620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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In dem geltenden Regelwerk für Straßentunnel, der ZTV-ING, ist das derzeitige rechnerische Nachweisverfahren zum baulichen Brandschutz für Rechteckrahmenquerschnitte im Teil 5, Abschnitt 2 über ein vereinfachtes Nachweisverfahren mit Ansatz eines Temperaturgradienten von 50 K in Wand und Decke geregelt. Alternativ kann nach ZTV-ING ein "genauerer" rechnerischer Nachweis durchgeführt werden, der jedoch in der Praxis kaum angewendet wird, da hierzu bisher keine eindeutigen Regelungen zur Durchführung vorliegen. Es stellen sich insbesondere die Fragen, inwieweit über einen genaueren rechnerischen Nachweis Einsparpotenziale bei der Bewehrung gegenüber dem vereinfachten Nachweis vorliegen und welchen Einfluss eine verlängerte ZTV-ING-Kurve (55 Minuten Vollbrandphase statt 25 Minuten Vollbrandphase) auf die erforderlichen Bewehrungsgehalte hat. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden die genaueren rechnerischen Nachweise für typische Rechteckrahmenquerschnitte von Straßentunneln (ein- und zweizellig) auf Grundlage des Eurocodes EN 1992-1-2 [4], "Allgemeines Rechenverfahren", durchgeführt. Aufgrund des deutlich unterschiedlichen Abplatzverhaltens von Beton ohne PP-Fasern und Beton mit PP-Fasern mit entsprechendem Einfluss auf das Tragverhalten im Brandfall wurden differenzierte Berechnungen durchgeführt. Die Annahmen für die Größe und den Zeitpunkt der Betonabplatzungen basieren auf den Auswertungen von Großbrandversuchen für Rechteckrahmen [10]. In zusätzlichen statischen Berechnungen wurde der Lastfall nach dem Brand mit Berücksichtigung der veränderten Baustoffeigenschaften durch die Brandeinwirkung nachgewiesen. Auf Grundlage der durchgeführten Berechnungen wurde ein Leitfaden mit Musterstatik für den genaueren rechnerischen Brandschutznachweis erstellt. Der Leitfaden mit Musterstatik soll bei der zukünftigen Dimensionierung von Rechteckkonstruktionen von Straßentunneln einen optimierten Brandschutznachweis mit einhergehenden Kostenoptimierungen gegenüber dem bisherigen vereinfachten Brandschutznachweis ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass der genaue rechnerische Nachweis des Brandfalls ein komplexes Berechnungsverfahren ist, das in der Praxis noch nicht erprobt ist. Auf Grundlage der Ergebnisse des genaueren rechnerischen Nachweisverfahrens wurde ein für die Praxis zweckmäßiges Berechnungsverfahren mit Vorgabe eines von der Bauteildicke abhängigen linearen Temperaturgradienten entwickelt. Voraussetzung für die Anwendung dieses Nachweisverfahrens sind vergleichbare Randbedingungen im Brandfall hinsichtlich Größe von Betonabplatzungen und Temperaturverteilungen im Bauteil, welche bei der Verwendung von Betonen mit PP-Fasern und entsprechenden Vorgaben an Rezeptur, Herstellung und Verarbeitung gesehen werden. Für eine Fortschreibung der ZTV-ING, Teil 5, Abschnitt 2, Nr. 10 "Baulicher Brandschutz" werden entsprechende Empfehlungen formuliert.
In Germany the number of casualties in passenger car to pedestrian crashes has been reduced by a considerable amount of 40% as regards fatalities and 25% with regard to seriously injured pedestrians since the year 2001. Similar trends can be seen in other European countries. The reasons for that positive development are still under investigation. As infrastructural or behavioral changes do in general take a longer time to be effective in real world, explanations related to improved active and passive safety of passenger vehicles can be more relevant in providing answers for this trend. The effect of passive pedestrian protection " specified by the Euro NCAP pedestrian test result " is of particular interest and has already been analyzed by several authors. However, the number of vehicles with some valid Euro NCAP pedestrian score (post 2002 rating) was quite limited in most of those studies. To overcome this problem of small datasets German National Accident Records have been taken to investigate a similar objective but now based on a much bigger dataset. The paper uses German National Accident Records from the years 2009 to 2011. In total 65.140 records of pedestrian to passenger car crashes have been available. Considering crash parameters like accident location (rural / urban areas) etc., 27.143 of those crashes have been classified to be relevant for the analysis of passive pedestrian safety. In those 27.143 records 7.576 Euro NCAP rated vehicles (post 2002 rating) have been identified. In addition it was possible to identify vehicles which comply with pedestrian protection legislation (2003/102/EG) where phase 1 came into force in October 2005. A significant correlation between Euro NCAP pedestrian score and injury outcome in real-life car to pedestrian crashes was found. Comparing a vehicle scoring 5 points and a vehicle scoring 22 points, pedestrians" conditional probability of getting fatally injured is reduced by 35% (from 0.58% to 0.37%) for the later one. At the same time the probability of serious injuries can be reduced by 16% (from 27.4% to 22.9%). No significant injury reducing effect, associated with the introduction of pedestrian protection legislation (phase 1) was detected. Considerable effects have also been identified comparing diesel and gasoline cars. Higher engine displacements are associated with a lower injury risk for pedestrians. The most relevant parameter has been "time of accident", whereas pedestrians face a more than 2 times higher probability to be fatally injured during night and darkness as compared to daytime conditions.
