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Further space exploration in the far-infrared (FIR) requires larger apertures in order to improve the spatial resolution of captured images. To this purpose, the Thinned Aperture Light Collector (TALC) concept of a deployable annular telescope has been recently developed at CEA, which offers novel perspectives for FIR space missions. The consortium ELICSIR consortium of European institutes and companies has been created to improve the technological readiness level (TRL) of its key systems and components.
Astronomy is driven by the quest for higher sensitivity and improved angular resolution in order to detect fainter or smaller objects. The far-infrared to submillimeter domain is a unique probe of the cold and obscured Universe, harboring for instance the precious signatures of key elements such as water. Space observations are mandatory given the blocking effect of our atmosphere. However the methods we have relied on so far to develop increasingly larger telescopes are now reaching a hard limit, with the JWST illustrating this in more than one way (e.g. it will be launched by one of the most powerful rocket, it requires the largest existing facility on Earth to be qualified). With the Thinned Aperture Light Collector (TALC) project, a concept of a deployable 20 m annular telescope, we propose to break out of this deadlock by developing novel technologies for space telescopes, which are disruptive in three aspects: • An innovative deployable mirror whose topology, based on stacking rather than folding, leads to an optimum ratio of collecting area over volume, and creates a telescope with an eight times larger collecting area and three times higher angular resolution compared to JWST from the same pre-deployed volume; • An ultra-light weight segmented primary mirror, based on electrodeposited Nickel, Composite and Honeycomb stacks, built with a replica process to control costs and mitigate the industrial risks; • An active optics control layer based on piezo-electric layers incorporated into the mirror rear shell allowing control of the shape by internal stress rather than by reaction on a structure. We present in this paper the roadmap we have built to bring these three disruptive technologies to technology readiness level 3. We will achieve this goal through design and realization of representative elements: segments of mirrors for optical quality verification, active optics implemented on representative mirror stacks to characterize the shape correction capabilities, and mechanical models for validation of the deployment concept. Accompanying these developments, a strong system activity will ensure that the ultimate goal of having an integrated system can be met, especially in terms of (a) scalability toward a larger structure, and (b) verification philosophy.
We have developed, manufactured and tested a unimorph deformable mirror for space applications based on piezoelectric actuation. The mirror was designed for the correction of low-order Zernike modes with a stroke of several tens of micrometers over a clear aperture of 50 mm. It was successfully tested in thermal vacuum, underwent lifetime tests, and was exposed to random vibrations, sinusoidal vibrations, and to ionizing radiation. We report on design considerations, manufacturing of the mirror, and present the test results. Furthermore, we discuss critical design parameters, and how our mirror could be adapted to serve recently proposed space telescopes such as HDST and TALC.
Die Hälfte des Endenergiebedarfs in Deutschland wird zur Deckung des Wärmebedarfs der Wirtschaft und der privaten Haushalte benötigt; überwiegend erzeugt durch Erdgas und Heizöl. Gerade die energetisch nur unzureichend sanierten Einfamilienhausbestände des ländlichen Raumes bergen ein hohes Potenzial für Energieeinsparungs- und Effizienzsstrategien, um zum einen den Klimaschutz zu fördern und zum anderen eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung des ländlichen Raumes anzustoßen. Die 9. Steinfurter Bioenergiefachtagung zeigt Strategien und Maßnahmen auf, die zeigen, wie eine "Wärmewende im ländlichen Raum" aussehen kann, welche Chancen und Möglichkeiten sie bietet und warum eine "Wärmewende" strategisch unabdingbar für das Gelingen des Generationenprojektes "Energiewende" insgesamt ist. Die Veranstaltung zeichnet den Pfad von konzeptionellen Ideen über Beispiele aus der Praxis bis hin zu zukunftsweisenden technologischen Ansätzen: Wärmekataster Kreis Steinfurt KWK-Modellkommune Saerbeck Wege zum Bioenergiedorf - Praxisbeispiele Technische Voraussetzungen und Möglichkeiten für effiziente Wärmenetze im ländlichen Raum Finanzierungs- und Fördermodelle für eine gelungene Wärmewende
Concepts for future large space telescopes require an active optics system to mitigate aberrations caused by thermal deformation and gravitational release. Such a system would allow on-site correction of wave-front errors and ease the requirements for thermal and gravitational stability of the optical train. In the course of the ESA project "Development of Adaptive Deformable Mirrors for Space Instruments" we have developed a unimorph deformable mirror designed to correct for low-order aberrations and dedicated to be used in space environment. We briefly report on design and manufacturing of the deformable mirror and present results from performance verifications and environmental testing.
