620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Beschreibung von Qualitätsmerkmalen und deren Messmethodik in der Abfall- und Wertstoffabfuhr
(2013)
Im Auftrag der Entsorgergemeinschaft der Deutschen Entsorgungswirtschaft e.V. (EdDE) wurde eine neue Messmethodik zur Bewertung der Qualität der Abfall- und Wertstoffabfuhr erarbeitet. Die Messmethodik soll erstmals die Qualität der Dienstleistung in diesem Bereich vor Ort durch geeignete Indikatoren messbar und vergleichbar machen. Die je nach Gegebenheit modulartig auswählbaren, einheitlichen Bewertungsmaßstäbe bieten die Chance zu einer realistischen Einschätzung der Qualität der gebotenen Dienstleistung. Damit ist die Messmethodik sowohl für Auftraggeber, welche die beauftragte Abfuhr hinsichtlich ihrer Qualität überprüfen wollen, als auch für Entsorgungsunternehmen, welche im Rahmen ihrer eigenen Qualitätssicherung ihre Dienstleistung bewerten wollen, interessant und anwendbar. Die Studie bietet darüber hinaus eine solide Basis für aktuell stattfindende Beratungen zur Erarbeitung einer nationalen beziehungsweise europäischen Norm im Bereich der Abfall- und Wertstofflogistik. Die EdDE hat den Forschungsbericht "Beschreibung von Qualitätsmerkmalen und deren Messmethodik in der Abfall- und Wertstoffabfuhr" im Rahmen Ihrer Schriftenreihe als EdDE-Dokumentation Nr. 15 veröffentlicht.
Eine besonders von Wassermangel betroffene Region ist das Bundesland Afar im Nordosten Äthiopiens. In diesem Gebiet befindet sich das Dorf Hidmo. Mittels Geldern aus der Entwicklungshilfe hat die äthiopische Regierung dort ein Schulgebäude errichten lassen, damit die Kinder aus der Umgebung der allgemeinen Schulpflicht nachkommen können. Es wurde aber vergessen, Geld für eine Wasser-und Sanitärversorgung einzuplanen, diese wäre notwendig, da die nächste Wasserstelle 500 m weit entfernt ist. Im Rahmen dieser Arbeit soll auf Vorplanungsniveau untersucht werden, inwiefern es möglich ist, Niederschlagswasser zu speichern, welches den Schülern als Wasserquelle dient und welche Sanitärsysteme dafür in Frage kommen. Zum einen sollen diese das Ausbreiten von Krankheiten verhindern und zum anderen die knappe Ressource Wasser schonen. Zusätzlich soll versucht werden, Bewässerungswasser bereit zu stellen, zur Bewässerung eines schuleigenen Nutzgartens, der dazu dienen soll, die Kinder in sparsamen Bewässerungsmethoden zu schulen. Der Wasserspeicher soll nur Brauchwasser zum Händewaschen und zu Bewässerungszwecken liefern. Trinkwasser soll mittels einer Rohrleitung aus der vorhandenen, 500m von der Schule entfernten, Wasserquelle bezogen werden. Zur Auswahl sollen nur angepasste Technologien kommen, vorwiegend einfach gehalten, dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft nahekommend.
Die Tigray and Afar Wasser Initiative (TAWI) ist ein Kooperationsprojekt der Mekelle Universität (Äthiopien), der Fachhochschule Münster und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Gegenstand der Initiative ist die Wasserversorgung im ländlichen Raum der besonders wasserarmen Regionalstaaten Tigray und Afar im semi-ariden Norden Äthiopiens. Im Untergrund ist häufig noch Wasser zu finden, das gelegentlich auch von Menschen zu landwirtschaftlichen Zwecken extensiv genutzt wird. Dichtwände im Untergrund können dazu dienen, diese Nutzung zu intensivieren und zusätzlich den Landschafts-Wasserhaushalt positiv zu beeinflussen. Die so aufgestauten unterirdischen Wasserspeicher sollen als kleine bzw. kleinste Anlagen dezentral die Versorgungslage kleiner, lokaler Bevölkerungsgruppen verbessern. Gleichzeitig vermeidet die unterirdische Speicherung die Gefahr einer Erhöhung der Inzidenzrate für beispielsweise Malaria, wie sie infolge von oberirdisch angelegten Ponds nachgewiesen worden ist.
Die statische Berechnung von erdgebetteten Abwasserleitungen und -kanälen erfolgt in Deutschland seit 1984 nach dem Arbeitsblatt ATV-A 127 [V1]. Im Rahmen der CEN/TC165/WG12 wurden zwar zwei Optionen für eine europäische Rohrstatik erarbeitet, es konnte jedoch keine Einigkeit auf ein gemeinsames Verfahren erzielt werden. Die Ergebnisse werden daher lediglich in Form eines Technischen Berichtes TR 1295-3 [V4] veröffentlicht. Zur Berücksichtigung von Weiterentwicklungen bei der Rohrherstellung und beim Rohreinbau sowie der Notwendigkeit einer Anpassung an europäisch übliche Regelungen zur Standsicherheit wird daher in der DWA-Arbeitsgruppe ES 5.4 eine 4. Auflage des Arbeitsblattes A 127 vorbereitet. Dabei können auch neuere Erkenntnisse bezüglich der Tragwirkung des Rohr-Boden-Systems einbezogen werden. Flache Überdeckungen sind für die Praxis von besonderer Bedeutung, da solche Anwendungen einerseits zunehmen, andererseits auf die Rohrleitungen hohe Bodenspannungen aus Verkehrslasten einwirken. Im Rahmen eines durch das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes NRW unterstützten Forschungsvorhabens, an dem die Fachhochschule Münster, das Institut für Unterirdische Infrastruktur Gelsenkirchen, die Leibniz Universität Hannover und die Ruhr-Universität Bochum beteiligt sind, sollen mit Hilfe von Versuchen im Maßstab 1:1 und Finite Element-Simulationen eine Reihe von Fragen geklärt werden, die bei der Dimensionierung von Abwasserkanälen mit flacher Überdeckung auftreten. Die Untersuchungen sollen außerdem Aussagen über die Reststandsicherheit von geschädigten Kanälen und die Berechnung von Sanierungssystemen bei nicht mehr allein tragfähigen Altrohren liefern.