Im Rahmen dieses Projektes wurden vor dem Hintergrund der nationalen und europäischen Entwicklungen (z.B. Europäische Normung etc.) neben den Randbedingungen für die Kraftduktilitätsprüfung auch die Auswertung der dabei erfassten Daten genauer betrachtet sowie praxisrelevante Parameter bzgl. der Versuchsdurchführung und -auswertung ermittelt. Ebenso wurde auch versucht den gesamten Verlauf der Kraftduktilitätskurve sowie ggf. auch die Gestalt der Kurve in die Auswertung mit einzubeziehen und nicht nur, wie bisher, punktuelle Werte bzw. einzelne feste Bereiche. Anhand der in diesem Projekt ermittelten Ergebnisse kann festgehalten werden, dass die Probekörperform mit geradem Steg (Form II) gemäß DIN EN 13589 der Probekörperform mit verjüngtem Steg (Form I) gemäß DIN EN 13398 vorzuziehen ist, da es trotz der höchsten Maximalkräfte bei der Form I bei niedrigen Temperaturen häufig zu einem vorzeitigen Probenriss kam und die die Ausziehlänge wesentlich geringer als bei der Form II (Form mit geradem Steg) war. So das in vielen Fällen eine Ermittlung der Formänderungsarbeit zwischen 200 mm und 400 mm Dehnungsweg gemäß der DIN EN 13703 bei Prüfung mit der Form I nicht möglich war, da die Proben die Ausziehlänge von 400 mm nicht erreichten. Dadurch kann die Form mit verjüngtem Steg (Form I), trotz der Verwendung für die elastische Rückstellung nach DIN EN 13398, nicht für den Einsatz bei der Kraftduktilitätsprüfung empfohlen werden. Hinsichtlich der Ziehgeschwindigkeit sollte die bis-her in der Norm verankerte Ziehgeschwindigkeit von 50 mm/min beibehalten werden, da eine Reduzierung der Geschwindigkeit keine Vorteile, z.B. hinsichtlich der Vermeidung eines vorzeitigen Proberisses bei niedrigen Temperaturen, bringt und die Prüfung mit der reduzierten Ziehgeschwindigkeit von 25 mm/min somit doppelt so lange dauern würde. Bezüglich der Prüftemperatur sollte ein Vorgehen gewählt werden, dass es erlaubt, die Ergebnisse, die bei den verschiedenen Bitumensorten gewonnen werden, zu vergleichen. Dies könnte beispielsweise 10-°C als Prüftemperatur sein. Die Festlegung einer einheitlichen Prüftemperatur und dann entsprechend sortenspezifische Anforderungen an die Formänderungsarbeit würden auch bei unbekannten Bitumen und/oder Kontrollprüfungen die Durchführung der Kraftduktilitätsprüfung sowie die Bestimmung der Bitumensorte erleichtern. Aufgrund der im Rahmen des Projektes ermittelten Ergebnisse sollte für Kraftduktilitätsprüfungen die Probekörperform mit geradem Steg gemäß DIN EN 13589 und eine Ziehgeschwindigkeit von 50 mm/min gewählt werden. Die anderen Randbedingungen (Probekörperform mit verjüngtem Steg und Ziehgeschwindigkeit von 25 mm/min) haben sich hinsichtlich der Durchführbarkeit, Auswertbarkeit und Praktikabilität als nicht geeignet erwiesen. Das Rückgewinnungsverfahren für polymermodifizierte Bitumenemulsionen gemäß dem Entwurf der DIN EN 13074-1 hat sich bei den Untersuchungen im Labor als geeignet hinsichtlich Anwendbarkeit und der Ergebnisse gezeigt. So dass keine Modifikation des Verfahrens notwendig erscheint. Für die genauere Interpretation der Kraftduktilitätskurven sowie ggf. Unterscheidung der einzelnen Sorten ist eine Aufteilung der Kurve in zwei Teilbereiche unumgänglich. Allerdings konnte bisher noch kein Verfahren identifiziert werden, mit dem dies eineindeutig möglich ist. Vor allem weil die in der Praxis auftretende Spannbreite der Ergebnisse bei einer einzelnen Sorte bereits recht groß ist, daher nicht immer auszuschließen ist, dass sich die Randbereiche der einzelnen