Beton-Kalender, Jahrgang 2020, Band 1, Abschnitt VII Suda, Jürgen; Bergmeister, Konrad Wildbachsperren
Nr.	Abschnitt		Seite
1	Einführung		503
2	Wildbachgrundlagen		506
3	Schutzkonzepte mit Bauwerken		506
3.1	Geschiebebewirtschaftung		506
3.1.1	Beeinflussung der Entstehungsprozesse		507
3.1.2	Beeinflussung der Verlagerungsprozesse (Retention und Dosierung von Geschiebe)		510
3.1.3	Beeinflussung der Ablagerungsprozesse		510
3.2	Schutzbauwerke zur Kontrolle von murartigen Verlagerungsprozessen		512
3.3	Schutzbauwerke zur Kontrolle von Wildholz		514
4	Systematik der Schutzbauwerke		518
4.1	Allgemeines		518
4.2	Klassifizierungsgrundsätze		518
4.2.1	Wirkungen der Wildbachschutzbauwerke (Funktionstypen)		518
4.2.2	Systematik der Wildbachschutzbauwerke		519
4.2.3	Klassifizierung von Wildbachsperren		523
5	Entwurf und Konstruktion von Schutzbauwerken aus Beton und Stahlbeton		528
5.1	Allgemeine Konstruktionsregeln für Wildbachsperren		528
5.2	Konsolidierungssperren		531
5.2.1	Wirkungsweise		531
5.2.2	Konstruktion von Staffelungen		531
5.3	Dosiersperren		535
5.3.1	Wirkungsweise		535
5.3.2	Allgemeine Entwurfsregeln für Dosiersperren		535
5.3.3	Konstruktion von Schlitzsperren		536
5.3.3.1	Schlitzsperren mit offenem Schlitz		537
5.3.3.2	Schlitzsperren mit Balken (Balkensperren)		538
5.3.4	Konstruktion von großdoligen Dolensperren mit Rechen		539
5.4	Filtersperren		540
5.4.1	Wirkungsweise		540
5.4.2	Konstruktion von Filtersperren		540
5.5	Bauwerke zur Energieumwandlung		544
5.5.1	Wirkungsweise		544
5.5.2	Konstruktion von Murbrechern		545
5.5.3	Konstruktion von Murabsturzsperren		548
5.6	Konstruktion von Sperren gegen Hangdruck (Bergdruck)		549
5.7	Stauraum von Retentions- und Dosiersperren		550
5.8	Konstruktion der Bauteile von Sperren		552
5.8.1	Abflusssektion (Überfallsektion) und Sperrenkrone		552
5.8.1.1	Allgemeines		552
5.8.1.2	Form der Abflusssektion		552
5.8.1.3	Konstruktiver Schutz gegen Abrieb (Hydroabrasion)		552
5.8.1.4	Kronsteine		553
5.8.1.5	Stahlblechverkleidungen an der Abflusssektion		555
5.8.1.6	Panzerung von Ein- und Auslaufbereichen, Scheiben, Wangen und Querriegeln		555
5.8.2	Auskragungen von Abflusssektionen		557
5.8.3	Fundament		557
5.8.4	Vorfeldwangen		560
5.8.5	Scheiben und Pfeiler		560
5.8.6	Balken- und Rechenkonstruktionen		561
5.8.6.1	Allgemeines		561
5.8.6.2	Vertikale Rechen		563
5.8.6.3	Gleichmäßig geneigte Rechen		563
5.8.6.4	Gebrochene Rechen		564
5.8.6.5	Rechenstäbe und Auflager		564
5.8.7	Sicherung des Sperrenvorfelds (Tosbecken, Kolksicherung)		566
5.8.8	Sperrenöffnungen		566
5.8.8.1	Kleine Öffnungen in Stahlbetonplatten		570
5.8.8.2	Große Öffnungen in Stahlbetonplatten		570
5.8.8.3	Öffnungen in Gewichtsmauern		570
5.8.8.4	Öffnungen in Bogenmauern (Gewölbemauern)		570
5.8.9	Bauwerksfugen		572
5.8.9.1	Allgemeines		572
5.8.9.2	Arbeitsfugen		573
5.8.9.3	Bewegungsfugen		574
5.8.10	Bewehrungsführung, Konstruktive Durchbildung von Sperren aus Stahlbeton		579
5.8.10.1	Generell		579
5.8.10.2	Bewehrung von Platten und Scheiben		579
5.8.10.3	Anschluss von Vorfeld- oder Rostwangen		582
5.8.10.4	Winkelstützmauern		582
5.9	Werkstoffe		582
5.9.1	Konstruktionsbeton		582
5.9.1.1	Expositionsklassen		583
5.9.1.2	Chemischer Angriff		584
5.9.1.3	Verschleiß – Abrasion		584
5.9.1.4	Betondeckung		585
5.9.2	Betonkonzepte für Wildbachsperren		586
5.9.2.1	Einleitung		586
