Bergische Universität Wuppertal Fachbereich D – …...F. Formel FABE Fachausschuss Bauliche...
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Bergische Universität Wuppertal
Fachbereich D – Abteilung Sicherheitstechnik Sicherheitstechnik / Arbeitssicherheit
FP 288 „Rutschhemmungsmatrix“
Wissenschaftlicher Abschlussbericht
Projekt: Entwicklung einer Rutschhemmungsmatrix zur Auswahl von Bodenbelägen und Schuhen zur Reduzierung von Ausgleitunfällen
Laufzeit: 01.04.2009 – 31.12.2012
Gefördert von: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) Projektleiterin: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Anke Kahl Projektmitarbeiter: Dipl.-Ing. Christoph Wetzel
M.Sc. Lars Rübekeil
Dipl.-Ing. Ulrich Windhövel
Dipl.-Ing. Michael Kowatzky
Autor des Abschlussberichtes: Dipl.-Ing. Christoph Wetzel
Vorwort
I
Vorbemerkung
Der vorliegende wissenschaftliche Abschlussbericht zum Forschungsprojekt 288
„Rutschhemmungsmatrix“ basiert in wesentlichen Teilen auf der Dissertation von Herrn
Dipl.-Ing. Christoph Wetzel mit dem Titel „Entwicklung einer Rutschhemmungsmatrix für
die Auswahl von Fußböden und Schuhen zur Reduzierung von Ausgleitunfällen“. Die
Dissertation wurde am 19. März 2013 beim Promotionsausschuss des Fachbereiches D
der Bergischen Universität Wuppertal eingereicht. Der Bericht wird im Rahmen der
Dissertation von Herrn Wetzel veröffentlicht.
Dieser wissenschaftliche Abschlussbericht enthält die Ergebnisse und den
Erkenntnisgewinn der Hauptuntersuchung (Rutschhemmungsmatrix). Die
Untersuchungsmethoden und Ergebnisse des Projektteils „Reproduktion des Prüfschuhs
Picasso“ sind in einem separaten Bericht dargestellt.
Inhaltsverzeichnis
II
Inhaltsverzeichnis
Vorbemerkung ................................................................................................................... I
Inhaltsverzeichnis ............................................................................................................ II
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln ................................................................. VI
Kurzreferat ........................................................................................................................ 1
Abstract ............................................................................................................................. 2
1 Einleitung ............................................................................................................... 3
1.1 Problemstellung .................................................................................................... 4
1.2 Zielstellung und Hypothesen ................................................................................ 8
1.3 Methodisches Vorgehen ..................................................................................... 10
1.4 Zeitplan .............................................................................................................. 12
1.5 Systemabgrenzung ............................................................................................ 13
1.6 Begriffe ............................................................................................................... 15
2 Analyse des Standes der Technik ...................................................................... 17
2.1 Unfallstatistik ...................................................................................................... 17
2.2 Rechtliche Grundlagen ....................................................................................... 19
2.2.1 Produktsicherheit ............................................................................................ 20
2.2.1.1 Fußböden ........................................................................................................... 20
2.2.1.2 Schuhe ................................................................................................................ 22
2.2.2 Arbeitssicherheit ............................................................................................. 24
2.2.2.1 Einrichten mit Fußböden ..................................................................................... 24
2.2.2.2 Betreiben ............................................................................................................ 26
2.3 Reibungssystem ................................................................................................. 27
2.3.1 Physikalische Größen ..................................................................................... 27
2.3.1.1 Reibung und Reibungsarten ............................................................................... 27
2.3.1.2 Reibungsgrößen ................................................................................................. 28
2.3.2 Komponenten des Reibungssystems ............................................................. 29
2.4 Reibungsprüfverfahren ....................................................................................... 31
2.4.1 Prinzipien zur Reibungsmessung ................................................................... 31
2.4.2 Fußboden- und Schuhtester ........................................................................... 32
2.4.3 Gleitmessgerät GMG 200 ............................................................................... 35
2.4.4 Schiefe Ebene ................................................................................................ 36
2.4.5 Pendelmessgerät ............................................................................................ 37
2.5 Gefährdungsbeurteilung „Ausgleiten beim Gehen“ ............................................ 39
2.5.1 Gefährdungsbeurteilung - Analyse ................................................................. 39
2.5.1.1 Arbeitssystem- und Gefährdungsmodell ............................................................. 39
Inhaltsverzeichnis
III
2.5.1.2 Biomechanik des menschlichen Ganges ............................................................ 40
2.5.1.3 Sicherheitsbedingung ......................................................................................... 42
2.5.1.4 Gefährdungsbeurteilung – Analyse in Arbeitsbereichen ..................................... 43
2.5.2 Gefährdungsbeurteilung – Bewertung ............................................................ 43
2.5.2.1 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard) ................................................ 43
2.5.2.1.1 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard) von Schuhen ..................... 43
2.5.2.1.2 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard) von Fußböden .................. 44
2.5.2.2 Bewertung der Gefährdung ................................................................................. 45
2.5.2.2.1 Abgeleitete Grenzwerte aus dem menschlichem Gang ................................ 45
2.5.2.2.2 Wuppertaler Grenzwerte ............................................................................... 46
2.5.2.2.3 Schutzkonzept „Auslöseschwelle und Grenzwert“ ........................................ 47
2.5.2.2.4 BGI / GUV-I 8687 .......................................................................................... 47
2.5.3 Gefährdungsbeurteilung - Gestaltung und Maßnahmen ................................. 48
3 Empirische Analyse des IST-Zustandes ............................................................ 51
3.1 Untersuchungsmaterialien .................................................................................. 51
3.1.1 Fußböden ....................................................................................................... 51
3.1.2 Schuhe ........................................................................................................... 53
3.1.3 Zwischenmedien ............................................................................................. 57
3.1.4 Umgebungsbedingungen ................................................................................ 58
3.2 Auswahl von Messtechnik und Festlegung von Prüfabläufen ............................ 59
3.2.1 Messung produktbezogener Parameter der Fußböden .................................. 59
3.2.2 Messung produktbezogener Parameter der Schuhe ...................................... 61
3.2.3 Kombinierte Fußboden-Schuh-Messung ........................................................ 62
3.2.3.1 Auswahl der Messtechnik ................................................................................... 62
3.2.3.2 Festlegung von Prüfabläufen .............................................................................. 64
3.3 Messunsicherheit ............................................................................................... 65
3.3.1 Arten von Messunsicherheiten ....................................................................... 65
3.3.2 Konzept zur Ermittlung der Messunsicherheit ................................................ 66
4 Bewertung und Auswertung der Ergebnisse .................................................... 68
4.1 Statistische Grundlagen zur Auswertung ........................................................... 68
4.1.1 Deskriptive Statistik ........................................................................................ 68
4.1.2 Univariate Korrelations- und Regressionsrechnung........................................ 68
4.1.3 Multivariate Korrelations- und Regressionsrechnung ..................................... 71
4.1.3.1 Modellformulierung ............................................................................................. 71
4.1.3.2 Die Schätzung der Regressionsfunktion ............................................................. 72
4.1.3.3 Prüfung der Regressionsfunktion ........................................................................ 73
4.1.3.4 Prüfung der Regressionskoeffizienten ................................................................ 74
Inhaltsverzeichnis
IV
4.1.3.5 Prüfung der Modellprämissen ............................................................................. 75
4.1.4 Künstliche Neuronale Netze ........................................................................... 76
4.2 Messunsicherheit ............................................................................................... 78
4.2.1 Produktbedingte Messunsicherheit ................................................................. 78
4.2.2 Systematische Messunsicherheit.................................................................... 78
4.2.2.1 Veränderung von Schuhen ................................................................................. 78
4.2.2.2 Veränderung von Fußböden ............................................................................... 78
4.2.3 Korrekturrechnung .......................................................................................... 80
4.3 Bewertung des IST-Zustandes ........................................................................... 81
4.3.1 Auswahl eines Bewertungssystems ................................................................ 81
4.3.2 Ergebnisse der kombinierten Fußboden-Schuh-Messungen .......................... 81
4.3.3 Bewertung der Ergebnisse des IST-Zustandes - Wasser ............................... 83
4.3.4 Bewertung der Ergebnisse des IST-Zustandes - Öl ....................................... 87