Fast Constant Time Memory Allocator for Inter Task Communication in Ultra Low Energy Embedded Systems
Body energy harvesting for WSN. State of art and examples
Mittlerweile eine feste Institution und im Terminkalender vieler FM und CREM Verantwortlichen fixiert: Der Münsteraner Facility Management Tag. Seit nunmehr 10 Jahren kommen Interessierte und Freunde der FM-Branche nach Münster, um gemeinsam über Entwicklungen und Trends der Branche zu diskutieren. Der Münsteraner Facility Management Tag verfolgt dabei folgende Schwerpunkte: Darstellung praxisnaher Lösungsansätze Praxisorientierte Wissensvermittlung Stärkung des Transfers zwischen Theorie und Praxis unter dem Motto "Wissenschaft.Praktisch.Machen" Erfahrungsaustausch und best-practice
Trends of changes in waste management and possible optimizations within the waste collection process
(2013)
1. General waste management in Europe 2. Optimization process of disposal logistics a. Technologies (collection systems, vehicles etc.) b. Benchmarking c. Optimization 3. The future and sustainability of waste management
Mittlerweile eine feste Institution und im Terminkalender vieler FM und CREM Verantwortlichen fixiert: Der Münsteraner Facility Management Tag. Seit nunmehr 10 Jahren kommen Interessierte und Freunde der FM-Branche nach Münster, um gemeinsam über Entwicklungen und Trends der Branche zu diskutieren. Der Münsteraner Facility Management Tag verfolgt dabei folgende Schwerpunkte: Darstellung praxisnaher Lösungsansätze Praxisorientierte Wissensvermittlung Stärkung des Transfers zwischen Theorie und Praxis unter dem Motto "Wissenschaft.Praktisch.Machen" Erfahrungsaustausch und best-practice
Durch das Kreislaufwirtschaftsgesetz werden die Weichen für die Zukunft neu gestellt. Ein weiterer Baustein wird das noch ausstehende Wertstoffgesetz mit Ausführungen zur Wertstofftonne sein. Insbesondere der Trägerschaft und der Frage der Produktverantwortung sowie der zusätzlich zu erfassenden Wertstoffe sind noch viele Fragen offen. Derzeit werden unterschiedliche Varianten diskutiert und teilweise in Modellversuchen getestet.
Insbesondere durch erhöhte Wertstofftrennung, aber auch durch demografische und andere abfallwirtschaftliche Entwicklungen wird das über die grauen Restabfallbehälter entsorgte Volumen immer weniger. In nahezu allen Gebieten Deutschland werden jedoch die misten Kosten über den Verteilungsschlüssel Restabfallbehälter auf die Gebührenschuldner umgelegt. Bei Verteilung der weitgehend gleichen Kosten auf einen immer geringere werdenden Maßstab bedeutet diese eine kontinuierliche Erhöhung der Gebührensätze und kann somit nicht zielführend sein.
Die aktuelle Standardisierung und Normung von Dienstleistungen in der Abfall- und Wertstoffsammlung unter Angebe konkreter Service Levels verdeutlicht die Notwendigkeit von Qualitätsprüfungen als Bestandteil des Qualitätsmanagements in diesem Bereich. Die aktuelle Untersuchung hat das Ziel, praxisrelevante Qualitätsmerkmale abzuleiten, in der Praxis messbare Indikatoren zu identifizieren und eine Methodik zur Durchführung der Qualitätsprüfungen zu entwickeln.
