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Evaluation of a model for estimation of tree and stump anchorage and test of an smart early warning system for anchor failure

Project Leader
Stampfer Karl, Project Leader
Duration:
01.01.2021-30.06.2023
Programme:
BMNT - Beauftragung
Type of Research
Applied Research
Staff
Hönigsberger Ferdinand, Project Staff
Euler-Rolle Mathea, Project Staff
BOKU Research Units
Institute of Forest Engineering
Funded by
Federal Ministry of Sustainability and Tourism, Stubenring 1, A-1012 Wien, Austria
Abstract
Baum- und Stockanker sind die häufigste Form der Verankerung bei der Holzernte mit Seilgeräten und traktionswindenunterstützten Harvestern und Forwardern. Das Versagen von Ankern stellt dabei ein schwerwiegendes Sicherheitsrisiko dar. Kommt es zu einem solchen, so kann dies weitreichende Folgen für Mensch und Maschine haben. Besonders bei der Seilrückung ist die Mannschaft einem hohen Risiko ausgesetzt, da es zum Kippen des Seilgerätes und zum Reißen von Stahlseilen kommen kann. Neben der persönlichen Erfahrung ist die von Pestal im Jahr 1961 publizierte Formel immer noch das gebräuchlichste Hilfsmittel zur Schätzung des Ankerwiderstands und zur Auswahl von Baum- und Stockankern bei der Holzernte. Gemäß dieser ist der Ankerwiderstand direkt proportional zum Quadrat des Durchmessers in Brusthöhe. Darüber hinaus unterscheidet Pestal günstige und weniger günstige Bedingungen. Diese Schätzformel ist äußerst einfach in ihrer Anwendung, kann aber nur eine grobe Einschätzung des Anker-widerstands liefern. Darüber hinaus bildet sie nicht den Verankerungsfall „traktionswindenunterstützte Maschine“ ab. Im Rahmen eines Vorprojektes wurde ein statisches Modell zur Schätzung des Ankerwiderstands von Baum- und Stockankern entwickelt, welches aus insgesamt fünf Submodellen besteht. Mithilfe derer kann der Einfluss von Baum- (z.B. Stamm- und Kronenmasse) und Bodenparametern (Wurzelballengröße- und Verankerung) bei der Schätzung der des Verankerungswiderstandes berücksichtigt werden. Das Modell erlaubt so eine genauere Schätzung des Verankerungs-widerstands und ermöglicht eine quantitative Berücksichtigung der bei Pestal qualitativ eingehenden Kriterien. Darüber hinaus berücksichtigt es den Unterschied zwischen Baum- und Stockankern. Einhergehend mit der Entwicklung des Modells wurde im Rahmen eines Pilotversuches getestet, ob Lagesensoren als Frühwarnsystem für Ankerversagen genutzt werden könnten. Die ersten Ergebnisse waren vielversprechend, bedürfen aber zur Absicherung noch weiterer Untersuchungen. Im Erfolgsfall könnte ein Prototyp eines kostengünstigen Frühwarnsystems in Verbindung mit Minicomputern entwickelt werden.
Keywords
Forest engineering; Forestry;
Anchors; Timber harvesting; Safety;
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