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.
Nach einer kurzen Bestandsaufnahme zur Ingenieurmathematik an Hochschulen werden langjährige Testergebnisse zu den Mathematik-Vorkenntnissen der Studienanfänger im Fach Bauingenieurwesen dargestellt. Auf eine Diskussion über die Folgen der aufgezeigten Defizite werden zunächst allgemeine organisatorische und inhaltliche Vorschläge gemacht, wie diese Defizite im Ingenieurstudium abgebaut werden können. Anschließend wird ein detailliertes Lehrkonzept für die Ingenieurmathematik beschrieben, das der Autor zusammen mit Kollegen entwickelt und viele Jahre lang erfolgreich durchgeführt hat. Im Anhang wird ein vom Autor entworfener Fragebogen zur Evaluation der Mathematik-Lehrveranstaltung vorgestellt und kommentiert.
In der Mathematik ist es im Allgemeinen üblich, alle Fragen ohne die Berücksichtigung der Einheiten der verwendeten Größen zu behandeln. Wendet man dann die Gesetze und Ergebnisse auf Probleme der Physik und der Ingenieurwissenschaften an, so ergeben sich hinsichtlich der Einheitenanalyse für den kritischen Betrachter formal einige unbefriedigende Darstellungen. Da für den Physiker und den Ingenieur die Einheitenanalyse zu den besonders aussagekräftigen Kontrollmöglichkeiten zählt, muss dieser Bereich widerspruchsfrei und klar aufgebaut werden. Im folgenden wird der Versuch unternommen, die formalen Widersprüche anhand einiger einfacher Beispiele anschaulich herauszustellen; anschließend wird ein Vorschlag für eine konsistente Einheitenanalyse gemacht.
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.
Für elastisch gebettete, kreiszylindrische Konstruktionen wird im Fall getrennter Belastungs- und Bettungswirkung das Last-Verschiebungsverhalten analysiert. Es zeigt sich, dass das System eine Grenzlast hat, nach deren Überschreitung die aufnehmbare Belastung absinkt. Für Anwendungsfälle in der Praxis und zur Auswertung von Modell- und Großversuchen wird ein Diagramm für die Ermittlung der Grenzlasten angegeben. Die untersuchten Bereiche des Steifigkeitsparameters ß und des Konstruktionsparameters k* umfasst Anwendungen wie Tunnelwandungen, Rohre und Rohrauskleidungen aus PVC und Polyethylen sowie Durchlässe aus kalt gewellten und kalt gebogenen Stahlblechen. Es wird die Gültigkeit des gewählten, linear elastischen Stoffgesetzes der Konstruktion abgegrenzt. Beim Erddruckproblem kann die Last- und Bettungswirkung nicht mehr voneinander getrennt werden. Hierfür werden Versuche und rechnerische Ansätze dargestellt, die einen Einblick in das Verhalten der Konstruktion bei Laststeigerung ermöglichen. Unter idealisierten Voraussetzungen existiert im überkritischen Bereich des zunächst mehrwelligen Beulproblems ein weiterer Indifferenzpunkt und eine einwellige Beulform.
Ten opzichte van de richtlijnen voor direct in de bodem ingebedde leidingen (In Duitsland betreft het de richtlijn ATV A127[1], in Frankrijk de Fascicule 70, in Nederland Cur n° 122 voor betonbuizen) vereist de richtlijn voor de statische berekening van linersystemen (kousrelining, u lining, buis in buislining...) voor de sanering van beschadigde riolen een grondig andere aanpak en berekeningsmethodiek. Onder meer zijn voor liners volgende parameters van belang: Toestand van de beschadigde leiding. Wanneer de oude leiding vervormd is, zal bij close fit renovatiesystemen zoals kousliners ook de liner zelf voorvervormingen vertonen. Bij deze onvolkomenheden wordt onderscheid gemaakt tussen lokale intrusie (opbolling) globale voorvervorming (ovalisatie); Materiaalkarakteristieken van de liner samenhangend met de uitharding (vorming van ringspleet enz.); Hoge drukspanningen door externe waterdruk in combinatie met de geringe wanddikte en de relatief lage elasticiteitsmodulus van de liner; De liggingcondities van de liner in de beschadigde leiding (aanwezigheid van scheuren, radiale en axiale verplaatsing enz..); Specifieke eigenschappen van de materialen waaruit de liner is opgebouwd (Elasticiteitsmodulus en buigtreksterkte op lange termijn) Vragen in verband met de stabiliteit van saneringsystemen werden de afgelopen jaren uitgebreid in internationale fora en wereldwijd bediscussieerd, [2] tot [5], en om de mechanische draagkracht ervan na te gaan werden omvangrijke proeven uitgevoerd, [2], [4], [6], [12] en [18]. Aan de hand van het document Merkblatt ATV-M 127-2 [14] is het mogelijk om statische berekeningen op een voor liners adequate wijze uit te voeren en is het mogelijk controleberekeningen uit te voeren zoals dit in Duitsland in het document Merkblatt ATV-M 143-3 [13] geëist wordt.