Adaptive laser resonators with deformable MOEMS mirrors under closed-loop control are discussed and experimental results are presented. The requirements for deformable mirrors and for closed-loop control systems of these mirrors are analyzed. Several deformable mirrors have been characterized and the results are presented. Currently available membrane mirrors deform under laser load and need further development before they can be used for aberration correction of solid state lasers above some tens of Watts. Nevertheless, the results are encouraging and the requirements are within reach of currently available technology. Finally, we demonstrate an Nd.YVO4-laser with a closed-loop adaptive resonator and more than 6 W of output power. The closed-loop system was able to compensate artificially introduced aberrations from a phase plate.
GSI Darmstadt currently builds a high-energy petawatt Nd:glass laser system, called PHELIX (Petawatt High-Energy Laser for Heavy-Ion Experiments). PHELIX will offer the world-wide unique combination of a high current, high-energy heavy-ion beam with an intense laser beam. Aberrations due to the beam transport and due to the amplification process limit the focusability and the intensity at the target. We have investigated the aberrations of the different amplification stages. The pre-amplifier stage consists of three rod-amplifiers which cause mainly defocus, but also a small part of coma and astigmatism. The main amplifier consists of five disk amplifiers with a clear aperture of 315 mm. These large disk-amplifiers cause pump-shot aberrations which occur instantly. After a shot, the disk amplifiers need a cooling time of several hours to relax to their initial state. This limits the repetition rate and causes long-term aberrations. We will present first measurements of the pump-shot and long-term aberrations caused by the pre- and the main amplifier in a single-pass configuration. In this context, we will present the adaptive optics system which is implemented in the PHELIX beam line and discuss its capability to compensate for the pump-shot and long-term aberrations.
We have developed a new type of unimorph deformable mirror, designed to correct for low-order Zernike modes. The mirror has a clear optical aperture of 50 mm combined with large peak-to-valley Zernike amplitudes of up to 35 μm. Newly developed fabrication processes allow the use of prefabricated super-polished and coated glass substrates. The mirror's unique features suggest the use in several stronomical applications like the precompensation of atmospheric aberrations seen by laser beacons and the use in woofer-tweeter systems. Additionally, the design enables an efficient correction of the inevitable wavefront error imposed by the floppy structure of primary mirrors in future large space-based telescopes. We have modeled the mirror by using analytical as well as finite element models. We will present design, key features and manufacturing steps of the deformable mirror.
We present a novel unimorph deformable mirror with a diameter of only 10 mm that will be used in adaptive resonators of high power solid state lasers. The relationship between applied voltage and deformation of a unimorph mirror depends on the piezoelectric material properties, layer thicknesses, boundary conditions, and the electrode pattern. An analytical equation for the deflection of the piezoelectric unimorph structure is derived, based on the electro-elastic and thin plate theory. The validity of the proposed analytical model has been proven by numerical finite-element modelling and experimental results. Our mirror design has been optimized to obtain the highest possible stroke and a high resonance frequency.
Over the past 5 years we have developed a new type of unimorph deformable mirror. The main advantages of this mirror technology are · very low surface scattering due to the use of superpolished glass · excellent coatings, even suitable for high power lasers, can be applied · active diameter of the mirrors can be between 10 mm and 100 mm · large strokes can be achieved even for small mirror diameters · integrated monolithic tip/tilt functionality based on a spiral arm design We have modeled these mirrors by analytical models as well as by the finite element method. This allows us to quickly design new mirrors tailored to specific applications. One example is a mirror for laser applications that has a diameter of 10 mm and can achieve a stroke in defocus mode of 5 μm. The stroke for these mirrors scales as the square of the mirror diameter, meaning that we can achieve, for example, a stroke of 125 μm for a mirror of 50 mm diameter. We will present design criteria and tradeoffs for these mirrors. We characterize our mirrors by the maximum stroke they can deliver for various Zernike modes, under the boundary condition that the Zernike mode has to be created with a certain fidelity, usually defined by the Maréchal criterion.
Novel unimorph deformable mirror with monolithic tip-tilt functionality for solid state lasers
(2011)
We present a new type of unimorph deformable mirror with monolithic tip-tilt functionality. The tip-tilt actuation is based on a spiral arm design. The mirror will be used in high-power laser resonators for real-time intracavity phase control. The additional tip-tilt correction with a stroke up to 6 μm simplifies the resonator alignment significantly. The mirror is optimized for a laser beam footprint of about 10 mm. We have modeled and optimized this mirror by finite element calculations and we will present design criteria and tradeoffs for this mirrors. The mirror is manufactured from a super-polished glass substrate with very low surface scattering and excellent dielectric coating.
