PESTAL 2.0

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Evaluierung eines Modells zur Schätzung des Verankerungswiderstands von Baum- und Stockankern und Test eines smarten Frühwarnsystems für Ankerversagen

Titel (englisch)

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

Abstrakt (englisch)

Tree and stump anchors are the most common type of anchors used in timber harvesting with cable yarders and winch-assisted harvesting systems. Anchor failure presents a serious risk to occupational safety and accidents connected to anchor failure are often associated with severe damage to man and machine. Therefore, selection of suitable anchors is a critical task in operation planning, and has, due to climate change related stress of trees and thus decreasing tree stability, become a more difficult one. Selection of anchors is a considerably complex decision, as anchorage of tree and stump anchors is affected by terrain, tree dimensions, vitality, soil type, soil moisture, force application point and magnitude of applied force. Therefore, it has been tried to boil down this considerably complex decision to rules of thumb or simple formulas, most of them in relation to the diameter of breast height. A recently developed static model may allow to provide a more reliable estimation of the anchorage of tree- and stump anchors through comprehensive assessment of the factors determining anchorage. Further, contrary to previous models, it is applicable to both cable yarding and winch-assisted machinery cases.
The goal of the present project is to evaluate the developed model’s accuracy during empirical field tests and to investigate if anchor failure can be predicted through monitoring of changes in the position of the anchor (movement in horizontal and vertical direction, tilt, rotation). To this end, tree and stump anchors shall be brought to failure with a tractor-mounted winch in ways that represent typical load cases in cable yarding and winch-assisted timber harvesting. The pull force required for anchor failure is measured with a load shackle and recorded alongside changes of anchor position. Data is then merged with tree and soil characteristics and compared to the estimate of the model. Further, positioning data is analysed in relation to tree and soil parameters to investigate if anchor failure can be predicted from this data and if this could find application in a smart, low-cost early warning system.

Schlagwörter (deutsch)

Holzernte, Baum- und Stockanker, Ankerversagen, Steilgelände, seilgestützte Holzernte, traktionswindenunterstützte Holzernte

Projektleitung

Karl Stampfer

Forschungseinrichtung

Universität für Bodenkultur - Department für Wald- und Bodenwissenschaften Institut für Forsttechnik

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101588

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Das Projekt hat zwei konkrete Ziele, die mithilfe ein und desselben Versuchsaufbaus erreicht werden können:

1) Evaluierung eines in einem Vorprojekt entwickelten statischen Modells zur Schätzung des Verankerungswiderstands von Baum- und Stockankern hinsichtlich seiner Prognosegenauigkeit im Vergleich zur Beobachtung und der Schätzung nach Pestal. Zu diesem Zweck sollen Baum- und/oder Stockanker mithilfe einer Traktorseilwinde zum Versagen gebracht werden. Es sollen dabei verschiedene Belastungsfälle (Seilgerät, traktionwindenunterstützte Maschine) nachgestellt werden. Darüber hinaus soll die Auswirkung dynamischer Belastungen auf den Verankerungswiderstand und dessen Verlauf untersucht werden.

2) Untersuchung des Zusammenhangs von Lageveränderung (horizontale und vertikale Verschiebung, Neigung, Rotation) und des Versagens von Baum- und/oder Stockankern und Prüfung ob diese als Grundlage für ein Frühwarnsystem zur Verhinderung von Ankerversagen dienen könnte; im Erfolgsfall Entwicklung eines Prototyps auf Basis eines Minicomputers.

Praxisrelevanz

Die Forstwirtschaft, und dabei insbesondere die Holzernte, gehört zu den unfallträchtigsten Branchen. Wie eine Untersuchung der Arbeitsunfälle der österreichischen Bundesforste von Tsioras et al. (2014) zeigte, kommt es besonders bei der Seilrückung zu vielen Unfällen. Eiwegger (2009) stellte fest, dass schnellende Seile, fallende Gegenstände bzw. Stützen und Ankerbäume für mehr als 60% der Unfälle verantwortlich waren. Zwar ist das Versagen von Ankerbäumen ein eher seltenes Ereignis, hat aber meist Unfälle von besonderer Schwere zu Folge. Aus diesem Grund ist die Unfallprävention hier von besonderer Bedeutung. Die Ergebnisse des im Rahmen des Projektes evaluierte Modells können den Praktiker dabei unterstützen die Ankerauswahl nach objektiv nachvollziehbaren Kriterien zu treffen und so die Versagenswahrscheinlichkeit zu reduzieren. Sollte es zudem möglich sein, Lageveränderungen von Ankern zur Detektion eines drohenden Ankerversagens zu nutzen, so könnte daraus ein kostengünstiges Frühwarnsystem auf Basis von Minicomputern (z.B. Rasperry Pie) entwickelt werden.