5.9.2.2	Exposition / Klimatische Bedingungen		586
5.9.2.3	Bauteilspezifische Bedingungen		586
5.9.2.4	Herstellungsprozessspezifische Bedingungen		586
5.9.2.5	Exposition / Klimatische Bedingungen		586
5.9.2.6	Ausgangsstoffe		586
5.9.3	Stahl		592
6	Bemessungs- und Berechnungsgrundlagen		593
6.1	Hydrologische Grundlagen		593
6.1.1	Methoden		593
6.1.1.1	Rückwärtsgerichtete Indikation		593
6.1.1.2	Vorwärtsgerichtete Indikation		594
6.1.2	Bestimmung der Verlagerungsprozesse		594
6.1.3	Abschätzung des Abflusses		595
6.1.3.1	Niederschlag		595
6.1.3.2	Abfluss		595
6.1.3.3	Hydrologische Modelle		596
6.1.4	Abschätzung der Geschiebefracht		598
6.1.5	Abschätzung von Murfrachten		600
6.2	Geotechnische Grundlagen		600
6.2.1	Grenz- und Zwischenwerte des Erddrucks		600
6.2.2	Grundwerte für die Berechnung des Erddrucks		601
6.2.2.1	Bodenkennwerte		603
6.2.2.2	Wandreibungswinkel		603
6.2.3	Erddruckberechnung		604
6.2.4	Sonderformen des Erddrucks		605
6.2.4.1	Erdruhedruck		605
6.2.4.2	Erhöhter aktiver Erddruck		605
6.2.4.3	Siloerddruck		605
6.2.4.4	Verminderter passiver Erddruck (mobilisierter Erdwiderstand)		605
6.2.4.5	Kriechdruck		605
7	Einwirkungen		606
7.1	Grundlagen der statischen und dynamischen Einwirkungen		606
7.1.1	Klassifizierungen der Einwirkungen		606
7.1.2	Prozess- und Einwirkungsmodelle für die Dimensionierung der Schutzbauwerke		607
7.1.3	Prozessparameter		608
7.2	Eigengewicht		608
7.3	Erddruck		609
7.4	Hydrostatischer Wasserdruck		610
7.4.1	Einwirkungsmodell		610
7.4.2	Statische Wasserdrücke aus dem Ober- und Unterwasser		611
7.4.3	Wasserauflasten		611
7.4.4	Sohlwasserdruck (Auftrieb)		611
7.4.5	Fugenwasserdruck		613
7.5	Einwirkungen mit dynamischen Komponenten		613
7.5.1	Allgemeines		613
7.5.2	Wasserdruck		613
7.5.2.1	Einwirkungsmodell		613
7.5.2.2	Dynamischer Wasserdruck		615
7.5.3	Murdruck		616
7.5.3.1	Einwirkungsmodell		617
7.5.3.2	Dynamischer Murdruck		619
7.5.3.3	Statischer Murdruck		620
7.6	Einwirkungen von Einzelkomponenten		621
7.7	Sondereinwirkungen		621
7.7.1	Lawinen		621
7.7.2	Seitlicher Hangdruck (Talzuschub)		621
7.7.3	Steinschlag, Felssturz		621
7.7.4	Rutschung		622
7.7.5	Erdbeben		622
7.7.6	Verkehrslasten		622
7.7.7	Einwirkungen aus Zwangsbeanspruchung		622
7.7.7.1	Eingeprägte Verformung		622
7.7.7.2	Temperatur		622
7.7.7.3	Zeitabhängiges Materialverhalten (Kriechen, Schwinden)		622
8	Hydraulische Bemessung		622
8.1	Bemessung des Abflusses im Gerinne		622
8.1.1	Hydraulische Bemessung des Reinwasserabflusses		622
8.1.1.1	Abfluss und Wasserbewegung im Wildbach		622
8.1.1.2	Fließgleichungen für Wildbachgerinne		624
8.1.1.3	Beschreibung des Abflussverhaltens		627
8.1.1.4	Bemessung von Veränderungen im Abflussprofil		627
8.1.1.5	Bemessung von Krümmungen		628
8.1.2	Bemessung des Geschiebetransports im Gerinne		628
8.1.2.1	Fluviatiler Feststofftransport		628
8.1.2.2	Murartiger Feststofftransport		631
8.2	Für die Bemessung relevante Abflüsse		633
8.2.1	Bemessungsereignis		633
8.2.2	Überlastfall		634
8.3	Hydraulische Bemessung von Querbauwerken		634
8.3.1	Allgemeines		634
8.3.2	Bemessung der Abflusssektion		634
8.3.3	Bemessung des Tosbeckens bzw. des Sperrenvorfelds (Kolk)		637
8.3.4	Bemessung der Sperrenöffnungen		638
8.4	Bemessung des Stauraums (Speicherkapazität) für die Feststofffracht		639
9	Statische Berechnung und Bemessung		640
9.1	Bemessungsgrundlagen		640