4.4 Bewertung der Baumusterprüfungen von Fußböden und Schuhen ................... 91
4.4.1 Definition von Rangfolgen ............................................................................... 91
4.4.1.1 Normrangfolgen .................................................................................................. 91
4.4.1.2 Praxisrangfolgen ................................................................................................. 92
4.4.2 Vergleiche von Norm- und Praxisrangfolgen .................................................. 94
4.4.2.1 Methodik ............................................................................................................. 94
4.4.2.2 Vergleiche zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser ............................................ 95
4.4.2.3 Vergleiche zur Praxisrangfolge Fußböden Öl ..................................................... 97
4.4.2.4 Vergleich von Norm- und Praxisrangfolgen - Schuhe ....................................... 101
4.5 Verschleiß von Fußböden ................................................................................ 103
4.6 Vergleich von Sicherheitsschuhen mit Straßenschuhen .................................. 105
4.7 Übertragbarkeit von Prüfverfahren ................................................................... 106
5 Gestaltung .......................................................................................................... 108
5.1 Eruierung valider Baumusterprüfungen ............................................................ 108
5.1.1 Anforderungen an Referenzmaterialien ........................................................ 108
5.1.2 Eruierung valider Referenzmaterialien und Prüfverfahren ............................ 109
5.1.3 Ringversuch mit alternativen Referenzmaterialien ....................................... 114
5.1.4 Definition von Wuppertaler Rangfolgen ........................................................ 116
5.2 Statistisches Gefährdungsmodell ..................................................................... 118
5.2.1 Zielstellung ................................................................................................... 118
5.2.2 Modellentwicklung ........................................................................................ 118
5.2.2.1 Bestimmung der Einflussgrößen ....................................................................... 118
5.2.2.2 Modell-Spezifizierung........................................................................................ 120
5.2.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit ....................................................... 125
Inhaltsverzeichnis
V
5.2.4 Festlegung eines Sicherheitsniveaus ........................................................... 126
5.2.5 Validierung des Modells ................................................................................ 127
5.2.6 Statistisches Gefährdungsmodell für das Zwischenmedium Öl .................... 128
5.3 Entwicklung der Rutschhemmungsmatrizen .................................................... 131
5.3.1 Rutschhemmungsmatrix - Wasser ................................................................ 131
5.3.2 Rutschhemmungsmatrix - Öl ........................................................................ 134
5.3.3 Klassifizierung durch mobile Messgeräte ..................................................... 136
5.3.4 Anwendung der Rutschhemmungsmatrizen ................................................. 138
5.4 Quantifizierung des Fußboden- und Schuheinflusses ...................................... 140
5.5 Zusammenhänge von Reibungswerten mit Produktparametern....................... 141
5.5.1 Zielstellung ................................................................................................... 141
5.5.2 Lineare Korrelation ....................................................................................... 141
5.5.3 Multivariate lineare Regression .................................................................... 142
5.5.4 Künstliche Neuronale Netze ......................................................................... 142
6 Diskussion .......................................................................................................... 145
6.1 Diskussion der 1. Hypothese ............................................................................ 145
6.2 Diskussion der 2. Hypothese ............................................................................ 146
6.3 Diskussion der 3. Hypothese ............................................................................ 147
6.4 Diskussion der 4. Hypothese ............................................................................ 148
7 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................... 150
Literatur- und Quellenverzeichnis ............................................................................... 154
Verzeichnis der Abbildungen ...................................................................................... 167
Verzeichnis der Tabellen .............................................................................................. 171
Anhang 1: Übersicht der untersuchten Fußböden .................................................... 173
Anhang 2: Übersicht der untersuchten Schuhe ........................................................ 175
Sicherheitsschuhe ................................................................................................... 175
Straßenschuhe ........................................................................................................ 176
Sonderschuhe ......................................................................................................... 177
Anhang 3: Basispolymere für Laufsohlen .................................................................. 178
Anhang 4: Rauheitskenngrößen ................................................................................. 179
Anhang 5: Vergleich von Sicherheitsschuhen mit Straßenschuhen ....................... 181
Anhang 6: Korrelationsmatrizen Produktparameter ................................................. 182
Anhang 7: Konsequenzen für Fußboden- und Schuhprodukte ................................ 183
Anhang 8: Ergebnisse und Publikationen Dritter ...................................................... 184
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
VI
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
Abkürzungen
AEUV Vertrag über die Arbeitsweise der EU
AG Arbeitsgebiet
ArbSchG Arbeitsschutzgesetz
ArbStättV Arbeitsstättenverordnung
Asp. Asphalt
ASR 1.5 ASR A1.5/1.2 „Fußböden“
ASR Technische Regel für Arbeitsstätten
ASTA Ausschuss für Arbeitsstätten
BAuA Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Bes. Beschichtung
Bet. Betonstein
BGB Bürgerliches Gesetzbuch
BGI Berufsgenossenschaftliche Information
BGR Berufsgenossenschaftliche Regel
BGV Berufsgenossenschaftliche Vorschrift
bspw. beispielsweise
BST Boden- und Schuhtester
BUW Bergische Universität Wuppertal
bzw. beziehungsweise
CEN Comité Européen de Normalisation
DGUV Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung
DIN Spec Standardisierung (nicht konsensbasierte Norm)
DIN V Deutsche Vornorm
DIN Deutsches Institut für Normung
DMS Dehnungsmessstreifen
E DIN Norm-Entwurf
EG Europäische Gemeinschaft
EN V Europäische Vornorm
EN Europäische Norm
ESb Klassifizierung Gleitwiderstand (barfuß) nach DIN EN 13845
ESf Klassifizierung Gleitwiderstand (mit Schuhen) nach DIN EN 13845
etc. et cetera
EU Europäische Union
EU-BauPV EU-Bauproduktenverordnung
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
VII
EVA Ethylen-Vinyl-Acetat
EWG Europäische Wirtschaftsgemeinschaft
F. Formel
FABE Fachausschuss Bauliche Einrichtungen der DGUV
FbHL Fachbereich Handel und Logistik der DGUV
FST Fußboden- und Schuhtester / Floor- and Shoe-Tester
GDA Gemeinsame Deutsche Arbeitsschutzstrategie
gem. gemäß
GFK Glasfaserverstärkter Kunststoff
ggü. gegenüber
Gla. Glas
GmbH Gesellschaft mit beschränkter Haftung
GUV-I Information der Gesetzlichen Unfallversicherung
HBM Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Hj. Halbjahr
Hol. Holz
inkl. inklusive
IRHD International Rubber Hardness Degree
ISO International Organization for Standardization
K.-Streifen Konfidenzstreifen
Ker. Keramik
KNN Künstliche Neuronale Netze
Lam. Laminat
Met. Metall
MW Mittelwert
NaLS Natriumlaurylsulfat
Nat. Naturstein
NBR Nitril-Butadien-Rubber
NI National Instruments
NR Natural Rubber (Naturkautschuk)
Nr. Nummer
NRF Normrangfolge
O organisatorische Schutzmaßnahme
P persönliche Schutzmaßnahme
P.-Streifen Prognosestreifen
PE Polyethylen
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
VIII
PRF Praxisrangfolge
ProdSG Produktsicherheitsgesetz
ProdSV Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz
PSA persönliche Schutzausrüstung
PSRV Polished skid resistance value
PU, PUR Polyurethan
PVC Polyvinylchlorid
Q. Quartal
resp. respektive
R-Gruppe Rutschhemmungsgruppe
R-Klasse Rutschhemmungsklasse
RÖ Rutschhemmungsklasse für Fußböden / Öl
RW Rutschhemmungsklasse für Fußböden / Wasser
S Substitution (Schutzmaßnahme)
S. Seite
SAE Society of Automotive Engineers
SBR Styrol-Butadien-Rubber
SG Sachgebiet
SGB Sozialgesetzbuch
SiC Silizium-Carbid
SÖ Rutschhemmungsklasse für Schuhe Öl
SP Sonderprofil
SRS Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle
SRV skid resistance value
St-II Standardbelag II
SW Rutschhemmungsklasse für Schuhe Wasser
T technische Schutzmaßnahme
TC Technical Committee
Tex. Textil / textiler Bodenbelag
TPR, TR Thermoplastic Rubber
TPS Thermoplastisches Styrol-Blockcopolymer
TPU Thermoplastisches Polyurethan
TS Technical Specification / Technische Spezifikation
typ. typisch
u.a. unter anderen
UKSRG United Kingdom slip-resistance group
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
IX
USRV unpolished skid resistance value
V73 Vulka73
vgl. vergleiche
V-Klasse Verdrängungsraum-Klasse
V-Wahrscheinlichkeit Vertrauenswahrscheinlichkeit
WG Working Group
WRF Wuppertaler Rangfolge
z.B. zum Beispiel
Formelzeichen, Größen und Einheiten
°C Grad Celsius, Einheit der Temperatur T, 0°C = 273,15 K
a Achsenabschnitt, [a] = -
b Steigung, [b] = -
b0 geschätztes konstantes Glied der Regressionsfunktion, [b0] = -
bj geschätzter Regressionskoeffizient (j = 1, 2, …, J), [bj] = -
C Konfidenzintervall der Regressionsgeraden, [C] = -
D Prognoseintervall der Regressionsgeraden, [D] = -
E Energie, [E] = J (Joule)
E(X) Erwartungswert, [E(X)] = -
ek Werte der Residualgröße (k = 1, 2, …, K), [ek] = -
FA Aktionskraft, [FA] = N
Femp empirischer F-Wert, [Femp] = -
FG Gewichtskraft, [FG] = N
FH Hangabtriebskraft, [FH] = N
FN Normalkraft, [FN] = N
FR Reibungskraft, [FR] = N
FT Tangentialkraft, [FT] = N
Ftab tabellierter F-Wert, [Ftab] = -
FTx Tangentialkraft quer zur Gangrichtung, [FR] = N
FTy Tangentialkraft in Gangrichtung, [FTy] = N
FZ Zugkraft, [FZ] = N
g Erdbeschleunigung, Konstante 9,81 m/s²
h Höhe, [h] = m
J Zahl der unabhängigen Variablen, [J] = -
K Kelvin, Einheit der Temperatur T, 0 K = - 273,15 °C
K Zahl der Beobachtungen, [K] = -
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
X
kg Kilogramm, Einheit der Masse m
m Masse, [m] = kg
m Meter, Längenmaßeinheit
Mr1, Mr2 Materialanteile Mr1, Mr2, [Mr] = %
n Anzahl, [n] = -
