Direkte Ermittlung von Kontaktflächendrücken an Forstreifen auf inhomogenen Untergründen und deren Auswirkungen auf Waldböden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Befahren von Waldböden mit immer schwereren Forstmaschinen zieht Bodenveränderungen nach sich, die im Widerspruch zur Nachhaltigkeit forstlichen Handelns stehen können und damit aufmerksam beobachtet werden. Das Neue am durchgeführten Projekt besteht darin, dass eine Sensorik entwickelt, getestet und eingesetzt wurde, die die Belastung des Waldbodens mit Forstmaschinen nicht mittelbar auf dem Untergrund, sondern unmittelbar im Reifenprofil mittels eingelassener Sensoren erfasst. Somit kann der Kontaktflächendruck sowohl statisch, kinematisch als auch dynamisch mit hoher zeitlicher Auflösung direkt gemessen und anschließend mittels Interpolationsverfahren virtuell in drei Dimensionen sowohl auf den Reifen als auch auf den Boden projiziert werden. Die Untersuchungen ergaben, dass der Kontaktflächendruck räumlich inhomogener ist als a bisher angenommen und im besonderen Maße vom Untergrund abhängt. Mit Hilfe der Messungen an verschiedenen Forstmaschinen im Praxiseinsatz konnten dynamische Belastungen quantifiziert werden, deren Lastspitzen ein Vielfaches der gängigen Kontaktflächendruckberechnungen erreichen. Weiterhin wurde ein Einfluss der Fahrgeschwindigkeit und Kranarbeit auf die Höhe und Verteilung des Kontaktflächendrucks nachgewiesen. Die Messungen des Kontaktflächendrucks unter Bogiebändern ergaben erstaunlicherweise eine vergleichbare Belastung wie unter Radfahrwerken ohne einen relevanten Stützeffekt zwischen den Rädern. Mittels eines entwickelten, mit Sensoren ausgestatteten, selbstständig angetriebenen Befahrungssimulators in Form eines Bagger-Anbauaggregates wurden auf Grundlage der aus den praktischen Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse mehrere (Dauer-)Versuchsflächen angelegt. Auf der Basis der Befahrungs-Versuchsflächen (Normbedingungen) erfolgte die Herleitung verschiedener Beanspruchungs-Belastungs-Modelle, wobei die einwirkende Kraft, die Umweltbedingungen sowie die Häufigkeit der Überfahrungen aus den vorherigen Messungen eindeutig bekannt sind. Es kristallisiert sich heraus, dass besonders die Befahrungsanzahl der Fahrzeuge als Einflussfaktor auf die Beanspruchung dominiert. Bereits eine zweimalige Befahrung führte auf sensiblen Standorten zu einer Überschreitung bodenökologischer Grenzwerte. Eine signifikante Regeneration, auf Grundlage von CO2-Konzentrationsmessungen der Bodenluft, konnte 5 Jahren nach der durchgeführten Befahrung auf den Versuchsflächen noch nicht ermittelt werden. Erstaunlicherweise konnte keine Abhängigkeit der einwirkenden Gesamtkraft auf den Boden von der Konzentration des CO2-Gehaltes in der Bodenluft nachgewiesen werden. Deflektometermessungen stellten sich als ungeeignet zur Messung der Beanspruchung von Waldböden heraus.
