Lawinen

Verstärkte Rückwand, Spaltkeile im Hintergrund (Bildquelle: GVG)

Grundlagen

Lawinen können ganze Wälder und auch massiv gebaute Infrastruktur mitreissen oder beschädigen. Selbst im Auslaufbereich und bei wenigen Metern Fliesshöhe haben Lawinen noch immer eine immense Zerstörungskraft, besonders wenn sie zusätzlich Feststoffe wie Baumstämme mitführen. Der Wirkungsbereich von Lawinen lässt sich eingrenzen: räumlich durch das Gelände und Schutzbauwerke, zeitlich aufgrund der Schnee- und Wettersituation (Lawinenbulletin SLF). Zum Schutz von Personen, Verkehrswegen und Gebäuden ist deshalb eine Kombination aus raumplanerischen (Gefahrenkarten), baulichen und organisatorischen Massnahmen besonders wirksam.

Empfohlenes Schutzziel: Das Gebäude bleibt bis zum 300-jährlichen Ereignis intakt und schützt die sich darin befindenden Personen.

Fachbegriffe

Lawinen können nach unterschiedlichen Kriterien klassiert werden. Für die Gebäudeschutzmassnahmen ist die Unterscheidung zwischen Fliesslawinen und Staublawinen zentral. Jede grössere Lawine kann Feststoffe mit sich führen, oft Holz, Geröll oder andere mitgerissene Objekte.

Fliesslawinen bewegen sich fliessend oder gleitend auf dem Boden und erreichen maximale Geschwindigkeiten von bis zu 145 km/h bei einer typischen Dichte von 200‑300 kg/m3. Nassschneelawinen bewegen sich langsamer und haben eine höhere Dichte (300-500 kg/m3). Im Auslaufbereich haben Fliesslawinen eine typische Fliesshöhe von 2-10 m und Geschwindigkeiten unter 40 km/h. Ihre Druckwirkung kann Gebäude zerstören.

Staublawinen bestehen aus einer aufgewirbelten, trockenen Schneewolke (typische Dichte 5-10 kg/m3), die sich mit 70 bis 300 km/h stiebend durch die Luft bewegt. Staublawinen erreichen im Auslaufbereich oft Fliesshöhen von mehr als 50 m. In den untersten 5 m führen sie zum Teil Schneebrocken mit. Selbst bei Gegengefälle können Staublawinen noch auf grossen Strecken Schaden anrichten. Der entstehende Druck vermag Bäume und Leitungsmasten zu knicken und Fenster und Dächer von Gebäuden schwer zu beschädigen. An der Gebäudefassade bleibt der angepresste Schneestaub sichtbar.

Schneegleiten (oft auch „Gleitschnee“ genannt) ist ein weiteres lawinenähnliches Phänomen, bei dem die gesamte Schneedecke langsam und kontinuierlich auf dem Untergrund talwärts gleitet und kriecht. Schneegleiten kann bereits ab 15° Hangneigung auftreten, besonders an stark besonnten Böschungen mit geringer Bodenrauigkeit. Eine grössere Hangneigung, vernässter Untergrund, grosse Schneehöhen und langanhaltende Wärmeperioden verstärken die Kriech- und Gleitbewegungen. Eine abgleitende Schneedecke kann grosse Druck- und Scherkräfte auf Hindernisse ausüben.

Weitere Fachbegriffe:

Die Schneehöhe beschreibt die Höhe der Schneedecke.

Die Fliesshöhe entspricht der Höhe, mit der sich die Lawine bewegt.

Die Stauhöhe gibt an, wie hoch der Schnee beim Anprall der Lawine steht (Aufstau an Hindernis).

Die Dichte (Raumlast) von Schnee ist innerhalb der Schneedecke unterschiedlich und nimmt in der Regel mit der Liegedauer zu (Altschnee hat eine 2-5 Mal höhere Dichte als trockener Neuschnee).

Der Staudruck (dynamischer Druck) entspricht der Erhöhung des Druckes an der angeströmten Fläche eines Hindernisses.