N Newton, Einheit der Kraft F
P(X) Wahrscheinlichkeit, [P(X)] = %
Pa arithmetischer Mittenrauwert des Primärprofils, [Pa] = µm
Pp mittlere Höhe der Profilspitzen des Primärprofils, [Pp] = µm
Pq quadratischer Mittenrauwert des Primärprofils, [Pq] = µm
Psk Schiefe des Primärprofils, [Psk] = µm
Pt Gesamthöhe des Primärprofils, [Pt] = µm
Pv mittlere Tiefe der Profiltäler des Primärprofils, [Pv] = µm
Pz gemittelte Höhe des Primärprofils, [Pz] = µm
QA Anforderungsquotient, [QA] = -
Qα Quantil einer Verteilungsfunktion mit der Wahrscheinlichkeit α
r Pearsonsche Korrelationskoeffizient, [r] = -
R Spannweite, [R] = -
R² Bestimmtheitsmaß, [R²] = -
Ra arithmetischer Mittenrauwert des Rauheitsprofils, [Ra] = µm
Rk Kernrauheit, [Rk] = µm
Rmr(c) Materialanteil des Rauheitsprofils, [Rmr(c)] = %
Rp mittlere Höhe der Profilspitzen des Rauheitsprofils, [Rp] = µm
Rpk reduzierte Spitzenhöhe, [Rpk] = µm
Rq quadratischer Mittenrauwert des Rauheitsprofils, [Rq] = µm
Rs Abstand der Profilspitzen des Rauheitsprofils, [Rs] = µm
Rsk Schiefe des Rauheitsprofils, [Rsk] = µm
Rsm mittlere Rillenbreite des Rauheitsprofils, [Rsm] = µm
Rt Gesamthöhe des Rauheitsprofils, [Rt] = µm
Rv mittlere Tiefe der Profiltäler des Rauheitsprofils, [Rv] = µm
Rvk reduzierte Spitzentiefe, [Rvk] = µm
Rz gemittelte Höhe des Rauheitsprofils, [Rz] = µm
s Sekunde, Einheit der Zeit t
S Sicherheitsfaktor, [S]= -
s Standardabweichung / Standardfehler, [sindex] = -
s Strecke, Reiblänge, [s] = m
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
XI
T Temperatur, [T] = °C, [T] = K
t Zeit, [t] = s
tindex t-Wert aus der Student-Verteilung, [tindex] = -
U Messunsicherheit, [U] = -
u Störgröße, [u] = -
v Geschwindigkeit, [v] = m/s
Xj unabhängige Variable ( j = 1, 2, …, J)
xjk Werte der unabhängigen Variablen (j = 1, 2, …, J; k = 1, 2, …, K)
Mittelwert, [ ] = Einheit von x
Y abhängige Variable
y(x) Funktionsgleichung
yk Werte der abhängigen Variablen (k = 1, 2, …, K)
α Irrtumswahrscheinlichkeit, [α] = %
α Neigungswinkel, [α] = °
β Vertrauenswahrscheinlichkeit, [β] = %
β0 konstantes Glied der Regressionsfunktion, [β0] = -
βj wahrer Regressionskoeffizient ( j = 1, 2, …, J), [βj] = -
γ vertikaler Aufsetzwinkel des Schuhs, [γ] = °
∆ Delta, Symbol für die Differenz
ε horizontaler Aufsetzwinkel des Schuhs, [ε] = °
λc Grenzwellenlänge, Länge der Einzelmessstrecke [λc] = mm
σ Varianz, [σ] = -
µ Reibungskoeffizient, [µ] = -
µA Anfangsgleitreibungskoeffizient, [µA] = -
µG Gleitreibungskoeffizient, [µG] = -
µH Haftreibungskoeffizient, [µH] = -
Verzeichnis der Abkürzungen und Formeln
XII
Verzeichnis der Formeln
F. 1: Reibungskoeffizient S.28
F. 2: Reibungskoeffizient aus der Messung der Reibungskraft S.31
F. 3: Reibungskoeffizient aus der Messung des Reibungswinkels S.31
F. 4: Reibungskoeffizient aus der Messung des Reibungsenergieverlustes S.31
F. 5: Anforderungsquotient S.41
F. 6: Ungleichung des Ausgleitens S.42
F. 7: Sicherheitsbedingung S.42
F. 8: Arithmetisches Mittel S.68
F. 9: Standardabweichung S.68
F. 10: Korrelationskoeffizient nach Pearson S.69
F. 11: Signifikanz des Korrelationskoeffizienten S.69
F. 12: Gleichung der Regressionsgeraden S.69
F. 13: Steigung der Regressionsgeraden S.69
F. 14: Achsenabschnitt der Regressionsgeraden S.69
F. 15: Standardabweichung der Werte von der Regressionsgeraden S.70
F. 16: Konfidenzintervall der Regressionsgeraden S.70
F. 17: Prognoseintervall der Regressionsgeraden S.70
F. 18: Schätzfunktion der multiplen Regression S.72
F. 19: Zielfunktion der multiplen Regression S.72
F. 20: Standardisierter Regressionskoeffizient S.73
F. 21: Stochastisches Modell der multiplen Regressionsfunktion S.73
F. 22: Bestimmtheitsmaß der multiplen Regression S.74
F. 23: F-Test der multiplen Regression S.74
F. 24: Standardfehler der multiplen Regression S.74
F. 25: F-Test eines Regressionskoeffizienten S.75
F. 26: Konfidenzintervall eines Regressionskoeffizienten S.75
F. 27: Statistisches Gefährdungsmodell S.120
F. 28: Statistisches Gefährdungsmodell, Wasser S.121
F. 29: Störgröße des statistischen Gefährdungsmodells, Wasser S.124
F. 30: Statistisches Gefährdungsmodell, Wasser, V-Wahrscheinlichkeit 90% S.124
F. 31: Statistisches Gefährdungsmodell Öl S.128
F. 32: Statistisches Gefährdungsmodell Öl, V-Wahrscheinlichkeit 90% S.128
Kurzreferat
1
Kurzreferat
Statistiken der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung verdeutlichen eindrucksvoll,
dass Ausrutschen beim Gehen ein betrieblicher Unfallschwerpunkt ist. Insbesondere
prozess- oder witterungsbedingte gleitfördernde Stoffe wie beispielsweise Nässe stellen
eine erhöhte Gefährdung dar. Die Akteure des betrieblichen Arbeitsschutzes stehen vor
der Herausforderung, die Gefährdung „Ausrutschen beim Gehen“ zu beurteilen und als
Schutzmaßnahme sichere Fußboden-Schuh-Kombinationen auszuwählen. Handlungs-
empfehlungen nach dem Stand der Technik fokussieren sich insbesondere auf die
Auswahl von Fußböden und vernachlässigen Instrumentarien zur Auswahl von Schuhen.
Zielstellungen sind die ganzheitliche Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen
Fußböden, Schuhen und gleitfördernden Stoffen sowie die Entwicklung einer
Rutschhemmungsmatrix zur Auswahl von Fußboden- und Schuhprodukten.
In einer empirischen Untersuchung wird ein messtechnisches Abbild praktischer
Situationen erzeugt und ausgewertet. Hierzu werden Reibungswerte der Kombinationen
von 85 unterschiedlichen Fußböden und 100 verschiedenen Sicherheits- und
Straßenschuhen mit den Zwischenmedien Wasser und Motoröl herangezogen.
Das rutschhemmende Potential von Fußböden und Schuhen wird durch nationale und EG-
Baumusterprüfungen zum Teil nicht praxisgerecht bewertet. In dieser Arbeit werden
konkrete Vorschläge für valide Baumusterprüfungen mit alternativen Referenzmaterialien
und Prüfverfahren unterbreitet.
Das entwickelte statistische Gefährdungsmodell ermöglicht eine rechnerische Prognose
des Ausmaßes der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen in Abhängigkeit der
rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden und Schuhen (Ergebnisse von
Baumusterprüfungen). Durch Verallgemeinerung des Modells entsteht das
Präventionsinstrument Rutschhemmungsmatrix, das sowohl die Gefährdungsbeurteilung
als auch die Auswahl sicherer Fußboden-Schuh-Kombinationen im Sinne einer
dauerhaften, kollektiven und willensunabhängigen Schutzmaßnahme wesentlich
vereinfacht.
Straßenschuhe führen in praktischen Situationen zu wesentlich mehr kritischen
Situationen als Sicherheitsschuhe. Mit Sicherheitsschuhen vergleichbare
Mindestanforderungen an die Rutschhemmung von Straßenschuhen sind daher sinnvoll.
Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zur praxisgerechten Bewertung und Auswahl von
Fußboden- und Schuhprodukten und bieten die Chance, die Zahl der Ausgleitunfälle durch
eine Umsetzung in der Normung, in der Produktentwicklung und im betrieblichen
Arbeitsschutz nachhaltig zu reduzieren.
Abstract
2
Abstract
Statistics produced by the German Social Accident Insurance show impressively that
slipping during walking is an occupational accident black spot. Lubricants such as
moisture, caused in particular by processes or weather conditions, constitute an elevated
risk1. Bodies involved in the safety and health of workers at work are faced with the
challenge of assessing the slipping risk during walking and of selecting a protective
measure in the form of safe floor and footwear combinations. Recommendations for action
which take account of the state of the art are particularly focussed upon the selection of
floors, to the neglect of instruments for the selection of footwear.
The objectives are for the interaction between floors, footwear and lubricants to be
considered integrally and for a slip-resistance matrix to be developed for the selection of
floor and footwear products.
An empirical study is performed in order to describe and evaluate practical situations in
terms of the measured data. For this purpose, reference is made to the coefficients of
friction of combinations of 85 different floors and 100 different safety and outdoor footwear
products, with water and engine oil serving as the lubricants.
The assessment by national and EU type examinations of the non-slip potential of floors
and footwear is in some cases not appropriate for industrial practice. Proposals are made
for valid type examinations involving alternative reference materials and test methods.
The statistical risk model that has been developed enables a mathematical prognosis to be
formulated of the scale of the slipping while walking risk as a function of the non-slip
properties of floors and footwear (the results of type examinations). The model is
generalized to produce the slip-resistance matrix, a prevention instrument which
substantially simplifies both risk assessment and the selection of safe floor/footwear
combinations in order to create a sustainable, collective and automatic protective
measure.
Under real-case conditions, critical situations occur substantially more frequently with
outdoor footwear than with safety footwear. Minimum requirements for the slip resistance
of outdoor footwear that are comparable to those for safety footwear are therefore
advisable.
The results support the evaluation and selection of floor and footwear products in a way
that is suitable for industrial practice. If implemented in standards, in product development
and in measures for the safety and health of workers at work, they have the potential to
reduce sustainably the frequency of slipping accidents.
1 Risk = hazard (potential) in coincidence with exposure
Kapitel 1: Einleitung
3
1 Einleitung
„Der menschliche Gang ist einer der unsichersten Fortbewegungsvorgänge, die es unter
Lebewesen in der Natur gibt.“ [FISCHER 2005] Der normalgesunde Mensch lernt und
trainiert von Kindesalter an das Gehen als automatisierten Bewegungsablauf. Dennoch
spiegelt sich die Unsicherheit beim Gehen in einer hohen Zahl an Stolper-, Rutsch- und
Sturzunfällen (SRS-Unfälle) wider. Der Geltungsbereich der Deutschen Gesetzlichen
Unfallversicherung (DGUV) erstreckt sich auf gewerbliche Unternehmen und öffentliche
Einrichtungen wie öffentliche Verwaltungen, Kindergärten, Schulen und Universitäten.
Unfälle bei Tätigkeiten der Beschäftigten während der Arbeit oder Ausbildung werden
durch die Unfallversicherungsträger (UVT) versichert. Die Unfallstatistik der DGUV belegt,
dass ca. 20 Prozent der jährlich etwa 1,2 Millionen Arbeits- und Wegeunfälle mit einer
Ausfallzeit von mehr als drei Tagen auf Stolpern, Rutschen und Stürzen zurückzuführen
sind. Der Anteil der Unfallursache „Ausrutschen“ beträgt etwa die Hälfte, so dass durch die
Unfallversicherungsträger pro Jahr für über 100.000 Rutschunfälle Rehabilitations- und
Entschädigungsleistungen geleistet werden (FBHL 2012). Nicht erfasst sind die Zahlen
von Rutschunfällen im Heim- und Freizeitbereich, von Beinaheunfällen und von
Rutschunfällen ohne Verletzungen bzw. mit Bagatellverletzungen. Die tatsächliche Zahl
von kritischen Situationen, in denen es zum Ausrutschen kommt, ist also wesentlich höher
anzusetzen.
SRS-Unfälle sind neben ihrer hohen Zahl durch eine hohe Unfallschwere gekennzeichnet,
die neben einer durchschnittlichen Ausfallzeit von 20 Tagen insbesondere durch den
Anteil von 25% an neuen Unfallrenten (dauerhafte Erwerbsunfähigkeit) zum Ausdruck
kommt (FBHL 2012).
