Carstensen D. Eis im Wasserbau: Theorie, Erscheinungen, Bemessungsgrößen / Technische Universität Dresden, Fakultät Bauingenieurwesen, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik; Hrsg. von Stamm J., Graw K.-U. - Dresden: Technische Universität Dresden, 2008. - 264 S.: Ill., graph. - (Dresdner wasserbauliche Mitteilungen; Heft 37) - ISBN 978-3-86780-099-0; ISSN 0949-5061  Место хранения:   03 | Центральная библиотека Иркутского научного центра СО РАН | Иркутск

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Symbolverzeichnis ............................................... 7 Abkürzungsverzeichnis .......................................... 15 Abbildungsverzeichnis .......................................... 17 Tabellenverzeichnis ............................................ 23 1 Einleitung .................................................. 25 1.1 Klimaänderung und Eisbelastung, ein Widerspruch? ....... 26 1.2 Wirtschaftliche Bedeutung .............................. 28 1.3 Geogene und anthropogene Einflüsse auf die Eisbildung ............................................. 28 2 Historische Betrachtungen ................................... 31 2.1 Eisgang auf Flüssen - Ursache für Hochwasserereignisse ................................... 31 2.1.1 Elbe ............................................ 31 2.1.2 Rhein ........................................... 33 2.1.3 Oder ............................................ 33 3 Physik von Wasser und Eis ................................... 35 3.1 Anomalien des Wassers .................................. 35 3.1.1 Spezifisches Gewicht ............................ 35 3.1.2 Volumenänderung ................................. 37 3.2 Eisentstehung .......................................... 40 3.2.1 Stehende und langsam fließende Gewässer ........................................ 42 3.2.2 Fließgewässer ................................... 43 3.2.3 Meere ........................................... 45 3.3 Eisstruktur / Klassifikation ........................... 47 3.4 Eistemperatur .......................................... 52 4 Materialeigenschaften ....................................... 55 4.1 Mechanische Eigenschaften .............................. 55 4.1.1 Dichte .......................................... 55 4.1.2 Rheologie ....................................... 56 4.1.2.1 Elastische Eigenschaften ............... 56 4.1.2.2 Inelastische Eigenschaften - Mikromechanik der Polycrystal Verformung ................. 57 4.1.2.3 Eigenspannungen ........................ 63 4.1.2.4 Kriechverhalten ........................ 64 4.1.2.5 Rheologische Modelle ................... 66 4.1.3 Festigkeit ...................................... 68 4.1.3.1 Druckfestigkeit ........................ 69 4.1.3.2 Zugfestigkeit .......................... 72 4.1.3.3 Biegefestigkeit ........................ 74 4.1.3.4 Scherfestigkeit ........................ 77 4.1.4 Adhäsionsfestigkeit ............................. 77 4.1.5 E-Modul ......................................... 77 4.1.5.1 Dynamischer Elastizitätsmodul .......... 78 4.1.5.2 Statischer Elastizitätsmodul ........... 78 4.1.5.3 Reduzierter Elastizitätsmodul für Biegung ................................ 78 4.1.6 Querdehungszahl ................................. 79 4.2 Physikalisch-thermische Eigenschaften .................. 79 4.2.1 Wärmekapazität .................................. 79 4.2.2 Wärmeleitfähigkeit .............................. 79 4.2.3 Latente Wärme ................................... 80 4.2.4 Wärmeübergangskoeffizient ....................... 80 4.2.5 Wärmeausbreitungskoeffizient .................... 81 4.2.6 Thermischer Ausdehungskoeffizient ............... 81 5 Berechnung der Erscheinungsformen von Eis auf Gewässern ..... 83 5.1 Gleichungen zur Bestimmung der Eisbildung - Einführung ............................................. 83 5.1.1 Theoretische Grundlagen ......................... 84 5.1.2 Wärmeströme ..................................... 86 5.1.2.1 Strahlungssaldo ........................ 86 5.1.2.2 Kurzwelliger Strahlungsanteil - Globalstrahlung ........................ 86 5.1.2.3 Kurzwelliger Strahlungsanteil - Reflexionsstrahlung .................... 88 5.1.2.4 Langwelliger Strahlungsanteil - Ausstrahlung ........................... 89 5.1.2.5 Langwelliger Strahlungsanteil - Gegenstrahlung ......................... 89 5.1.2.6 Latenter Wärmestrom - Verdunstung ...... 90 5.1.2.7 Fühlbarer Wärmestrom ................... 