Sorten nicht überschneiden. Um die einzelnen Sorten anhand der Prüfergebnisse unterscheiden bzw. differenzieren zu können, sind die Prüfungen bei einheitlichen Temperaturen unabhängig von der Bitumensorte notwendig, da sich mit der Änderung der Temperatur auch der Kurvenverlauf und somit die Kennwerte ändern. Das Verfahren zur Aufteilung der Kurven in Teilbereiche sollte frei von subjektiven Einflüssen rein mathematisch erfolgen, nachvollziehbar und einfach im täglichen Laborbetrieb anwendbar sein. Daher wird als relativ einfache Variante die Ermittlung der Steigung des Kurvenverlaufes anhand der 1. Ableitung vorgeschlagen. Unabhängig von der Art des Kurvenverlaufes lässt sich hierbei immer das Maximum der Steigung ermitteln. Anhand dessen kann die Trennung in die beiden Bereiche der Kraftduktilitätskurve einfach und schnell durchgeführt werden. Die weitere Interpretation des Kurvenverlaufes sowie die Zuordnung zu einer Bitumensorte kann anhand des Quotienten der Formänderungsarbeiten der beiden Abschnitte erfolgen.
Aktive Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit zum Fußgängerschutz, sogenannte crash-aktive Fußgängerschutzsysteme, werden seit 2005 zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen (siehe Verordnung (EG) Nr. 78/2009 und 631/2009) in Serienfahrzeugen eingesetzt. Diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme stellen im Gegensatz zu den rein passiven Systemen nur eine instationäre Lösung dar. Da die innerhalb der gesetzlichen Anforderungen definierten Testverfahren zur Bewertung stationärer Systeme entwickelt wurden, können derzeit mögliche Risiken instationärer Systeme nicht berücksichtigt werden. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll ein Bewertungsverfahren für diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme entwickelt werden, welches das reale Potential dieser Systeme möglichst gut wiedergibt. Basis hierfür soll eine umfangreiche Untersuchung zusätzlicher Risiken bilden. Die hier untersuchten instationären Schutzmaßnahmen werden nur im Falle eines Fahrzeuganpralls gegen Fußgänger aktiviert, der daher zuverlässig erkannt werden muss. Für die hierfür eingesetzten, kontaktbasierten Sensorsysteme stellen Fußgänger mit geringen Lasteinträgen in die Fahrzeugfront eine große Herausforderung dar. Die Lasteinträge hängen von zahlreichen Faktoren, wie bspw. der Höhe der entsprechenden Krafteinleitungspfade sowie der Größe und dem Gewichts des Fußgängers, ab. Mit Hilfe von umfangreichen Anprallversuchen und -simulationen wird gezeigt, dass die bisher eingesetzten Prüfkörper nur zum Teil für die Erfüllung dieser Anforderungen geeignet sind. Für ein geeignetes Prüfverfahren müssen daher neue Prüfkörper entwickelt werden. Durch die Aktivierung der Schutzmaßnahme soll bei den crash-aktiven Systemen vor allem das Verletzungsrisiko beim Kopfanprall verringert werden. Hierfür wird häufig die hintere Motorhaubenkante angehoben, um zusätzlichen Deformationsfreiraum zur Verfügung zu stellen. Die Haubenanhebung kann jedoch auch in zusätzlichen Verletzungsrisiken resultieren, bspw. durch die exponierte hintere Haubenkante oder die Verringerung des Deformationsfreiraums in Folge des Oberkörperanpralls. Ein Ersatzprüfverfahren zur Bewertung der Haubendeformation mit Hilfe des Hüftimpaktors wird vorgestellt. Ein hybrides Testverfahren bestehend aus Simulation und Versuch eignet sich für eine objektive Bewertung dieser Systeme, wobei die entsprechenden Versuchsparameter mit Hilfe der vorherigen Simulation bestimmt werden können.