Kapitel 1: Einleitung
4
1.1 Problemstellung
Der betriebliche Arbeitsschutz hat die Aufgabe, die Beschäftigten vor Arbeitsunfällen und
arbeitsbedingten Belastungen und Erkrankungen zu schützen. Bei der Beurteilung der
Gefährdung Ausgleiten beim Gehen ist ein komplexes System aus den sich gegenseitig
beeinflussenden Komponenten Fußboden, Schuh und gleitförderndem Stoff zu
analysieren und in Bezug auf den gehenden Menschen in praktischen Situationen zu
bewerten. Die Komponenten Fußboden und Schuh weisen eine große Bandbreite an
unterschiedlichen Materialien, Qualitäten, Profilierungen, Oberflächenstrukturen und
daraus resultierenden rutschhemmenden Eigenschaften auf. Zur Vermeidung von
Ausrutschunfällen stehen nach dem Stand der Technik eine Vielzahl von möglichen und
denkbaren Schutzmaßnahmen zur Verfügung. Gemäß der sicherheitstechnischen
Gestaltungsrangfolge (Substitution (S) technische Schutzmaßnahmen (T)
organisatorischen Schutzmaßnahmen (O) persönlichen Schutzmaßnahmen (P)) sind
die Schutzmaßnahmen mit der weitreichendsten Wirkung zu bevorzugen. Folglich sollten
die Akteure des betrieblichen Arbeitsschutzes sichere Fußboden-Schuh-Kombinationen in
Abhängigkeit der betriebs- oder witterungsbedingt auftretenden gleitfördernden Stoffe
auswählen. Innerhalb des Gestaltungsfeldes des „Additiven Primärschutzes“ (vgl.
Kapitel 2.5.3) ist die Maßnahme „Auswahl (Substitution) von Fußböden“ mittels
Anforderungen und Empfehlungen aus gegenwärtigen staatlichen und
berufsgenossenschaftlichen Regelwerken möglich. Eine Handlungsanleitung für die
Auswahl von rutschhemmenden Schuhen existiert derzeit nicht.
Der Ansatz eines ganzheitlichen Arbeitsschutzes „sichere Arbeit mit sicheren Produkten“
legt den Fokus ebenso auf die Gestaltung von sicheren Produkten, insbesondere auf
deren inhärent sichere Konstruktion (vgl. Kapitel 2.5.3). Auch für dieses Gestaltungsfeld
des konstruktiven Primärschutzes existieren nur eingeschränkte Möglichkeiten. Die
Hersteller der Produkte Fußboden und Schuhe sowie die Akteure des betrieblichen
Arbeitsschutzes sind mit folgenden Problemfeldern konfrontiert:
Problemfeld Fußböden
Die Bereitstellung des Produktes Fußboden auf dem Markt ist, abhängig von Art und
Material des Fußbodens, unterschiedlich geregelt. Für jede Produktgruppe sind
konkretisierende, harmonisierte Produktnormen verfügbar, allerdings werden konkrete
Anforderungen an die Rutschhemmung von Bodenbelägen nur für einige dieser
Produktgruppen gestellt (z.B. elastische, laminierte und textile Bodenbeläge für trockene
Kapitel 1: Einleitung
5
Einsatzbereiche; Sportböden). Andere Produktgruppen verweisen auf nationale
Regelungen oder setzen bei bestimmten Produkten eine ausreichende Rutschhemmung
voraus (z.B. bei ungeschliffenen Beton- oder Natursteinen). Die harmonisierten
Produktnormen definieren oder verweisen auf ein Prüfverfahren. Das Ergebnis der EG-
Baumusterprüfung ist ohne die Angabe von Empfehlungen zu Einsatzbereichen und / oder
Mindestanforderungen nur eingeschränkt nutzbar und für den Anwender als Information
nicht hilfreich. Zudem ist eine Vergleichbarkeit der Produkte im Sinne der Rutschhemmung
aufgrund differierender Prüfverfahren und Referenzmaterialien nicht gegeben.
Für die sichere Nutzung von Arbeitsstätten finden die staatliche technische Regel für
Arbeitsstätten2 (ASR A1.5/1,2 „Fußböden“) und die Regelung der
Unfallversicherungsträger (BGR 181 / GUV-R 181 „Fußböden in Arbeitsräumen und
Arbeitsbereichen mit Rutschgefahr“) Anwendung. Darin werden Mindestanforderungen an
die Rutschhemmungsklassen von Fußböden (R-Klasse / R-Gruppe) für gelistete
Arbeitsbereiche3 festgelegt. Die R-Klassen werden im Rahmen einer nationalen
Baumusterprüfung (vgl. Kapitel 1.6) mit dem Prüfverfahren „Schiefe Ebene“ nach
DIN 51130 durch Begehung des Fußbodens mit einem Sicherheitsschuh und dem
Zwischenmedium Motoröl ermittelt. Auch die Fußböden, die gemäß der Regelungen im
Arbeitsbereich ausschließlich mit Nässe in Kontakt kommen, werden mit Motoröl geprüft.
Studien4 an der Bergischen Universität Wuppertal haben beispielhaft für ausgewählte
Produkte bzw. die Produktgruppe „Betonsteinwaren“ aufgezeigt, dass dieses
Prüfverfahren die Produkte hinsichtlich des Auftretens von Nässe falsch bewertet.
Fußböden mit gleicher R-Gruppe nach DIN 51130 zeigen in Verbindung mit Nässe und
Schuhen stark unterschiedliche rutschhemmende Potentiale. Folglich werden Fußböden
nach dem Stand der Technik richtig ausgewählt und verlegt, weisen aber ggf. unter den
tatsächlichen Bedingungen im Arbeitsbereich keinen ausreichenden Schutz vor der
Gefährdung Ausgleiten beim Gehen aus.
Problemfeld Schuhe
Je nach Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung stellt der Arbeitgeber den Beschäftigten
Sicherheitsschuhe als persönliche Schutzausrüstung zur Verfügung und ordnet eine
2 Die ASR 1.5/1,2 „Fußböden“ wurde am 13.03.2013 veröffentlicht. Diese Arbeit nimmt Bezug auf den Schlussentwurf der Arbeitsgruppe mit Stand 11/2012. 3 Insbesondere unter Berücksichtigung der typischerweise in diesen Arbeitsbereichen auftretenden gleitför-dernden Stoffen. 4 SEBALD 2007; WINDHÖVEL ET.AL. 2009, WINDHÖVEL ET.AL. 2010
Kapitel 1: Einleitung
6
Tragepflicht an. Besteht keine Notwendigkeit des Gebrauchs von Sicherheitsschuhen,
tragen die Beschäftigten private Straßen- oder Freizeitschuhe.
Sicherheits-, Schutz- und Berufsschuhe unterliegen als persönliche Schutzausrüstung
(PSA) der Kategorie II bei ihrer Bereitstellung auf dem Markt einer EG-Baumusterprüfung
und müssen Mindestanforderungen an die Rutschhemmung der Laufsohle erfüllen. Die
Prüfung erfolgt mit dem maschinellen Prüfverfahren nach der harmonisierten Norm
DIN EN ISO 13287 durch zwei mögliche Prüfkombinationen (Keramikfliese / Wasser und
Stahlboden / Glycerin). Das Bestehen einer Kombination reicht als Voraussetzung für die
Bereitstellung auf dem Markt aus. Gemäß SEBALD 2007 ist die Praxistauglichkeit der
Prüfkombination Stahlboden/Glycerin in Frage zu stellen.
Straßen- und Freizeitschuhe hingegen unterliegen keinen gesetzlichen Bestimmungen, die
ein Mindestmaß an Rutschhemmung der Laufsohle bei der Bereitstellung auf dem Markt
regeln. Die daraus resultierende Problematik ist, dass in Arbeitsbereichen Schuhe mit
unbekannten rutschhemmenden Eigenschaften getragen werden und somit eine erhöhte
Rutschgefährdung aufweisen können.
Das Ergebnis der EG-Baumusterprüfung ist dem Anwender im Regelfall nicht bekannt. Die
Maßnahme „Schuhauswahl“ als additiver Primärschutz beschränkt sich auf die Wahl, ob
Sicherheitsschuhe benutzt werden sollen oder nicht. Die Auswahl zwischen verschiedenen
Sicherheitsschuhen ist eingeschränkt, da dem Anwender die Informationen über das
rutschhemmende Potential fehlen.
Problemfeld Verschleiß und Veränderung
Die rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden und Schuhe können sich über ihre
Lebensdauer verändern. Während „das Ablaufen“ von Schuhsohlen noch relativ
offensichtlich ist, sind die Veränderungen der Eigenschaften von Fußböden durch
Oberflächenverschleiß, Reinigung und Pflege weitaus weniger leicht zu erkennen und zu
bewerten. Mit Prüfverfahren im Labormaßstab können Fußböden im eingebauten Zustand
nicht überprüft und im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung untersucht werden.
Problemfeld Produktentwicklung
Hersteller von Fußböden und Schuhen entwickeln ihre Produkte in Bezug auf die
rutschhemmenden Eigenschaften anhand der zur Verfügung stehenden Prüfverfahren und
-parameter der nationalen und EG-Baumusterprüfungen. Führen diese Prüfungen zu einer
nicht praxisgerechten Bewertung, bedeutet dies für die Produktentwicklung, dass ein
besseres Ergebnis nicht zwangsläufig auch bessere rutschhemmende Eigenschaften in
Kapitel 1: Einleitung
7
der Anwendung der Produkte nach sich zieht. Dies ist weder für den Hersteller noch für
den Anwender zufriedenstellend.
Problemfeld Normung
Ausgleitunfälle entstehen durch das aktive Zusammenwirken von Fußboden und Schuh.
Die zuständigen Normungsgremien sind allerdings ausschließlich produktbezogen tätig
und im Bereich Fußböden zudem den jeweiligen Arten von Fußböden zugeordnet. Die
Gefährdung Ausgleiten beim Gehen wird folglich in der Gremienarbeit nicht ganzheitlich,
sondern für Schuhe und Fußbodenarten isoliert betrachtet. Aus diesem Grund ist
gegenwärtig eine Vielfalt unterschiedlicher und nicht vergleichbarer Prüf- und
Bewertungsmethoden vorhanden.
Problemfeld Gefährdungsbeurteilung und Maßnahmenauswahl
Die Akteure des betrieblichen Arbeitsschutzes stehen vor der Problemstellung, sichere
Fußboden-Schuh-Kombinationen auszuwählen. Mit der BGI/GUV-I 8687 „Bewertung der
Rutschgefahr unter Betriebsbedingungen“ steht seit 2011 eine Handlungshilfe zur
Verfügung, mit der eine Gefährdungsbeurteilung im Betrieb erleichtert wird. Damit kann
der Fußboden im Gebrauchszustand (Verschleiß, Reinigung, Pflege) untersucht und
bewertet werden. Zudem ist die Analyse von Fußböden im Gebrauchszustand in
Verbindung mit den verwendeten Schuhen und Zwischenmedien (Verunreinigungen)
realisierbar. Allerdings bleibt die Auswahl von Fußböden und Schuhen als Maßnahme des
additiven Primärschutzes eingeschränkt.