Als Ebenhöch werden Gebäude genannt, deren Dach bergseits nahtlos ans Terrain oder an eine Anschüttung anschliesst.

Ebenhöch
Als Ebenhöch ausgestaltetes Gebäude (Bildquelle: GVG)

Intensitätsparameter zur Bemessung

Fliess- und Staublawinen können mit Lawinenmodellen simuliert werden. Zur Bemessung von Gebäudeschutzmassnahmen bedarf es Angaben zur Fliesshöhe, Fliessrichtung, Geschwindigkeit, Dichte und Einzellasten der Lawine. Als Alternative zur Geschwindigkeit und Dichte kann der Druck und die Fliesshöhe auf ein senkrecht zur Lawinenrichtung stehendes, ebenes und grosses Hindernis zur Bemessung verwendet werden.

Bei Staublawinen genügt als Bemessungskriterium ein Richtwert bezüglich des zu erwartenden Staudruckes. Diese Angaben können aus den Intensitätskarten und dem technischen Bericht abgeleitet werden. Existieren keine Intensitätsangaben, sind diese durch eine Fachperson zu bestimmen.

Intensität von Fliess- und Staublawinen in Gefahrenzonen
Lawinendrücke und Druckverteilung in Bezug auf rote, blaue und gelbe Gefahrenzonen
Druckverteilung von Fliess- und Staublawinen in Gefahrenzonen
Lawinendrücke und Druckverteilung in Bezug auf rote, blaue und gelbe Gefahrenzonen

Gefährdungsbilder

Gefährdungsbild 1: Fliesslawine umfliesst Gebäude

Die Fliesslawine prallt an die Stirnseite eines Gebäudes (Aufstau) und umfliesst es. Wenn die Lawine die Gebäudehöhe nicht überragt, wirkt sich dies nicht auf die Dachkonstruktion aus. Massgebend ist der Druck der Lawine und der mitgeführten Feststoffe auf die betroffenen Gebäudeaussenseiten und die zusätzlichen Reibungskräfte auf diese Wände. Bei schräger Anströmung reduziert sich der Druck auf die Gebäudeaussenseiten.

Gefährdungsbild 2: Fliesslawine überfliesst Gebäude

Ist die Wirkungshöhe der Lawine (Schneehöhe + Fliesshöhe + Stauhöhe) grösser als die Gebäudehöhe, sind zusätzlich zum Gefährdungsbild 1 auch vorspringende Dachbereiche betroffen. Es entsteht eine vertikale Auflast auf das Dach, die zusätzlich zur natürlich abgelagerten Schneelast zu berücksichtigen ist. Zudem sind die Wände und das Dach Reibungskräften ausgesetzt.

Gefährdungsbild 3: Fliesslawine umfliesst Gebäude mit Spaltkeil

Dieser Sonderfall des Gefährdungsbildes 1 ist vergleichbar mit der Lawineneinwirkung auf Leitmauern und -dämme. Der Druck auf den Spaltkeil reduziert sich um den Ablenkungswinkel, weil die Lawine das Hindernis umfliesst. Der Ablenkwinkel darf allerdings höchstens 30° betragen, da die Lawine sonst wie bei einem Anprall auf das Gebäude trifft (Gefährdungsbild 1). Zudem muss der Spaltkeil ausreichend hoch sein, damit er nicht überflossen werden kann (Gefährdungsbild 2).

Gefährdungsbild 4: Fliesslawine überfliesst Gebäude mit Ebenhöch

Dies ist ein Sonderfall des Gefährdungsbildes 2, übertragbar auf Lawinengalerien (Richtlinie ASTRA, 2007). Auf das ebenerdig angeordnete Dach wirken die Auflast der fliessenden resp. abgelagerten Lawine und des natürlich abgelagerten Schnees sowie Reibungskräfte.

Gefährdungsbild 5: Staublawine wirkt auf Gebäude ein

Die Einwirkung einer Staublawine auf ein Gebäude ist vergleichbar mit der Einwirkung durch Wind. Es gelten daher dieselben Ansätze wie nach SIA-Norm 261 Ziffer 6 (Wind).

