz angelegte Fortsetzung zum jeweils schräg
gegenüberliegenden bergseitigen Ankerpunkt A1,A3 haben.
Die zu den Figuren 9 beschriebene stoßartige Aufrichtung kann hinsichtlich ihrer
geschlossenen Innenmembran mit einer selbständigen Druckausgleichsfunktion
gekoppelt sein. Eine längerfristige Aufrechterhaltung des aufrechten Zustandes wird
auch über große Temperaturschwankungen sichergestellt, wenn ein Temperatursensor
der Innenmembran zugeordnet ist, der den Druck im Innenraum im wesentlichen
konstant hält. Alternativ kann auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der langsame
Druckanstiege kompensiert, beispielsweise durch bekannte Ventile. Bei
Impulsbelastungen können die Ventile jedoch gesperrt werden, was auf einen
Lawinenfall hindeutet. In einem solchen Fall kann zusätzlich eine begrenzte
Treibladung vorgesehen werden, die einen erhöhten Innendruck bereitstellt, der nicht
über das vorgesehene Druckausgleichsventil entweichen kann. So bildet sich eine
zusätzliche impulsartige Verstärkung, die der Lawinenimpuls-Kraft entgegengesetzt
wird. Eine solche impulsförmige Druckerhöhung kann durch eine Treibladung erfolgen,
wie im Stand der Technik allgemein bekannt, z.B. bei Airbags von Kraftfahrzeugen.
Dieselbe impulsförmige Druckunterstützung kann bei stationären Schutzverbauungen
gemäß Figur 1 oder 2 vorgesehen werden, dann jeweils als Unterstützung der ohnehin
vorgesehenen stationären Schutzverbauung.