Kapitel 1: Einleitung
8
1.2 Zielstellung und Hypothesen
Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Präventionsinstrumentes für die Praxis
zur Gefährdungsbeurteilung ‚Ausgleiten beim Gehen und zur Auswahl sicherer Fußboden-
Schuh-Kombinationen als dauerhafte, kollektive und willensunabhängige
Schutzmaßnahme. Im Sinne des Ansatzes eines ganzheitlichen Arbeitsschutzes „sichere
Arbeit mit sicheren Produkten“ sollen zur Auswahl von Fußböden und Schuhen die
produktbezogenen, rutschhemmenden Eigenschaften – Ergebnisse nationaler oder EG-
Baumusterprüfungen – herangezogen werden.
Folgende vier Hypothesen werden in dieser Arbeit untersucht:
1. Hypothese: Die nationalen und EG-Baumusterprüfungen von Fußböden und
Schuhen sind nur eingeschränkt praxisrelevant.
Die Auswahl von Fußböden und Schuhen anhand der produktbezogenen
rutschhemmenden Eigenschaften setzt eine praxisgerechte und valide Bewertung der
Produkte durch nationale oder EG-Baumusterprüfungen voraus. Allerdings sind die
zur Bewertung herangezogenen, normativ festgelegten Referenzmaterialien und die
Prüfung unter Laborbedingungen nur teilweise auf praktische Situationen übertragbar.
2. Hypothese: Verbindliche Mindestanforderungen an die Rutschhemmung von
Straßenschuhen sind sicherheitstechnisch sinnvoll.
Straßenschuhe stellen in vielen Arbeitsbereichen im Vergleich zu Sicherheitsschuhen
ein erhöhtes Unfallrisiko dar. Für Straßen- und Freizeitschuhe gibt es normative
Empfehlungen an die Rutschhemmung der Laufsohle (DIN-FACHBERICHT 156),
allerdings keine rechtlich verankerte Grundlage zur Umsetzung. Im Rahmen dieser
Arbeit soll untersucht werden, inwieweit eine Einführung verbindlicher Anforderungen
aus sicherheitstechnischer Sicht sinnvoll ist.
3. Hypothese: Die Erstellung einer Rutschhemmungsmatrix ist möglich.
Eine praxisgerechte Bewertung und Klassifizierung von Fußböden und Schuhen
anhand des rutschhemmenden Potentials ist durch die Auswahl geeigneter
Referenzmaterialien möglich. Die Rutschhemmungsmatrix (vgl. Abbildung 1)
visualisiert die Gefährdung Ausgleiten beim Gehen in Abhängigkeit der
Kapitel 1: Einleitung
9
rutschhemmenden Potentiale von Fußböden und Schuhen. Das
Präventionsinstrument ermöglicht die präventive Auswahl von sicheren Fußboden-
Schuh-Kombinationen als geeignete Schutzmaßnahme im Rahmen der
Gefährdungsbeurteilung der Rutschgefahr.
Abbildung 1: Zielstellung Rutschhemmungsmatrix
4. Hypothese: Die Abhängigkeit der rutschhemmenden Eigenschaften einer
Fußboden-Schuh-Kombination von ihren Produkteigenschaften ist
beschreibbar.
Die Zusammenhänge der Produkteigenschaften von Fußböden und Schuhen (z.B.
Material, Härte, Oberflächenrauheit, Profileigenschaften) mit den rutschhemmenden
Eigenschaften lassen sich qualitativ und quantitativ beschreiben. Aus bekannten
Einflussgrößen lassen sich die rutschhemmenden Eigenschaften durch ein
empirisches Modell prognostizieren. Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zur
Produktentwicklung.
Kapitel 1: Einleitung
10
1.3 Methodisches Vorgehen
Das methodische Vorgehen dieser Arbeit folgt den methodischen Schritten Analyse,
Bewertung und Gestaltung (vgl. Abbildung 2).
Abbildung 2: Methodisches Vorgehen
Kapitel 1: Einleitung
11
Nach einer Analyse des Standes der Technik und Darstellung der theoretischen
Grundlagen wird zum Erreichen der Zielstellungen und Überprüfung der
Arbeitshypothesen eine umfangreiche empirische Untersuchung durchgeführt. Um ein
umfassendes Abbild der am Markt vorhandenen Schuh- und Fußbodenprodukte zu
erhalten, werden über 85 verschiedene Fußbodenprodukte und über 100 verschiedene
Sicherheits- und Freizeitschuhe, jeweils charakterisiert durch unterschiedliche Materialien,
Oberflächenflächeneigenschaften und rutschhemmende Qualitäten, ausgewählt. Für jedes
Produkt werden die rutschhemmenden Eigenschaften gemäß den gegenwärtig geltenden
technischen Regeln und Normen gemessen und weitere Produktparameter ermittelt.
Den Schwerpunkt der empirischen Untersuchung bilden die Messungen der Gleitreibung
von Fußboden-Schuh-Kombinationen mit den Zwischenmedien Wasser und Öl. Es wird
ein Konzept zur Erfassung und Quantifizierung der Messunsicherheit sowie zur
rechnerischen Korrektur der Ergebnisse erarbeitet und angewendet.
Gemäß dem Stand der Technik werden Fußboden- und Schuhprodukte in nationalen und
EG-Baumusterprüfungen separat untersucht und bewertet. Die Übertragbarkeit der
Ergebnisse auf das rutschhemmende Verhalten dieser Produkte in Praxissituationen ist in
Frage zu stellen. Das Forschungsvorhaben wählt erstmalig einen neuen methodischen
Ansatz und analysiert ein umfangreiches, repräsentatives Abbild der rutschhemmenden
Eigenschaften der am Markt verfügbaren Fußboden-Schuh-Kombinationen. Die
Ergebnisse werden hinsichtlich der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen bewertet und
lassen damit die Beurteilung der derzeitigen Praxissituationen (IST-Zustand) zu
(Hypothesen 1 und 2).
Aus den Ergebnissen werden Praxisrangfolgen ermittelt, die das rutschhemmende
Potential eines Produktes in Praxissituationen beschreiben. Durch den Vergleich der
Praxisrangfolge mit Normrangfolgen (Rangfolge verschiedener Produkte gemäß einer
standardisierten nationalen oder EG-Baumusterprüfung) können die nach dem Stand der
Technik geltenden Verfahren und Bewertungen von Produkten hinsichtlich ihrer Validität
überprüft werden (Hypothese 1). Für die normativen Prüfungen, die keine praxisgerechte
Bewertung von Produkten zulassen, werden alternative valide Prüfverfahren und
Referenzmaterialien ermittelt und als Wuppertaler Rangfolge definiert.
Zur mathematischen Beschreibung der Abhängigkeit der Reibung einer Praxiskombination
von den rutschhemmenden Potentialen der Produkte Fußboden und Schuh wird ein
statistisches Gefährdungsmodell entwickelt, das die Grundlage für die Erarbeitung der
Kapitel 1: Einleitung
12
Rutschhemmungsmatrix darstellt (Hypothese 3). Das Modell wird durch ergänzende
empirische Tests validiert.
Die Zusammenhänge zwischen Produktparametern und der Reibung eines Fußboden-
Schuh-Systems werden mittels verschiedener statistischer Verfahren, inklusive der
Nutzung „Künstlicher Neuronaler Netze“ (KNN), analysiert. Die Möglichkeit zur
Entwicklung eines Prognosemodells für den Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von
Produktparametern wird überprüft (Hypothese 4).
1.4 Zeitplan
Alle Arbeiten des Forschungsvorhabens wurden im geplanten Zeitrahmen abgeschlossen.
Abbildung 3: Arbeitspakete und Zeitplan
Kapitel 1: Einleitung
13
1.5 Systemabgrenzung
Die Untersuchungen und Ergebnisse beziehen sich auf Bereiche, die dem staatlichen und
berufsgenossenschaftlichen Arbeitsschutzrecht unterliegen. Dies umschließt u.a. Arbeits-
und Betriebsstätten, Betriebsgelände, öffentliche Gebäude, deren Außenbereiche sowie
Schulen, Kindergärten, Hochschulen und weitere Bereiche. Privatgrundstücke und private
Gebäude werden nicht behandelt, wobei die Anforderungen und Regelungen auch im
privaten Bereich herangezogen werden können, wenn Privatpersonen ihrer
Verkehrssicherungspflicht gem. Bürgerlichem Gesetzbuch (BGB)5 nachkommen.
Das Reibungssystem aus Schuh, Zwischenmedium, Fußboden und
Umgebungsbedingungen ist ein komplexes System, da jede der Komponenten große
Variationen aufweist und die Komponenten sich zum Teil gegenseitig beeinflussen.
Folglich gibt es nahezu unendlich viele Kombinationsmöglichkeiten. Für die
Untersuchungen werden Abgrenzungen getroffen. Der Fokus wird auf die von den
Unfallversicherungsträgern dokumentierten Unfallschwerpunkte gesetzt. Variiert werden
die Komponenten Fußboden und Schuh, um die Vielfalt der am Markt vorhandenen
Produkte abzubilden. Als Zwischenmedium kommen zwei Prüfmedien, Wasser und
Motoröl, zum Einsatz. Dieses Vorgehen erlaubt es, Situationen durch witterungsbedingt
auftretende Nässe in Außenbereichen, eingetragene Nässe, Feuchtigkeit durch Reinigung
und produktionsbedingt auftretende flüssige gleitfördernden Stoffe wie Nässe, Öle, Fette
zu analysieren.
Abgegrenzt und nicht weiter behandelt werden folgende Themenkomplexe:
- Reibungssysteme ohne Zwischenmedien (sauberer Schuh auf gereinigtem Boden),
da gem. BGR 1816 und Erfahrungen von Experten diese Reibungssysteme in der
Regel unkritisch sind (BGR 181, FBHL 2012);
- Reibungssysteme mit festen Verunreinigungen und gleitfördernden Stoffen wie
Staub, Körner, Laub, Sand, etc., da – bei ausreichender Menge – kein Kontakt
zwischen Schuh und Fußboden entsteht und die zum Gehen nötige Reibung nur
innerhalb des gleitfördernden Stoffes oder zwischen diesem und den Komponenten
Schuh und Fußboden auftritt. Angezeigt ist hier die Entfernung der gleitfördernden
Stoffe;
5Abgeleitet aus der Schadensersatzpflicht gem. §823 Bürgerliches Gesetzbuch. 6 „Diese BG-Regel findet keine Anwendung auf Fußböden in Arbeitsräumen, Arbeitsbereichen und betriebli-chen Verkehrswegen, die trocken genutzt werden, und wo die Gefahr des Ausrutschens aufgrund gleitför-dernder Stoffe nicht besteht.“ [BGR 181]
Kapitel 1: Einleitung
14
- Bereiche, die witterungsbedingt verschneit oder vereist sind. Auch hier besteht kein
Kontakt zwischen Fußboden und Schuh;
- Bereiche, die barfuß begangen werden, z.B. im Schwimmbad;
- Bereiche, in denen gewollt niedrigere Reibungswerte auftreten, z.B. im Tanzsport;
- hohe und niedrige Temperaturbereiche: In sehr warmen Umgebungen (z.B.