Gefährdungsbild 6: Schneedruck wirkt auf Gebäude ein

Das Schneegleiten und -kriechen übt Druck auf die betroffenen Gebäudeaussenseiten aus. Wesentliche Einflussfaktoren sind die Höhe und Dichte der Schneedecke, die Hangneigung und die Exposition sowie die Bodenbedeckung.

Schadenarten/-ursachen

Tragwerksversagen:

Die Mehrzahl der Schäden entsteht aufgrund von zu schwach dimensionierten Konstruktionen, welche die auftretenden Kräfte nicht genügend aufnehmen können.

Versagen einzelner Bauteile wie Fenster, Türen und Tore:

Oft drückt eine Lawine Fenster, Türen und Tore aus den Zargen, weil die Bänder zu wenig stabil sind, oder es werden ganze Wände eingedrückt.

Schäden an der Dacheindeckung und an Aufbauten:

Beim Überfliessen des Daches reisst die Lawine – und die von ihr mitgeführten Feststoffe – die Dacheindeckung sowie Aufbauten mit.

Schutzmassnahmen

Mit konzeptionellen und verstärkenden Massnahmen lässt sich die Gefährdung von Personen und Sachwerten erheblich reduzieren, beispielsweise indem das Gebäude optimal geschützt in das Gelände eingepasst wird oder durch die Wahl einer geeigneten Gebäudeform und -ausrichtung. Zusätzlichen Schutz erzielen Sie mit ausreichend dimensionierten und dem Gebäude vorgelagerten Schutzmassnahmen, wie Dämmen und Spaltkeilen. Vermeiden Sie Öffnungen in der lawinenzugewandten Aussenwand und sehen Sie im lawinenzugewandten Bereich nur Räume mit kurzer Aufenthaltsdauer von Personen vor. Aussenwände und Öffnungen bedürfen einer verstärkten Bauweise.

Vorschläge für Schutzmassnahmen zu einzelnen Bauteilen und zum konzeptionellen Vorgehen: Gebäudeschutz.

Normen und Richtlinien

Allgemeine Bau- und Tragwerksnormen

Allgemein

SIA 480 (2016): Wirtschaftlichkeitsrechnung für Investitionen im Hochbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich.

Tragwerksnormen

SIA 260 (2013): Grundlagen der Projektierung von Tragwerken. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 261 (2014): Einwirkungen auf Tragwerken. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 261/1 (2003): Einwirkungen auf Tragwerke – Ergänzende Festlegungen. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein. Zürich.

SIA 267 (2013): Geotechnik. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 267/1 (2013): Geotechnik - Ergänzende Festlegungen. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 269 (2011): Grundlagen der Erhaltung von Tragwerken. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 269/1 (2011): Erhaltung von Tragwerken - Einwirkungen. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich

SIA 465 (1998): Sicherheit von Bauten und Anlagen. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 469 (1997): Erhaltung von Bauwerken. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

Bauproduktenormen mit Anforderungen betreffend Lawinen (Auswahl)

Aussenwandsysteme

ÖNORM B 1300 (2012): Objektsicherheitsprüfungen für Wohngebäude – Regelmässige Prüfroutinen im Rahmen von Sichtkontrollen und zerstörungsfreien Begutachtungen, Grundlagen und Checklisten

Türen, Fenster, äussere Abschlüsse

SIA 331 (2012): Fenster und Fenstertüren. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 343 (2014): Türen und Tore. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 343.061 (1999): Türblätter – Ermittlung der Widerstandsfähigkeit gegen harten Stoss. (SN EN 950). Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

Dach- und Fassadenbekleidungsprodukte

SIA 329 (2012): Vorhangfassaden. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

Technische Richtlinien (Auswahl)

Allgemein

HEV (2016): Paritätische Lebensdauertabelle. Hauseigentümerverband Schweiz / Schweizerischer Mieterinnen und Mieterverband. (Online-Tool)

SVGW (2010): Richtlinie für Gasleitungen. Richtlinie G2. Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches, Zürich.