The German highway network is facing new challenges in the near future. The structures have to deal with increasing traffic loads, climate change effects and new requirements regarding sustainability while they are getting older and budget cuts can be expected. To guarantee a reliable highway network, it will be vital to adapt and enhance innovative approaches. Current bridge management relies on the results of conventional bridge inspections and thus has certain limitations when it comes to insufficient load bearing capacity and other systematic weaknesses. Therefore, new approaches for real time condition assessment of critical road infrastructure elements are to be developed.
The misuse of CRS (child restraint system) is one of the most urgent problems in connection of child safety in cars. Numerous field studies show that more than two thirds of all CRS are used in a wrong way. This misuse could lead to serious injuries for the children. Surprisingly the quality of CRS use is coded much better in accident data (e.g. GIDAS) than the results of observatory field studies show. It is expected that misuse of CRS was not detected by the accident teams in a large number of the cases. An essential part in improving child seats and their usability is the knowledge of the relation between misuse and resulting injuries. For that the analysis and experimental reconstruction of accidents is an important part. For allowing an exact experimental accident reconstruction, it is necessary to have detailed information about the securing situation of the child and about the installation of the CRS in the car.
Having a look at safety to traffic and the prevention of accidents it can be observed that technical improvements in active safety of vehicles have let to various positive effects in this area. Among other components the tyre-road-contact takes a key role in the development of active safety technologies. All forces in accelerating, breaking and vehicle guidance have to be transmitted through the tyre-road contact area by friction forces. A common way to characterize a friction process is to identify the coefficient of friction μ between two touching materials. Even though there are several approaches to experimentially characterise road surfaces, no standard method exists. In this paper an overview of existing test methods is given. Furthermore the preliminary design of a newly developed portable test device with its possibility to investigate the tyre-road-friction of arbitrary roads or even places of accidents is shown.
Automotive interiors have long been a potentially injurious impact area to occupants during accidents, especially in the absence of adequate padding. The U.S. Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 201, Occupant Protection in Interior Impact, outlines test procedures and performance criteria in order to mitigate potentially injurious head impacts to interior surfaces. FMVSS 201 specifies a finite set of impact locations and applies to passenger vehicles of a specified year range and with a gross vehicle weight rating less than 10,000 lb. In this paper, two head impact test methodologies are presented, a pendulum-test device and a Free Motion Headform (FMH) launching device, which allows for dynamic, repeatable impact evaluation of various vehicle interior surfaces and their impact attenuation abilities. The presented testing includes multiple series that evaluate the effect of differing vehicle upper interior padding on occupant head injury. One study in particular, analyzes a head impact to the side header of a heavy truck (not included in FMVSS 201) during a 90 degree rollover. Additionally, two other series of tests are presented which assess the injury reduction effect of side airbags to near side as well as far side occupants in a side impact scenario. Lastly, a forensic analysis is presented which evaluates two possible head impact locations experienced in a real world accident by analysis of the resulting interior compartment damage utilizing the FMH launching device test method. The data collected and presented includes accelerometer instrumentation and high speed video analysis. These studies demonstrate that adequate padding and airbags are very effective at mitigating head injury potential at impact speeds of 12-25 mph (19-40 kph).
