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By Wolfgang Fellin
Schnee und Eis sind faszinierende Stoffe, deren mechanische Eigenschaft nur schwer zu fassen sind, insbesondere wenn sie als Lawine ins Tal stürzen.
Um typische Aufgaben der alpinen Bautechnik, wie Gründungen am Eis oder Abschätzung des Schnee- oder Lawinendruckes, sorgfältig behandelt zu können, ist ein fundiertes Verständnis der dafür verwendeten mechanischen Modelle notwendig. Andernfalls können diese Modelle, wie z.B. eine Simulationssoftware für Lawinen, nur als Black-Box verwendet werden.
Dieses Buch bietet eine Einführung in Schnee-, Eis- und Lawinenmechanik.
Die physikalischen Grundlagen zum Verständnis des mechanischen Verhaltens von Schnee und Eis sowie der jahreszeitlichen Veränderung von Schnee werden dargelegt. Die wesentlichen einfachen mechanischen Modelle zur Beschreibung des Materialverhaltens von Eis und Schnee werden in einer und mehreren Dimensionen eingeführt. Des Weiteren werden einfache Modelle zur Berechnung der Geschwindigkeiten und Ausbreitung von Schnee-, Geröll und Schlammlawinen eingeführt. Zusammen mit angegebenen Erfahrungswerten können damit Belastungen auf Bauwerke in Lawinenbahnen abgeschätzt werden.
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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer booklet documents mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen.
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An bereits vorhandenen Eisstücken können weitere Wassermoleküle resublimieren. Es liegt also eine Mischung aus • Wasserdampf, • unterkühlten Wassertröpfchen1 und • Eiskristallen vor. Je nach Temperatur und Wasserdampfdichte entstehen verschiedene Kristallformen in den Wolken, Abb. 2. Diese verschiedenen Formen wirken sich allerdings kaum auf das mechanische Verhalten der durch Ablagerung entstehenden Schneedecke aus. b. Boden, Schnee), Abb. B. Gipfelkreuz). 1 Aus dem flüssigen Wasser können Wassermoleküle leichter verdunsten als aus den Eiskristallen sublimieren.
Einen Überblick darüber bietet Hutter (1983, Chapt. 2). 79) i=1 wobei die Koeffizienten Bi temperaturabhängig sind. Für Eis bei ca. 0◦ C liegen nur wenige Daten vor; vier Parametersätze sind in Tab. 2 angegeben. 02◦ C Laborexperimente 90 . . 16 · 10−17 n2 = 4 2 . 44 · 10−18 n2 = 3 10 . . 79), polykristallines Eis bei ca. 0◦ C; ε˙ in s−1 . 3D-Formulierung: Wie zuvor können die aus einaxialen Versuchen gewonnenen Beziehungen mit Hilfe der einaxialen Vergleichsspannung (Mises-Spannung) auch näherungsweise auf dreidimensionale Probleme angewendet werden, vgl.
61) Für ein isotropes Material kann sinnvoll angenommen werden, dass jede Komponente der Verzerrungsrate proportional zur korrespondierenden Komponente der Deviatorspannung ist ε˙i j = Fsi j . 61) gleich Null. Die Proportionalitätsannahme impliziert also inkompressibles Verhalten von Eis. Es ist günstig, das Fließgesetz in Invarianten zu formulieren. 61) gleich Null, also bleiben nur höhere Invarianten 13 Das ist das Volumen des flüssigen Wassers dividiert durch das Volumen des Eises. 6 Materialmodelle für duktiles Eis 29 übrig.