Characterization of a miniaturized unimorph deformable mirror for high power cw-solid state lasers
(2012)
We have developed a new type of unimorph deformable mirror for real-time intra-cavity phase control of high power cw-lasers. The approach is innovative in its combination of super-polished and pre-coated highly reflective substrates, the miniaturization of the unimorph principle, and the integration of a monolithic tip/tilt functionality. Despite the small optical aperture of only 9 mm diameter, the mirror is able to produce a stroke of several microns for low order Zernike modes, paired with a residual static root-mean-square aberration of less than 0.04 µm. In this paper, the characteristics of the mirror such as the influence functions, the dynamic behavior, and the power handling capability are reported. The mirror was subjected to a maximum of 490 W of laser-light at a wavelength of 1030 nm. Due to the high reflectivity of over 99.998 percent the mirror is able to withstand intensities up to 1.5 MW/cm2.
We have developed a new type of unimorph deformable mirror for the correction of low-order Zernike modes. The mirror features a clear aperture of 50 mm combined with large peak-to-valley amplitudes of up to 35 μm. Newly developed fabrication processes allow the use of prefabricated, coated, super-polished glass substrates. The mirror's unique features suggest the use in several astronomical applications like the compensation of atmospheric aberrations seen by laser beacons, low light astronomy, and the use in woofer-tweeter systems. Additionally, the design enables an efficient correction of the inevitable wave-front error imposed by the floppy structure of primary mirrors in future large space telescopes. We have modeled the mirror by using analytical as well as finite element models. We will present design, key features and manufacturing steps of the deformable mirror.
Einfluss eines HIV-Care-Programms auf den Ernährungsstatus von HIV- infizierten Patienten in Kamerun
(2012)
Einfluss eines HIV-Care-Programms auf den Ernährungsstatus von HIV- infizierten Patienten in Kamerun B. Sc. Marion Czech, G. Nkengkfack, H. Englert, Oerlinghausen Zusammenfassung Weltweit sind über 33,3 Millionen Menschen mit dem HI-Virus infiziert (vgl. WHO, 2009). Die Subsahara zählt mit 24,5 Millionen Infizierten zu den Ländern mit der größten HIV-Rate. Allein in Kamerun sind ca. 5,5 prozent der Bevölkerung betroffen (vgl. UNAIDS, 2007). Die Ernährung kann hierbei den Krankheitsverlauf positiv beeinflussen und somit das Auftreten der charakteristischen Symptome von Aids sowie den Beginn der teuren antiretroviralen Therapie verzögern (vgl. Eckert, 2006, Immel, 2006). Durch zahlreiche Faktoren der HIV- Infektion ist bei 20-30 prozent der Patienten bereits in der asymptomatischen Phase der Infektion eine Mangelernährung zu beobachten. Neben dem Absinken des Körpergewichtes kommt es häufig zu einem reduziertem Plasmavitaminspiegel Proteinmangel sowie zu vermehrtem oxidativen Stress (vgl. Biesalski,Fürst, Kasper et. al., 1995, S. 417). Ziel dieser Arbeit ist es die Auswirkungen eines HIV- Care- Programmes auf den Ernährungszustand von HIV- Infizierten Personen in Kamerun im Vergleich zu einer Kontrollgruppe darzulegen. Dafür erfolgt eine Messung des Ernährungszustands vor Beginn des HIV- Care- Programmes, sowie nach drei- monatiger Durchführung des Programmes. Parallel finden diese Erhebungen auch bei den Patienten der Kontrollgruppe statt. Für die Erfassung des Body- Mass. Index werden Daten von 30 Patienten der Interventionsgruppe vor Beginn und nach 3- monatiger Durchführung des HIV- Care- Programmes miteinander verglichen. Anhand eines 3- Tage- Protokolls werden von 31 Patienten der Interventionsgruppe, sowie von 31 Patienten der Kontrollgruppe jeweils vor Beginn der Schulungen und nach drei Monaten der Durchführung die Parameter Gesamtenergiezufuhr und Zufuhr der Antioxidantien Vitamin A, C, E, sowie Zink miteinander verglichen. Parallel erfolgt von diesen je 31 Patienten je Gruppe auch die Beurteilung der Verzehrshäufigkeit einzelner Lebensmittelgruppen anhand eines Food Frequency Questionnaires. Der Body- Mass. Index von den 30 Personen der Interventionsgruppe verringerte sich zwischen T0 und T1 nur minimal um 0,33. Bei der Auswertung des 3- Tage- Protokolles zeigte sich eine Erhöhung der Zufuhr der Antioxidantien. Die Vitamine A und C wurden nach drei- monatiger Durchführung des HIV- Care Programms in höheren Mengen zu sich genommen, während sich die Aufnahme dieser Mikronährstoffe innerhalb der Kontrollgruppe nicht in größerem Ausmaß veränderte. Hinsichtlich der Verzehrshäufigkeit lässt sich nach drei Monaten.