SVGW (2013): Richtlinie für Wasserverteilung. Richtlinie W4 - Planung, Projektierung sowie Bau, Betrieb und Unterhalt von Trinkwasserversorgungssystemen ausserhalb von Gebäuden. Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches, Zürich.

Entwässerung

Suissetec (2016): Richtlinie „Dachentwässerung“ . Schweizerisch-Liechtensteinischer Gebäudetechnikverband, Suissetec. (auch als Web-App erhältlich)

Suissetec/VSA (2012): SN 592000:2012: Anlagen für die Liegenschaftsentwässerung – Planung und Ausführung.

VSA (1996): Planung der Liegenschaftsentwässerung. Informationsforum der VSA Fachgruppe „Liegenschaftsentwässerung“, Olten.

VSA (2002): Regenwasserentsorgung: Richtlinie zur Versickerung, Retention und Ableitung von Niederschlagswasser in Siedlungsgebieten. Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute, Zürich. (Update 2008 zur Richtlinie)

Glas

SIGaB (2007): Sicherheit mit Glas. Dokumentation, Schweizerisches Institut für Glas am Bau, Schlieren.

Holz

Lignum (2012): Holzbautabellen – Handbuch für die Bemessung. Lignum, Zürich. (Lignum-"Holzbautabellen 2" online)

Lignum (1999): Fassadenverkleidungen aus unbehandeltem Holz. Lignatec Nr. 8, ISSN 1421-0320, Zürich

Literatur

Allgemein

ASTRA (2012): Naturgefahren auf den Nationalstrassen: Risikokonzept. Methodik für eine risikobasierte Beurteilung, Prävention und Bewältigung von gravitativen Naturgefahren auf Nationalstrassen, Bundesamt für Strassen, Bern.

Egli, Th. (2005): Wegleitung Objektschutz gegen gravitative Naturgefahren. Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, Bern.

PLANAT (2009): Risikokonzept für Naturgefahren. Nationale Plattform Naturgefahren, Bern.

Präventionsstiftung der Kantonalen Gebäudeversicherer (2014): Prevent-Building – eine Methodik und ein Werkzeug zur Beurteilung der Wirksamkeit und Zumutbarkeit von Objektschutzmassnahmen an Gebäuden gegen gravitative und meteorologische Naturgefahren. Bericht Phase 1 mit Anpassungen aus Phase 2. Arbeitsgemeinschaft Prevent-Building: WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Egli Engineering AG, Geotest AG, B,S,S,. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)

Suda J. und Rudolf-Miklau F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.

Staub, B. (2017): Gebäudeschutz gegen Naturgefahren. FAN Agenda 2/2017. Fachleute Naturgefahren Schweiz. (Download)

Lawinen

ASTRA (2007): Richtlinie Einwirkungen infolge Lawinen auf Schutzgalerien. Bundesamt für Strassen ASTRA in Zusammenarbeit mit SBB AG Infrastruktur, Bern.

BFF (1984): Richtlinien zur Berücksichtigung der Lawinengefahr bei raumwirksamen Tätigkeiten. Bundesamt für Forstwesen / Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung, EDMZ, Bern.

GVA (1994): Vorschriften für bauliche Massnahmen an Bauten in der blauen Lawinenzone. Gebäudeversicherungsanstalt des Kantons Graubünden.

Leuenberger, F. (2003): Bauanleitung Gleitschneeschutz und temporärer Stützverbau, Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos.

Margreth, S. (2007): Lawinenverbau im Anbruchgebiet. Technische Richtlinie als Vollzugshilfe. Umwelt-Vollzug Nr. 0704. Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern, WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos.

Margreth, S. (2016): Ausscheiden von Schneegleiten und Schneedruck in Gefahrenkarten. WSL Berichte, Heft 47.

Rudolf-Miklau, F. und Sauermoser, S. (Hrsg.), 2011: Handbuch Technischer Lawinenschutz. Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Berlin. 464 S.

Salm, B et al. (1990): Berechnung von Fliesslawinen. Eine Anleitung für Praktiker mit Beispielen, Mitteilung Nr. 47, Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung, Davos.