Stahlwerk) und kalten Umgebungen (z.B. Kühlhaus) können sich die
Reibungseigenschaften ändern, bspw. ändert sich die Elastizität einer Gummi-
Schuhsohle in einem Kühlhaus;
- In Bereichen, in denen eilige Fußgänger (z.B. Bahnhof) oder rennende Personen
(z.B. Pausenhof einer Schule) unterwegs sind, muss zusätzlich geprüft werden, ob
die Systematik der Rutschhemmungsmatrix Anwendung finden kann.
Kapitel 1: Einleitung
15
1.6 Begriffe
Die Begrifflichkeiten im Rahmen der Regelsetzung, Forschung und Entwicklung für die
systematische Betrachtung der Gefährdung „Ausgleiten beim Gehen“ variieren. Im
Folgenden werden ausgewählte Begriffe mit ihren Variationen erläutert und in diesem
wissenschaftlichen Abschlussbericht nach diesen Definitionen verwendet:
- ausgleiten, ausrutschen, rutschen
Kontrollverlust des gehenden Menschen durch Verlust und Reduzierung der Haftung
des Fußes mit oder ohne Schuh auf einem Fußboden. Die Folge kann ein Sturz sein.
- EG-Baumusterprüfung
Baumusterprüfung entsprechend einer harmonisierten Produktnorm zur
Konkretisierung von Schutzzielen nach europäischem Recht (EU-Verordnungen oder
national umgesetzte Richtlinien).
- Fußboden, Boden, Bodenbelag, Fußbodenbelag, Belag, Untergrund
Oberfläche, die begangen wird.
- Gleitsicherheit, Rutschsicherheit
Sicherheit gegen Ausrutschen des Menschen beim Gehen.
- nationale Baumusterprüfung
Baumusterprüfung nach nationalem (deutschem) staatlichen oder
berufsgenossenschaftlichen Regelwerk, ggf. spezifiziert in einer nationalen Prüfnorm.
- Normrangfolge
Rangfolge von Fußböden oder Schuhen entsprechend der Ergebnisse einer
standardisierten nationalen oder EG-Baumusterprüfung.
- Praxisrangfolge
Rangfolge von Fußböden oder Schuhen entsprechend des durchschnittlichen
rutschhemmenden Potentials in praktischen Situationen.
- Referenzmaterial
Standardisiertes Material für Prüfverfahren. Die Prüfung von Schuhen erfolgt auf
einem Referenzboden, die Prüfung von Fußböden mit einem Referenzschuh.
- Reibungssystem, Reibungssystem „BZSU“, Bodensystem
Aufeinandertreffen und Zusammenwirken von Fußboden, Schuh, Zwischenmedium
und Umgebungsbedingungen.
Kapitel 1: Einleitung
16
- Rutschgefahr7, Rutschgefährdung8
Quantifiziertes Risiko9, beim menschlichen Gang auszurutschen. In der Regelsetzung
wird häufig von „Rutschgefahr“ gesprochen, wobei nach dem methodischen
Verständnis des Autors der Begriff „Rutschgefährdung“ in vielen Fällen richtiger ist.
- Rutschhemmung, Gleitwiderstand, Rutschwiderstand, Rutschfestigkeit
a.) Rutschhemmendes Potential der Produkte Fußboden und Schuh
b.) Maß der Reibung im Reibungssystem aus Fußboden, Schuh, Zwischenmedium
und Umgebungsbedingungen.
- Sicherheits-, Schutz- und Berufsschuhe
Schuhe als persönliche Schutzausrüstung werden in Sicherheitsschuhe,
Schutzschuhe und Berufsschuhe unterteilt, die sich hauptsächlich durch die
Anforderungen an den Zehenschutz unterscheiden. Da für die Rutschhemmung der
Laufsohle keine Unterschiede gemacht werden, wird in dieser Arbeit der Begriff
„Sicherheitsschuhe“ synonym für „Sicherheits-, Schutz- und Berufsschuhe“ gebraucht.
- Straßenschuhe, Freizeitschuhe
Handelsübliche Schuhe, die keine Sicherheits-, Schutz- und Berufsschuhe bzw.
persönliche Schutzausrüstung sind.
- Trittsicherheit
Gleitsicherheit inkl. der Sicherheit gegen Stolpern.
- Wuppertaler Rangfolge
Rangfolge von Fußböden oder Schuhen entsprechend den Ergebnissen einer
alternativen Baumusterprüfung mit hoher Übertragbarkeit zur Praxisrangfolge.
- Zwischenmedium, Gleitmittel, Prüfmedium, gleitfördernder Stoff, Verunreinigung
Stoffe, die im Reibungssystem zwischen Schuh und Fußboden wirken und meist die
Reibung herabsetzen. Während „Verunreinigungen“ bei der Gefährdungsbeurteilung
vor Ort relevant sind, werden definierte „Prüfmedien“ und „Gleitmittel“ bei
standardisierten Prüfverfahren eingesetzt. „Zwischenmedien“ und „gleitfördernde
Stoffe“ sind als Oberbegriffe zu verstehen.
7 Gefahr: Akuter, nicht hinnehmbarer Systemzustand, bei dem die Sicherheit gefährdet und die Gesundheit geschädigt bzw. beeinträchtigt werden kann (KAHL 2012). 8 Gefährdung: Möglichkeit eines Schadens ohne bestimmte Anforderungen an deren Ausmaß oder Eintritts-wahrscheinlichkeit; Gefährdungspotential (hazard) in räumlich / zeitlicher Koinzidenz mit dem Menschen (KAHL 2012). 9 Risiko: Darstellung des Erwartungswertes aus Schadensschwere und Eintrittswahrscheinlichkeit (KAHL 2012).
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
17
2 Analyse des Standes der Technik
2.1 Unfallstatistik
Ausgleiten beim Gehen ist ein Unfallschwerpunkt. Dies belegen die Unfallstatistiken u.a.
der DGUV und der Europäischen Union (EU), die in Tabelle 1 hinsichtlich ihres Anteils am
Gesamtunfallgeschehen exemplarisch zusammengefasst sind. Die Daten sind nicht
vergleichbar, da zum einen die Erfassung und zum anderen die statistische Auswertung
auf unterschiedlichen Kriterien und Kategorien beruhen. In der Regel werden Stolper-,
Rutsch- und Sturzunfälle zusammengefasst, da die Ursache für einen Sturz nicht immer
spezifizierbar ist. Die Zahlen werden auf unterschiedliche Systeme bezogen:
- Bezugsbereich: gewerbliche Wirtschaft und öffentliche Hand, aufgrund der
unterschiedlichen Unfallversicherungsträger,
- Arbeits- und/oder Wegeunfälle,
- Unfälle bezogen auf den Fußboden oder nicht spezifiziert,
- Spezifikation der Ursache, zum Teil werden Verunreinigungen von Fußböden und
Witterungsbedingungen extra ausgewiesen.
Tabelle 1: Unfallstatistik SRS-Unfälle
Quelle Jahr/Stand Geltungsbereich UnfallartMeldepflichtige
UnfälleNeue
UnfallrentenTödliche Unfälle
Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle auf dem FußbodenArbeitsunfälle mit Wegeunfällen
14,9% 16,4% 2,6%
Rutschunfälle
14,2% - -
Stolper-, Rutsch- und SturzunfälleArbeitsunfälle bei betrieblichen Tätigkeiten
20,8% 23,0% 2,9%
Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle auf dem Fußboden 13,2% 14,5% 2,3%
Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle
14,4% 22,1% 3,8%
Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle auf dem Fußboden 8,3% - -
Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle
20% - -
Rutschunfälle
8% - -
Health & Safety Laboratory 2012 2010 (Stand 05/2012)
England Rutschunfälle
30% - -
Unternehmen Procter & Gamble globale Unfalldatenbank,Gesamtzahl Beschäftigte: 138.000
2008 - 2011(Stand 09/2012)
Global Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle
8% - 11% - -
Unternehmen Bayer,(Quelle: BAYER-direkt 4/2012)
1.HJ / 2012(Stand 4Q./2012)
Global Unfälle bei der Fortbewegung, Ausrutschen, Stolpern, Hinfallen 37% - -
Unternehmen BASF (Quelle: Sichere Chemiearbeit, 4/2009)
2008 Standort Ludwigshafen Unfälle beim Gehen, Stehen, Steigen 36% - -
EU-Report 2009 - Ursachen und Begleitumstände von Arbeitsunfällen in der EU
2005 (Stand 2009)
EU
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2000
2000 Unfälle bei der Arbeit
Anteile von SRS-Unfällen / Rutschunfällen am Gesamtunfallgeschehen
Fachbereich Handel und Logistik der DGUV, Sachgebiet Bauliche Einrichtungen, Arbeitsgebiet Fußböden, Rampen und Treppen 2012
2010 (Stand 06/2012)
Gewerbliche Wirtschaft (ohne öffentliche Bereiche) in Deutschland
DGUV-Bericht, Statistik - Arbeitsunfallgeschehen 2010
2010 (Stand 07/2012)
Zuständigkeitsbereich der Unfallversicherungsträger in Deutschland
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
18
Die Angaben über den Anteil der Rutschunfälle an den SRS-Unfällen schwanken
zwischen 40% und 95% (vgl. Tabelle 1, Fachbereich Handel und Logistik 2012, EU-Report
2009, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2000).
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass SRS-Unfälle einen Anteil am
Gesamtunfallgeschehen zwischen 14% und 21% aufweisen. Sind etwa die Hälfte der
SRS-Unfälle auf Ausrutschen rückführbar, beträgt der Anteil der Rutschunfälle am
Gesamtunfallgeschehen etwa 10% und liegt somit – in Deutschland – bei über 100.000
Unfällen jährlich. Das englische Health & Safety Laboratory weist für England einen Wert
von 30% aus. Die Unfallstatistik des globalen Konsumgüterproduzenten Procter & Gamble
mit weltweit ca. 138.000 Beschäftigten weist einen Anteil von 8 - 11% SRS-Unfällen am
Gesamtunfallgeschehen innerhalb des Konzerns auf. Bei den Chemieunternehmen Bayer
und BASF liegt dieser Anteil bei knapp 40% (FBHL 2012, BASF 2012, BAYER 2012, HSL
2012, P&G 2012, EU-BERICHT 2009, BAUA 2000).
In den Statistiken sind Beinaherutschunfälle und Rutschunfälle ohne oder mit marginalen
Verletzungen nicht berücksichtigt.