9.1.1	Normative Grundlagen		640
9.1.1.1	Äußere Standsicherheit		640
9.1.1.2	Innere Standsicherheit		640
9.1.2	Charakteristische Werte		640
9.1.2.1	Baustoffe		640
9.1.2.2	Geotechnische Kennwerte		640
9.1.2.3	Ständige Einwirkungen und geometrische Parameter		641
9.1.2.4	Veränderliche Einwirkungen		641
9.1.2.5	Außergewöhnliche Einwirkungen		641
9.1.3	Maßgebliche Versagensarten von Wildbachsperren		641
9.1.4	Grenzzustände		642
9.1.5	Bemessungssituationen		644
9.1.5.1	Ständige Bemessungssituationen		645
9.1.5.2	Vorübergehende Bemessungssituationen		645
9.1.5.3	Außergewöhnliche Bemessungssituationen		645
9.1.6	Bemessungswerte		645
9.1.7	Geotechnische Kategorien (GK)		646
9.1.8	Einwirkungen		646
9.1.9	Widerstände		647
9.1.10	Teilsicherheitsbeiwerte		648
9.1.10.1	Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen (Beanspruchungen)		648
9.1.10.2	Teilsicherheitsbeiwerte für Bodenkennwerte und Widerstände		648
9.1.11	Nachweise		649
9.1.11.1	Kippen (GEO)		649
9.1.11.2	Gleiten (GEO)		651
9.1.11.3	Grundbruch (GEO)		652
9.1.11.4	Geländebruchsicherheit (GEO)		654
9.1.11.5	Spannungsnachweise im Bauteil (STR)		654
9.1.11.6	Stabilitätsnachweise im Bauteil (STR)		655
9.2	Einwirkungskombinationen für Wildbachsperren		655
9.2.1	Einwirkungskombinationen für Funktionstypen Retention, Dosierung, Filterung und Energieumwandlung (Murbrecher)		655
9.2.1.1	Einwirkungskombinationen mit fluviatilen Verlagerungsprozessen		655
9.2.1.2	Einwirkungskombinationen mit murartigen Verlagerungsprozessen		657
9.2.2	Einwirkungskombinationen für die Funktionstypen Stabilisierung / Konsolidierung, Energieumwandlung (Absturzbauwerke)		659
9.2.2.1	Einwirkungskombinationen mit fluviatilen Verlagerungsprozessen		659
9.2.2.2	Einwirkungskombinationen mit murartigen Verlagerungsprozessen		661
9.2.3	Zuordnung der Einwirkungskombinationen		661
9.3	Statische Systeme von Wildbachsperren		663
9.3.1	Gewichtssperren		666
9.3.1.1	Allgemeines		666
9.3.1.2	Gewichtssperren in Konstruktionsbeton		666
9.3.1.3	Vorgespannte Betongewichtssperre		666
9.3.1.4	Berechnung und Bemessung		667
9.3.2	Gewölbesperren (Bogensperren)		669
9.3.2.1	Allgemeines		669
9.3.2.2	Vorbemessung		673
9.3.2.3	Berechnung und Bemessung		673
9.3.2.4	Konstruktive Durchbildung		679
9.3.2.5	Ausgeführte Beispiele		679
9.3.3	Einfache Plattensperre		681
9.3.3.1	Allgemeines		681
9.3.3.2	Berechnung und Bemessung		683
9.3.3.3	Konstruktive Durchbildung		685
9.3.3.4	Ausgeführte Beispiele		685
9.3.4	Hybridmauern		685
9.3.4.1	Allgemeines		685
9.3.4.2	Berechnung und Bemessung		685
9.3.4.3	Ausgeführte Beispiele		687
9.3.5	Winkelstützmauer		688
9.3.5.1	Allgemeines		688
9.3.5.2	Vorbemessung		690
9.3.5.3	Berechnung und Bemessung		690
9.3.5.4	Konstruktive Durchbildung		695
9.3.5.5	Ausgeführte Beispiele		695
9.3.6	Pfeilerplattensperre		695
9.3.6.1	Allgemeines		695
9.3.6.2	Sperre mit wasserseitigen Stützpfeilern		696
9.3.6.3	Sperre mit luftseitigen Stützpfeilern		696
9.3.6.4	Berechnung und Bemessung		697
9.3.6.5	Konstruktive Durchbildung		697
9.3.6.6	Ausgeführte Beispiele		697
9.3.7	Aufgelöste Tragsysteme		698
9.3.7.1	Massenaktive aufgelöste Tragwerke		699
9.3.7.2	Vektoraktive aufgelöste Tragwerke		701
9.3.7.3	Berechnung und Bemessung		704
9.3.7.4	Konstruktive Durchbildung		705
9.3.7.5	Ausgeführte Beispiele		706
10	Erhaltung und Lebensdauer von Schutzbauwerken		714
11	Literatur		719