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Numerical avalanche dynamics models have become an essential part of snow engineering. Coupled with field observations and historical records, they are especially helpful in understanding avalanche flow in complex terrain. However, their application poses several new challenges to avalanche engineers. A detailed understanding of the avalanche phenomena is required to construct hazard scenarios which involve the careful specification of initial conditions (release zone location and dimensions) and definition of appropriate friction parameters. The interpretation of simulation results requires an understanding of the numerical solution schemes and easy to use visualization tools. We discuss these problems by presenting the computer model RAMMS, which was specially designed by the SLF as a practical tool for avalanche engineers. RAMMS solves the depth-averaged equations governing avalanche flow with accurate second-order numerical solution schemes. The model allows the specification of multiple release zones in three-dimensional terrain. Snow cover entrainment is considered. Furthermore, two different flow rheologies can be applied: the standard Voellmy–Salm (VS) approach or a random kinetic energy (RKE) model, which accounts for the random motion and inelastic interaction between snow granules. We present the governing differential equations, highlight some of the input and output features of RAMMS and then apply the models with entrainment to simulate two well-documented avalanche events recorded at the Vallée de la Sionne test site.
Two- and three-dimensional avalanche dynamics models are being increasingly used in hazard-mitigation studies. These models can provide improved and more accurate results for hazard mapping than the simple one-dimensional models presently used in practice. However, two- and three-dimensional models generate an extensive amount of output data, making the interpretation of simulation results more difficult. To perform a simulation in three-dimensional terrain, numerical models require a digital elevation model, specification of avalanche release areas (spatial extent and volume), selection of solution methods, finding an adequate calculation resolution and, finally, the choice of friction parameters. In this paper, the importance and difficulty of correctly setting up and analysing the results of a numerical avalanche dynamics simulation is discussed. We apply the two-dimensional simulation program RAMMS to the 1968 extreme avalanche event In den Arelen. We show the effect of model input variations on simulation results and the dangers and complexities in their interpretation.
Die Erdbebensicherheit von Gebäuden aus Kalksandsteinmauerwerk ist aktuell nach DIN 4149 mit linearen Verfahren nachzuweisen. Dies führt in der praktischen Anwendung zu großen Problemen, da selbst traditionell übliche Grundrisse teilweise nicht mehr ohne zusätzliche Maßnahmen nachweisbar sind. Zur Lösung dieser Problematik wurden von der deutschen Mauerwerksindustrie auf nationaler und europäischer Ebene Forschungsprojekte initiiert, deren Ergebnisse in Form von statisch nichtlinearen Verfahren Eingang in den Nationalen Anhang zur DIN EN 1998-1 [12] gefunden haben. Mit den Verfahren wird die Nachweissituation zukünftig grundlegend verbessert, da mit diesen die Tragwerksreserven wesentlich besser ausgenutzt werden können. Im Folgenden wird die Anwendung der Verfahren am Beispiel einer Reihenhauszeile aus Kalksandsteinmauerwerk demonstriert. Der Nachweis der Reihenhäuser wurde im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall, die vom Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV in Hannover koordiniert wurde, durch unabhängige Gutachter und die Bauaufsicht eingehend geprüft und für richtig befunden. Die Durchführung des Nachweises erfolgte auf Grundlage eines an der RWTH Aachen entwickelten neuen Nachweiskonzeptes. Die baupraktische Anwendbarkeit und einfache Nachvollziehbarkeit dieses Konzepts ist durch eine softwaretechnische Umsetzung sichergestellt.
Moderne Bauwerke müssen heute eine hohe energetische Leistungsfähigkeit aufweisen und gleichzeitig alle einwirkenden Lasten sicher abtragen. Dies stellt insbesondere in Erdbebengebieten hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe. Am baupraktischen Beispiel einer Doppelhaushälfte wird demonstriert, dass die Symbiose aus energieeffizientem und gleichzeitig erdbebensicherem Bauen in der höchsten deutschen Erdbebenzone mit monolithischem Ziegelmauerwerk gut realisierbar ist. Als Ziegelmauerwerk werden für die Außenwände wärmetechnisch optimierte Hochlochziegel verwendet, die sowohl die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009 als auch die Anforderungen an Mauerwerkbaustoffe nach den aktuellen Erdbebennormen erfüllen. Der Erdbebennachweis der Doppelhaushälfte erfolgt mit einem nichtlinearen Nachweisverfahren, das für eine einfache praktische Anwendung programmtechnisch umgesetzt wurde. Für den Nachweis wurden aus zyklischen Schubwandversuchen ermittelte Last-Verformungskurven verwendet. Das gesamte in Deutschland noch nicht normativ geregelte Nachweiskonzept wurde im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall geprüft und genehmigt.
The continuously growing amount of renewable sources starts compromising the stability of electrical grids. Contradictory to fossil fuel power plants, energy production of wind and photovoltaic (PV) energy is fluctuating. Although predictions have significantly improved, an outage of multi-MW offshore wind farms poses a challenging problem. One solution could be the integration of storage systems in the grid. After a short overview, this paper focuses on two exemplary battery storage systems, including the required power electronics. The grid integration, as well as the optimal usage of volatile energy reserves, is presented for a 5- kW PV system for home application, as well as for a 100- MW medium-voltage system, intended for wind farm usage. The efficiency and cost of topologies are investigated as a key parameter for large-scale integration of renewable power at medium- and low-voltage.