91 5.1.2.8 Verdunstung und Sublimation von Eisdecken .............................. 91 5.1.2.9 Windgeschwindigkeit .................... 92 5.1.2.10 Dynamische Wärmeströme ................. 95 5.2 Treibeisbildung ........................................ 95 5.3 Wassertemperatur ....................................... 97 5.4 Eisdickenwachstum ..................................... 100 5.5 Eisschmelze-Eisaufbruch ............................... 112 6 Eisstatistik ............................................... 115 6.1 Datenerhebung und Eissituation ........................ 117 6.2 Eiskalender - Grundlagen .............................. 118 6.2.1 Eiskalender - Binnenseen und Kanalstrecken ..... 118 6.2.2 Eiskalender - Oder ............................. 121 6.2.3 Eiskalender - Elbe ............................. 123 6.2.4 Eiskalender - Talsperren ....................... 126 6.3 Klimamodell - REMO .................................... 128 6.3.1 IPCC-Emissionsszenarien ........................ 129 6.3.2 Auswahl der Gitterboxen (Zellen) ............... 130 6.3.3 Datenanalyse und vorläufiges Ergebnis .......... 131 7 Hydraulik .................................................. 135 7.1 Abflussbeeinflussung infolge Eis ...................... 135 7.1.1 Abfluss unter einer Eisdecke ................... 137 7.1.2 Rauheitseinfluss ............................... 139 7.1.2.1 Rauheit infolge einer Eisdecke ........ 139 7.1.2.2 Rauheit infolge Grundeis .............. 141 7.1.2.3 Kombinierter Rauheitsbeiwert .......... 143 7.1.2.4 Gesamtrauheitsbeiwert ................. 144 7.2 Physikalische Modelle ................................. 145 8 Eisbelastungen ............................................. 149 8.1 Qualitative und quantitative Betrachtungen ............ 149 8.1.1 Materialeigenschaften .......................... 149 8.1.2 Kontaktfläche und Bauwerksform ................. 149 8.1.3 Kraftübertragung ............................... 150 8.2 Thermischer Eisdruck .................................. 150 8.2.1 Berechnung des thermischen Eisdruckes .......... 153 8.2.2 Bewertung des thermischen Eisdruckes ........... 160 8.3 Belastungen durch Treibeis ............................ 161 8.4 Limitierter Kräfteeintrag auf senkrechte Bauwerke infolge Eisversagen .......................... 162 8.4.1 Versagen infolge Bruch ......................... 162 8.4.1.1 Eintrag von Horizontallasten auf breite Bauwerke ....................... 162 8.4.1.2 Eintrag von Horizontallasten auf schmale Bauwerke ...................... 162 8.4.1.3 Versagen infolge Abscheren ............ 166 8.4.1.4 Versagen infolge Eisschollenteilung (vertikale Rissbildung) ............... 167 8.4.1.5 Versagen infolge Teilung von Eisschollen (horizontale Rissbildung) .......................... 169 8.4.1.6 Versagen infolge Beulen von Eisfeldern ............................ 169 8.5 Eislasten auf geneigte Konstruktionen / Böschungen .... 170 8.5.1 Versagen durch Biegung an breiten Bauwerken .... 170 8.5.2 Eislast auf konische Bauwerke und geneigte Pfähle ......................................... 178 8.6 Vertikallasten - Belastungen durch Wasserspiegeländerungen an Pfahlbauwerken ............. 181 8.7 Belastungen durch Eisstand und Eisversetzung .......... 184 8.7.1 Belastung infolge Eisaufschiebung bzw. Eisversetzung (EV) ............................. 185 8.7.2 Dimensionierung von Bauwerken unter Berücksichtigung von Eisversetzungen ........... 188 8.7.3 Modelluntersuchungen zur Eisabführung an Brücken ........................................ 189 9 Zusammenfassung ............................................ 195 Literaturverzeichnis ....................................... 197 Anhang ..................................................... 209 A Glossar .................................................... 211 B Übersichtstabellen ......................................... 217 C Fotodokumentation .......................................... 229 C.l Eis auf Binnenwasserstraßen ........................... 229 C.2 Eisstau auf der Schwarzen Elster - Februar 2006 ....... 230 C.3 Oder 2006 und 2007 .................................... 235 C.4 Eishochwasser Elbe 2006 ............................... 236 C.5 Eis an der Ostseeküste ................................ 237 D Wahrscheinlichkeit und relative Häufigkeit von Eiserscheinungen auf Seen und Kanälen ...................... 239 E Wahrscheinlichkeit und relative Häufigkeit von Eiserscheinungen auf Flüssen und Talsperren ................ 255 F Eiskalender ................................................ 263