Der Qualitätsbegriff im Umfeld der Abfall- und Wertstoffsammlung wurde bislang häufig lediglich mit dem Aspekt der Sortenreinheit und Sauberkeit der erfassten Wertstoffe in Verbindung ge bracht. Derzeit entwickelt sich jedoch auf europäischer Ebene eine Diskussion über die Stan dardisierung und Normung von Dienstleistungen in der Abfall- und Wertstofflogistik (vgl. DIN SPEC 1108-3). Die Intension dieser Standardisierungs- und Normungsbemühungen liegt neben einer grundlegenden Prozessbeschreibung in der Verwendung definierter Qualitätsstandards der Leistungserbringung (sogenannter Service Levels), einerseits im Rahmen von Leistungsverzeichnissen bei Ausschreibungen und andererseits innerhalb von Angeboten seitens potenzieller Leistungserbringer (vgl. Schröter, 2011).
Unter humanitärer Soforthilfe oder Nothilfe werden kurzfristige Maßnahmen zusammengefasst, die eine akute Unterversorgung im Bereich der Infrastruktur oder auf medizinischem Gebiet überbrücken sollen. Primäre Maßnahmen der Soforthilfe bestehen in der Sicherstellung von Trinkwasserversorgung, Ernährung, Hygiene, Unterbringung und Gesundheitsversorgung vor dem Hintergrund völkerrechtlicher und humanitärer Standards. Der Begriff der Katastrophe oder des Disasters wird in diesem Zusammenhang von einem Großschadensereignis durch eine schwerwiegende Beeinträchtigung oder Zerstörung lokaler Hilfsstrukturen abgegrenzt. Unterschieden wird hierbei zwischen Naturkatastrophen und menschlich verursachten Katastrophen, welche wiederum als technische oder Gewaltkatastrophen auftreten. Ein besonders im Zusammenhang mit bewaffneten Konflikten gleichzeitiges Auftreten von natürlicher, technischer und Gewaltkatastrophe wird als komplexe Katastrophe bezeichnet. Die Erfahrungen der letzten Jahre haben verdeutlicht, dass die früher klare Unterscheidung zwischen natürlichen und menschengemachten Katastrophen nicht mehr aufrecht zu erhalten ist. Aus Naturereignissen werden erst durch die Anwesenheit von Menschen Naturkatastrophen und Naturphänomene wie Erdbeben und Überschwemmungen entfalten ihre fatalen Auswirkungen oft nur aufgrund verfehlter Siedlungspolitik, unzureichender Bauvorschrift, rücksichtsloser Gewässerbereinigung oder globaler Klimaveränderung. Als koordinierende Behörde treten bei Naturkatastrophen die jeweils landesrechtlich zuständigen Verwaltungsorgane auf, bei bewaffneten Konflikten oder Zusammenbruch staatlicher Ordnungsstrukturen (failing state) muss diese Aufgabe nach den Genfer Völkerrechtsabkommen jeweils von der besetzenden Kriegsmacht oder von den Behörden der Vereinten Nationen übernommen werden. Unter den Hilfsorganisationen kommt hierbei dem Internationalen Komitee vom Roten Kreuz (ICRC) bei bewaffneten Konflikten gemäß den Festlegungen der Genfer Konventionen eine einzigartige Sonderstellung als Völkerrechtssubjekt und Schutzmacht zu. Die weltweite Rotkreuz- und Rothalbmondbewegung verfügt über insgesamt 97 Millionen Mitglieder in 185 nationalen Gesellschaften und steht daher nahezu an jedem Schadensort als kompetente, neutrale und unparteiische Partnerorganisation vor Ort bereit. Die Erfahrung der ungenügend koordinierten internationalen Hilfe im afrikanischen Zwischenseengebiet nach dem Genozid in Ruanda führte seit 1997 zur Intensivierung der Bemühungen namhafter international tätiger Hilfsorganisationen um Zusammenarbeit und Qualität. Technische Leitlinien der Daseins- und Gesundheitsfürsorge in Katastrophen werden daneben kontinuierlich von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und den Vereinten Nationen