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
19
2.2 Rechtliche Grundlagen
Das Forschungsvorhaben legt den Fokus auf das rutschhemmende Verhalten der
Produkte Schuhe und Fußböden (Produktsicherheit) sowie der Gefährdungsbeurteilung für
das Aufeinandertreffen dieser Produkte in Kombination mit dem Menschen und den im
Arbeitsbereich herrschenden Bedingungen (Arbeitssicherheit). Aus diesem Grund werden
die rechtlichen Grundlagen und Zusammenhänge des derzeit geltenden Regelwerkes für
die beiden Regelungsbereiche „Produktsicherheit“ und „Arbeitssicherheit“ erläutert
(vgl. Abbildung 4).
Abbildung 4: Übersicht Rechtsgrundlagen
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
20
2.2.1 Produktsicherheit
Die Produktsicherheit beschäftigt sich mit der Bereitstellung von Produkten auf dem Markt,
vormals „Inverkehrbringen“, die innerhalb der EU nur verkauft werden dürfen, wenn
grundlegende Anforderungen an die Sicherheit erfüllt sind. Grundlage ist der Artikel 114
AEU-Vertrag, der einen freien Warenverkehr im Binnenmarkt der EU und einen Abbau von
Handelshemmnissen festlegt. Alle bereitgestellten Produkte, die in den
Anwendungsbereich fallen, müssen den jeweiligen grundlegenden
Sicherheitsanforderungen entsprechen. Für unterschiedliche Produktgruppen werden
entweder EU-Verordnungen oder Richtlinien erlassen. EU-Verordnungen besitzen direkt
innerhalb der EU Gültigkeit. Richtlinien werden an die Mitgliedsstaaten adressiert und
müssen in nationales Recht umgesetzt werden. Die Schutzziele der Verordnungen oder
Richtlinien resp. der rechtsverbindlichen Gesetze werden in der Regel durch harmonisierte
Produktnormen mit empfehlendem Charakter konkretisiert, die aufgrund von Mandaten der
EU von dem Europäischen Normungsinstitut (CEN) unter Mitwirkung der Mitgliedsstaaten
erarbeitet werden. Harmonisierte Normen werden im Amtsblatt der EU veröffentlicht, eine
Anwendung der relevanten Normen für die Produkte löst die Konformitätsvermutung aus,
dass ein Produkt den grundlegenden Sicherheitsanforderungen entspricht. (KAHL 2012;
LEHDER 2011; AEUV 2009).
2.2.1.1 Fußböden
Fußböden sind Bauprodukte gemäß dem Bauproduktegesetz und müssen im Sinne des
Gesetzes „brauchbar“ sein. „Ein Bauprodukt ist brauchbar, wenn es […] die wesentlichen
Anforderungen der mechanischen Festigkeit und Standsicherheit, des Brandschutzes, der
Hygiene, Gesundheit und des Umweltschutzes, der Nutzungssicherheit, des
Schallschutzes sowie der Energieeinsparung und des Wärmeschutzes erfüllt.“ [BAUPG
1992, §5(1)]. Ab Juli 2013 wird die EU-Verordnung 305/2011 in vollem Umfang in Kraft
gesetzt, die die Bauproduktenrichtlinie resp. das BauPG ablöst. Die EU-
Bauproduktenverordnung verweist im Anhang 1 „Grundanforderungen an Bauwerke“ in
Satz 4 explizit darauf, dass sich „bei seiner Nutzung oder seinem Betrieb keine
unannehmbaren Unfallgefahren oder Gefahren einer Beschädigung ergeben, wie
Gefahren durch Rutsch-, Sturz- und Aufprallunfälle, Verbrennungen, Stromschläge,
Explosionsverletzungen und Einbrüche.“ [EU-BAUPRODV 2011, Anhang 1, Satz 4]
Beide Regelungen sehen die Festlegung konkreter Sicherheitsanforderungen an die
Produkte durch harmonisierte Normen vor. Tabelle 2 beinhaltet eine Auswahl von
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
21
harmonisierten Normen, zugehörigen Prüfverfahren und -normen sowie die
Mindestanforderungen an die rutschhemmenden Eigenschaften in Abhängigkeit der
Produktgruppe.
Tabelle 2: Anforderungen an Fußböden bei der Bereitstellung auf dem Markt
Lediglich für drei Produktgruppen gibt es festgelegte Anforderungen für die Bereitstellung
auf dem Markt. Die anderen Normen verweisen entweder – im Falle von Beton- und
Natursteinen – auf eine ausreichende Sicherheit bei unbehandelter Oberflächenstruktur
oder auf nationale Regelungen. Für die meisten Bodenbelagsarten wird auf ein
Prüfverfahren verwiesen oder innerhalb der Norm spezifiziert, allerdings werden keine
Anforderungen an das Ergebnis gestellt und damit die Sicherheitsanforderungen nicht
konkretisiert.
Für die einzelnen Produktgruppen sind verschiedene Technical Committees (TC)
zuständig, die jeweils ein eigenes Prüfverfahren beschreiben oder auf Prüfnormen
verweisen. Die Folge sind unterschiedliche Prüfverfahren, Referenzgleiter und
Prüfzwischenmedien und ggf. Anforderungen, die weder ein einheitliches
Sicherheitsniveau beschreiben noch untereinander vergleichbar sind. Das
Normungsgremium CEN TC 339 „Gleitwiderstand von Fußgängerflächen –
Produktgruppe HarmonisierteNorm
Prüfnorm Prüfverfahren Prüfgröße Mindestanforderung
Keramik, Fliesen und Platten DIN EN 14411 CEN/TS 16165 diverse diverse -
DIN EN 1338 / DIN EN 1339
DIN EN 1338 / DIN EN 1339
PendelprüfgerätGleiter Slider 55Trinkwasser
SRV -
E DIN EN 1338 / E DIN EN 1339
E DIN EN 1338E DIN EN 1339
PendelprüfgerätGleiter Slider 55Trinkwasser
USRV (unpoliert)PSRV (poliert)
KlassenP - keine AnforderungQ ≥ 35R ≥ 45S ≥ 55
Natursteine, Fliesen und Platten 1) DIN EN 12057DIN EN 12058
DIN EN 14231 PendelprüfgerätGleiter Slider 55a) trockenb) entionisiertes Wasser
SRV -
Terrazzoplatten DIN EN 13748-1DIN EN 13748-2
DIN EN 13748-1DIN EN 13748-2
PendelprüfgerätGleiter Slider 55Trinkwasser
SRV -
künstlicher Stein, Fliesen und Platten DIN EN 15285 DIN EN 14231 PendelprüfgerätGleiter Slider 55a) trockenb) entionisiertes Wasser
SRV -
Elastische, laminierte, textile Bodenbeläge(für trockene, nicht verunreinigte Bereiche)
DIN EN 14041 DIN EN 13894 GleitmessgerätGleiter Leder/SBRtrocken
Gleitreibungskoeffizient µ µ ≥ 0,30
Elastische Bodenbeläge - PVC mit partikelbasiertem erhöhten Gleitwiderstand
DIN EN 13845 DIN EN 13845 Schiefe EbeneSchuh mit Slider 96NaLS-Wasser 0,1%
Klasse ESf (mit Schuhen) ≥ 20°Klasse ESb (barfuß) ≥ 15°
Sportböden DIN EN 14904 DIN EN 13036-4 PendelprüfgerätGleiter Slider 55trocken
SRV 80 - 110
Holz, Parkett DIN EN 14342 CEN/TS 15676 PendelprüfgerätGleiter Slider 55a) trockenb) Trinkwasser
SRV -
GlasStahl/ Aluminium / Roste
Betonsteine, Betonplatten,
Pflastersteine aus Beton 1)
keine Spezifikation vorhanden
keine Spezifikation vorhanden
1) Ausreichende Rutschhemmung, wenn die Oberfläche unbehandelt bleibt
2) Ausreichende Rutschhemmung, wenn die Oberflächenrauheit > 1mm (nach EN 13373)
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
22
Bewertungsmethoden“ hat das Mandat, die Prüf- und Bewertungsmethoden zu
vereinheitlichen und eine Norm zu erarbeiten, auf die in puncto Rutschhemmung
verwiesen werden kann. Die Erarbeitung einer Vornorm (prEN 15673-1 „Bestimmung der
Rutschhemmung von Fußböden - Ermittlungsverfahren - Teil 1: Referenzmethode“) mit
der Beschreibung einer Referenzmethode ist aufgrund hoher Messunsicherheiten
gescheitert. Im Juli 2012 wurde stattdessen die Technische Spezifikation CEN/TS 16165
(gleich DIN Spec 51132) verabschiedet, die vier verschiedene – in Europa bereits
vorhandene – Prüfverfahren beschreibt. Die aktuelle Zielstellung besteht darin, auf
Grundlage dieses Dokumentes weitere Untersuchungen, Forschungen und Ringversuche
zur Reduzierung der Messunsicherheit durchzuführen, Erfahrungen mit den Prüfverfahren
zu sammeln und ein einheitliches Prüf- und Bewertungssystem zu entwickeln.
Nationale Anforderungen an Fußböden werden im Regelungsbereich „Arbeitssicherheit“ in
Kapitel 2.2.2 erläutert.
2.2.1.2 Schuhe
Handelsübliche Schuhe können in die Kategorien „Sicherheits-, Schutz- und
Berufsschuhe“ und „Straßen- und Freizeitschuhe“ eingeteilt werden.
Sicherheitsschuhe sind gemäß der 8. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz
persönliche Schutzausrüstungen der Kategorie II und unterliegen der EG-
Baumusterprüfung, bevor diese auf dem Markt bereitgestellt werden. Die 8. ProdSV
verweist auf die PSA-Richtlinie 89/686/EWG und stellt als Anforderung: „Die Laufsohlen
des Schuhwerks, die ein Ausgleiten verhüten sollen, müssen so konzipiert, hergestellt
oder mit geeigneten aufgesetzten Vorrichtungen versehen sein, daß je nach
Bodenbeschaffenheit und -zustand durch Eingriff oder Reibung fester Halt gewährleistet
ist.“ [89/686/EWG]. Die Anforderungen werden durch die Normenreihe
- DIN EN ISO 20344 – Persönliche Schutzausrüstungen - Prüfverfahren für Schuhe,
- DIN EN ISO 20345 – Persönliche Schutzausrüstungen - Sicherheitsschuhe,
- DIN EN ISO 20346 – Persönliche Schutzausrüstungen - Schutzschuhe,
- DIN EN ISO 20347 – Persönliche Schutzausrüstungen - Berufsschuhe,
als Grundanforderungen konkretisiert. Weitere Normen für Spezialschuhe (z.B. Heißarbeit,
Feuerwehr, Arbeiten mit Kettensägen) verweisen in puncto Rutschhemmung auf oben
genannte Normen. Als Prüfverfahren steht ein maschinelles Reibungsprüfverfahren
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
23
(spezifiziert in DIN EN ISO 13287) zur Verfügung (vgl. Kapitel 2.4.2). Die für die EG-
Baumusterprüfung erforderlichen Tests erfolgen in zwei Schuhwinkelstellungen
- 0° - ebenes Vorwärtsgleiten,
- +7° - Vorwärtsgleiten auf der Ferse,
und in zwei Prüfkombinationen
- Keramikfliese und Wasser (NaLS10-Wasser 0,5%) – Kennzeichnung SRA
(mit der Überarbeitung der Prüfnorm DIN EN ISO 13287 wurde eine neue
Referenzfliese „Eurotile 2“ inklusive eines Korrekturwertes im Vergleich zur
„Eurotile 1“ eingeführt),
- Stahlboden und Glycerin – Kennzeichnung SRB.