Im gegenstädlichen Forschungsbericht werden zunächst die Grundlagen der geothermischen Energienutzung beschrieben. Dies beinhaltet Anforderungen an den Energienutzer, Einflüsse aus den vorhandenen Untergrund- und Grundwasserverhältnissen sowie dem Fundierungskonzept des Bauwerkes bzw. dessen Bauwerksstruktur. Weiters werden die derzeit vorhandenen Absorbersysteme sowie deren Betriebsweisen beschrieben. Für die Planung einer Tunnelthermie-Anlage wurde ein Planungsleitfaden erstellt, der zunächst die wesentlichen Einflussfaktoren für eine technisch-wirtschaftliche Planung einer Erdwärmeanlage sowie deren Betrieb, Ausfallrisiken und einen Überblick über die rechtlichen Rahmenbedingungen enthält. Der Planungsleitfaden beinhaltet schließlich auch eine Beschreibung der einzelnen Projektstufen, die im Zuge der Planung und Umsetzung einer Tunnelthermie-Anlage zu absolvieren sind. Weiters wurde eine Planungssystematik erarbeitet, die die Angabe wesentlicher Entwurfskriterien beinhaltet, die im Zuge der Planung einer Tunnelthermie-Anlage zu beachten sind. Für die Dimensionierung einer Tunnelthermie-Anlage bedarf es diverser Parameter, die im Vorfeld zu erkunden sind. Diese werden diskutiert und es werden Empfehlungen zur thermischen Erkundung in Kombination mit üblichen geotechnischen Aufschlüssen angeführt. Technische Detaillösungen wurden für beispielhafte Tunnelthermie-Anlagen entwickelt, beschrieben und dargestellt. Darauf aufbauend wurde der Einsatz der Massivabsorbertechnologie bei üblichen deutschen Straßentunneln untersucht. Für die Gestaltung eines Bauvertrages im Zuge der Ausschreibung einer Tunnelthermie-Anlage wurden Empfehlungen erarbeitet. Weiters wird die Schnittstelle zwischen der Erdwärmeanlage und der Haustechnik sowie zwischen dem geothermischen Fachplaner des Auftraggebers und jenem des Auftragnehmers definiert. Abschließend wurden beispielhafte Leistungspositionen für Tunnelthermie-Anlagen erstellt.
Die Ermittlung von Grundunfallkostenraten und Quantifizierung von Zuschlägen für Landstraßenquerschnitte sind Ziel dieses Forschungsvorhabens. Die Ergebnisse sollen eine Bewertungsgrundlage im Handbuch für die Verkehrssicherheit von Straßen (HVS) darstellen. 3.600 km Landstraße aus sechs Bundesländern liegen dem Untersuchungskollektiv zu Grunde. Neben dem mehrjährigen Unfallgeschehen bilden Daten der SIB und Erhebungen aus Streckenbefahrungen die Datengrundlage der Untersuchungen. Die Zuordnung der Streckenabschnitte erfolgte in Anlehnung an den Entwurf der Richtlinie für die Anlage von Landstraßen (RAL) in fünf verschiedene (Regel-) Querschnittsgruppen. Multivariate Modelle zur Beschreibung der Unfallhäufigkeit bilden die mathematische Grundlage der Analyse. Gegenüber monokausalen Betrachtungen weisen sie den Vorteil auf, eine Vielzahl von Einflussgrößen zu erfassen sowie mögliche Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Variablen zu berücksichtigen. Für die verschiedenen Straßenquerschnitte und Einmündungen mit Vorfahrtregelung durch Verkehrszeichen wurden jeweils drei Modelle nach Unfallschwere erstellt. Zu Grunde liegende Merkmale wurden auf ihren signifikanten Erklärungsanteil zur Beschreibung der Unfallhäufigkeit geprüft und entsprechend im Modell als Zuschlag berücksichtigt. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden Funktionen zum Verlauf der Unfallrate und Unfallkostenrate erzeugt. Grundunfallkostenraten beschreiben das fahrleistungsbezogene Unfallkostenniveau eines Netzelements, welches bei regelkonformem Ausbau der Strecke erreicht werden kann. Da in den Modellen auch Merkmale berücksichtigt sind, die kein Defizit im eigentlichen Sinne darstellen, entspricht die Höhe der UKR ohne jegliche Zuschläge einem Grundniveau. Diesem sind Zuschläge, unterteilt in Defizite und die Streckencharakteristik beschreibende Eigenschaften, zuzuordnen. Anhand der Modelle kann nachgewiesen werden, dass verschiedene Straßenquerschnitte ein unterschiedliches Grundsicherheitsniveau aufweisen. Zwischen Unfallhäufigkeit und DTV besteht ein nichtlinearer Zusammenhang. Die Unfallrate bzw. Unfallkostenrate stellt somit eine vom DTV abhängige Kenngröße dar. In Abhängigkeit des Querschnitts besitzen verschiedene Merkmale einen Einfluss auf die Verkehrssicherheit. Die Größenordnung der Zuschläge kann als Anteil am Grundniveau der UKR beschrieben werden. Die ermittelten Zuschläge wurden ggf. vergleichend betrachtet und im Rahmen einer plausibilisierten Bewertung der Querschnitte angepasst. In Anlehnung an das HVS erfolgt die Darstellung der Berechnung für Grundunfallkostenraten und deren Zuschläge für Landstraßenquerschnitte. Dabei werden zwei verschiedene Ansätze vorgestellt. Die Ergebnisse für Einmündungen mit Vorfahrtregelung durch Verkehrszeichen besitzen empfehlenden Charakter.