online auf den Seiten reliefweb und health library for disasters veröffentlicht. Mit der Gründung des Sphere-Projekts wurde 1997 ebenfalls ein verbindlicher Rahmen normativer und technischer Standards für die internationale Nothilfe geschaffen. Als Richtwerte für die Trinkwasserversorgung in Flüchtlingslagern legt das Sphere-Project beispielsweise fest: Mindestens 15 Liter Trinkwasser pro Person und Tag, Trinkwasserverteilung jeweils im Radius von 500 Metern erreichbar, Wartezeit dort nicht über 15 Minuten und Fülldauer für 20 Liter unter drei Minuten. In der Praxis der Trinkwasseraufbereitung wird zwischen mass water und specialized water unterschieden, wobei unter mass water chloriertes Oberflächenwasser ohne Filterung verstanden wird und unter specialized water ein hochwertiges Trinkwasser nach Flockung, Chlorierung und Keramikfilterung. Die Trinkwasserversorgung in der Erstversorgungsphase nach einer Katastrophe ist für Menschen in Notsituationen eine unmittelbar lebenserhaltende Maßnahme und muss daher notfalls auch unter Inkaufnahme eines erheblichen Kraftstoff- und Filtermittelverbrauches sichergestellt werden. In der Praxis der Nothilfe verfolgt ansonsten das Konzept der angepassten Technologie (appropriate technology) den Ansatz der Orientierung an den lokalen Standards und vermeidet technologische Abhängigkeit. Bei jeder Planung und Durchführung der Hilfsmaßnahmen stellt die frühzeitige Einbeziehung kompetenter Betroffener nicht nur eine kostensenkende Nutzung lokal vorhandenen Ressourcen dar, sondern fördert unmittelbar die Gesundheit der Opfer durch Stärkung des Kohärenzgefühls im Sinne des Salutogenesekonzeptes. Das weltweite Nothilfe-Programm der Emergency Response Units der Internationalen Föderation der Rotkreuz- und Rothalbmondgesellschaften (IFRC) ist beispielsweise in Ausrüstung und Personalausstattung von der Alarmierung an auf sofortige Zusammenarbeit mit der jeweils betroffenen nationalen Rotkreuz- oder Rothalbmondgesellschaft ausgerichtet, um innerhalb weniger Wochen dauerhaft in deren Bestand übernommen zu werden.
Die Befähigung Pflegender zu Maßnahmen in Krisen- und Katastrophensituationen ist als Ziel der Pflegeausbildung erstmals seit dem Jahr 2003 ausdrücklich und verbindlich vorgegeben worden. Allerdings haben die unterschiedlichen landesrechtlichen Umsetzungen bislang noch keine einheitlichen curricularen Planungen zugelassen. Sowohl im landesrechtlich geregelten Katastrophenschutz (für den Fall von technischen oder Naturkatastrophen) als auch im bundesrechtlich festgelegten Zivilschutz (für den Fall von bewaffneten Konflikten) hat die pflegerische Betreuung von Opfern und Betroffenen jedenfalls eine sehr hohe Priorität. Der Verband der Schwesternschaften vom Deutschen Roten Kreuz e.V. erscheint in diesem Zusammenhang in besonderer Weise aufgerufen und geeignet, die Befähigung Pflegender zu Maßnahmen in Krisen- und Katastrophensituationen sowohl in der Pflegeausbildung, als auch in der Fort- und Weiterbildung zu gestalten und zu verbreiten, und zwar aufgrund der besonderen satzungsgemäßen Verpflichtungen des Deutschen Roten Kreuzes mit seiner Anerkennung als nationale Hilfsgesellschaft durch öffentlich-rechtlichen Hoheitsakt der Bundesregierung, aufgrund der einzigartigen Stellung des Roten Kreuzes mit dem Internationalen Komitee vom Roten Kreuz (IKRK) als Völkerrechtssubjekt im bewaffneten Konflikt und aufgrund der einzigartigen Erfahrungen und herausragenden Professionalität des Deutschen Roten Kreuzes im Bereich nationaler und internationaler Nothilfe.
In the German design code ATV-M 127-2, three host pipe states are differentiated: State I for leaky sewers without cracks, state II for sewers with longitudinal cracks but a stable soil pipe system, and state III for cracked pipes with larger deformations and considerable risk of collapse in the near future. State II sewers that are close to the traffic surface must be calculated as a state III situation. On the other hand, the US Standard ASTM F 1216 defines two states: structurally safe and fully deteriorated sewers. This paper examines the common aspects and differences between the two codes. A simple non-linear numerical approach is presented to evaluate the actual safety of the host pipe-soil system based on the following parameters: 1. the pipe material (e. g. age, corrosion depth, state of the contact zones), 2. the measured or estimated pipe deformations, 3. the soil group, stiffness, and possible voids occurring next to the springlines of the pipe, 4. the loading to be applied on the deteriorated pipe-soil system. Using stability and ultimate stress criteria, the safety of the system can be defined in a rational way. Missing parameters have to be introduced into the algorithm conservatively. Case studies are presented to demonstrate safe estimations for the host pipe state. The consequences on the required wall thickness of a lining and the application of non-circular linings are shown. The wall thicknesses resulting from a design for the fully deteriorated state as defined by the design codes in both the USA and Germany are compared and discussed.
The German Code ATV-M 127-2 published in 2000 for the design of linings to rehabilitate sewers has proved itself a helpful guideline to find the optimum wall thickness of any liner material, e.g. CIPP or stainless steel sleeves. Many rehabilitation projects in different European countries have been performed successfully using this code. The code differentiates between three host pipe states: State I for untight sewers without cracks, state II for sewers with longitudinal cracks but a stable soil pipe system and state III for cracked pipes with larger deformations and considerable risk to collapse in the near future. State II sewers but installed close to the traffic surface must be calculated as a state III situation too. According to the code stress, deformation and stability tests are necessary. For many practical cases charts with stress factors and imperfection reductions allow to design without a computer. Numerous theoretical and experimental papers are available which mainly deal with circular linings. An evaluation of design codes carried out by experts of different countries shows a fairly good coincidence of the required wall thicknesses, but the assessment of pipeline damages by engineers is sometimes resulting in quite different assumptions necessary for the design input parameters. The paper reports about the progress in liner design since the 1st edition of the code. Additional clauses have to be introduced into the 2nd edition for non circular geometries (e.g. for hood and rectangular profile), imperfections describing practical and theoretical situations and new applications (e.g. railway crossings). International discussion can be useful to find safe and resources saving constructions.
With the assessment of sewers and drains generally recognised criteria such as tightness, stability, hydraulic capability and efficiency are valid. For the assessment of the stability, however, there are often uncertainties. In this connection the ATV-DVWK Advisory Leaflet ATV M 127-2 represents a practical development of the system of rules and standards for the stability of earth-bedded pipelines that is called upon in the case of dimensioning for rehabilitation procedures. Nevertheless, further assumptions about the pipe-soil system are necessary which often are based on individual appraisals and experiences of the designer. To that end, in the years 1999 to the beginning of 2002, extensive experiments and theoretical investigations were carried out at the Universities of Bremen and Muenster as well as at the Bremen hanseWasser GmbH in order to assess more reliably the load-carrying capacity in particular of damaged host pipes in the ground. The research was supported by the Federal Ministry for Education and Research (BMB+F) under the short title ASSUR. The paper gives a view of the essential contents of the research; further information can be taken from the final report to ASSUR.