Ein Schuh muss für mindestens eine der Prüfkombinationen die erforderlichen
Anforderungen erreichen (vgl. Tabelle 3). Erfüllt ein Schuh die erforderlichen Werte für
beide Prüfkombinationen, wird dieser mit SRC gekennzeichnet. Die Klassifizierung nach
SRA, SRB, SRC gibt nur Auskunft darüber, dass die jeweiligen Mindestanforderungen
erreicht wurden; Informationen über eine qualitative Abstufung oder das tatsächliche
rutschhemmende Potential lassen daraus nicht ableiten.
Tabelle 3: Anforderungen an Sicherheitsschuhe gemäß DIN EN ISO 20344
Für Straßen- und Freizeitschuhe bestehen keine verbindlichen rechtlichen Anforderungen
für die Bereitstellung auf dem Markt, sondern lediglich die Empfehlung, das Prüfverfahren
nach DIN EN ISO 13287 anzuwenden11. Als Bewertungskriterien werden für die
Prüfkombination Keramikfliese / Wasser Werte von µ ≥ 0,30 für das ebene Vorwärtsgleiten
und µ ≥ 0,28 für das Vorwärtsgleiten auf der Ferse empfohlen. Mit einer Differenz von
10 Lösung von Natriumlaurylsulfat in entmineralisiertem Wasser; NaLS-Wasser 0,5% nach DIN EN ISO 13287 und NaLS-Wasser 0,1% nach DIN 51131 und CEN/TS 16165 11 Empfehlungen der Normausschüsse CEN/TC 309 „Schuhe“ und ISO/TC 216 „Schuhe“
0° +7° 0° +7°
Eurotile 1 0,32 0,28
Eurotile 2 0,39 0,31
SRB 0,18 0,13
Eurotile 1 0,32 0,28
Eurotile 2 0,39 0,31
Anforderungen µ ≥
PrüfkombinationKennzeichnung
SRC
SRAnur Prüfkombination Keramikfliese / NaLS-Wasserauf einer der zwei möglichen Referenzfliesen
KeramikflieseNaLS-Wasser
StahlbodenGlycerin
nur Prüfkombination Stahlboden / Glycerin
0,18 0,13beide PrüfkombinationenKeramikfliese / NaLS-WasserStahlboden / Glycerin
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
24
∆µ = 0,02 für das ebene Vorwärtsgleiten entspricht dies den Anforderungen an
Sicherheitsschuhe (vgl. Tabelle 3, Kennzeichnung SRA, Eurotile 1) (CEN ISO/TR 20880,
DIN-FACHBERICHT 156).
2.2.2 Arbeitssicherheit
Der Regelungsbereich Arbeitssicherheit beschäftigt sich mit den Gefährdungen für
Sicherheit und Gesundheit bei Tätigkeiten am Arbeitsplatz, die durch das
Zusammentreffen von Produkten (z.B. Arbeitsmitteln), den vorherrschenden Bedingungen
und der Arbeitsaufgabe im Arbeitssystem mit dem Menschen auftreten können. Die EU-
Rahmenrichtlinie Arbeitsschutz (89/391/EWG) und die zugehörigen Einzelrichtlinien sind
u.a. im Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) und den zugehörigen Verordnungen als geltendes
und anzuwendendes Recht national umgesetzt. Das Arbeitsschutzgesetz verpflichtet
Arbeitgeber die „durch eine Beurteilung der für die Beschäftigten mit ihrer Arbeit
verbundenen Gefährdung zu ermitteln“ [ARBSCHG 2009, §5] sowie „die erforderlichen
Maßnahmen des Arbeitsschutzes […] zu treffen, die Sicherheit und Gesundheit der
Beschäftigten bei der Arbeit beeinflussen“ [ARBSCHG 2009, §3]. Die
Arbeitsstättenverordnung regelt, dass die Fußböden der Räume „gegen Verrutschen
gesichert, tragfähig, trittsicher und rutschhemmend sein“ müssen [ARBSTÄTTV 2010].
Das Sozialgesetzbuch VII autorisiert die Träger der gesetzlichen Unfallversicherung
autonome rechtsverbindliche Vorschriften und empfehlendes Regelwerk zu erarbeiten.
Eine Differenzierung der Anforderungen des Arbeitsschutzes kann in „Einrichten“ und
„Betreiben“ vorgenommen werden.
2.2.2.1 Einrichten mit Fußböden
Da die rechtsverbindlichen Vorschriften keine konkreten Anforderungen stellen, muss zum
Einrichten von Gebäuden mit Fußböden das untergesetzliche Regelwerk herangezogen
werden. Die berufsgenossenschaftliche Regel BGR 181 „Fußböden für Arbeitsbereiche
mit Rutschgefahr“ bildet derzeit die allgemein anerkannte Grundlage für das Einrichten
von Arbeitsbereichen mit Fußböden. Am 13.03.2013 wurde mit Stand Februar 2013 die
vom Ausschuss für Arbeitsstätten zur Konkretisierung der ArbStättV erarbeitete
Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A1.5/1,2 „Fußböden“ (ASR 1.5) veröffentlicht.
Die ASR 1.5 übernimmt die wesentlichen Regelungen und Festlegungen von
Anforderungen aus der BGR 181. Im Rahmen des Kooperationsmodells der
Gemeinsamen Deutschen Arbeitsschutzstrategie (GDA) zwischen Bund und UVT soll die
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
25
ASR 1.5 zukünftig insbesondere in Bezug auf die Anforderungen im Anhang 2 gemeinsam
bearbeitet werden. (FBHL 2012)
Beide Regeln der Technik kategorisieren Fußböden durch das Prüfverfahren nach
DIN 51130. Bodenbeläge werden von einer Prüfperson auf einer neigbaren Ebene mit
einem Referenzschuh12 und dem Prüfmedium Motoröl begangen (vgl. Kapitel 2.4.1), bis
die Grenze des sicheren Gehens erreicht ist. Das Prüfergebnis ist der Akzeptanzwinkel,
der zur Einordnung in eine Rutschhemmungs-Klasse (R-Klasse oder auch R-Gruppe)
dient (Tabelle 4). Zusätzlich wird der Verdrängungsraum, der „zur Gehebene hin offene
Hohlraum“ [BGR 181] in cm³/dm² ermittelt und in eine der V-Klassen (V 4, V 6, V 8 oder
V 10 cm³/dm²) eingeordnet.
Für unterschiedliche Bereiche in Gebäuden und an Arbeitsplätzen werden
Mindestanforderungen an die R- und V-Klasse festgelegt. Beispielsweise sollte ein
12 Nach der Prüfnorm DIN 51130 (06/2004) wurde der Prüfschuh „Picasso“ eingesetzt, in der neueren Versi-on DIN 51130 (10/2010) sowie in der DIN CEN/TS 16165 ist der Prüfschuh „Uvex Athletic“ spezifiziert. Die gültige BGR 181 (2003) definiert ebenfalls den Prüfschuh „Picasso“, in der ASR 1.5 ist der Prüfschuh nicht spezifiziert, allerdings wird in den Literatur-Angaben die DIN 51130 und die BGR 181 aufgelistet. Beide Prüf-schuhe werden nicht mehr produziert und sind nicht mehr erhältlich. Im Fachgebiet Sicherheitstechnik / Ar-beitssicherheit wurde im Rahmen des Forschungsprojektes „Rutschhemmungsmatrix“ ein neuer Prüfschuh mit der Bezeichnung „Leipzig V73 SP“ entwickelt, der die bisherigen Prüfschuhe ersetzt.
Tabelle 4: Bewertungsgruppen von Fußböden nach BGR 181 und ASR 1.5
Bewertungsgruppeder Rutschhemmung
AkzeptanzwinkelBeispiele von
Arbeitsräumen und Arbeitsbereichen
R - weniger als 6°Bereiche, in denen keine gleitfördernden Stoffe auf den Fußboden gelangen und daher keine Gefahr des Ausrutschens besteht
R 9 von 6° bis 10°
Eingangsbereiche (innen), Kundenräume (Verkauf), Treppen, Speiseräume
R 10 mehr als 10° bis 19°
Sanitärräume, nassbelastete Lagerräume, Kaffeeküchen, Garagen
R 11 mehr als 19° bis 27°
Mechanische Bearbeitungsbereiche, Kfz-Werkstätten, Gastronomieküchen, Verkehrswege in Außenbereichen (R11 oder R10 +V4)
R 12 mehr als 27° bis 35°Herstellung von Fetten / Ölen, Spülräume (R12+V4),Gastronomieküchen über 100 Gedecke je Tag (R12+V4)
R 13 mehr als 35°Wurstküchen (R13+V8),Gemüseverarbeitung (R13+V6), Feinkostherstellung (R13+V6)
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
26
Eingangsbereich (eingetragene Nässe) mit einem Fußboden eingerichtet werden, der
mindestens die Klasse R 9 erreicht hat (vgl. Tabelle 4).
2.2.2.2 Betreiben
Nach dem Einrichten von Gebäuden und Arbeitsbereichen mit Fußböden muss die
Gebrauchstauglichkeit im Betrieb überprüft und gewährleistet sein. Das Prüfverfahren der
Schiefen Ebene, das die Grundlage für das Einrichten darstellt, ist ausschließlich im Labor
durchführbar. Eingebaute Fußböden könnten nur durch Ausbau überprüft werden. Die
rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden können sich durch Verschleiß (durch
Fußgänger und Fahrzeuge), Reinigung und Pflege verändern, zudem sind bei der
Gefährdungsbeurteilung die auftretenden gleitfördernden Stoffe und die Vielzahl an
möglichen Schuhen zu berücksichtigen.
Bis zum Jahr 2011 gab es kein Regelwerk, das eine mögliche Handlungsanleitung zur
Durchführung der Gefährdungsbeurteilung beschrieb. Das Arbeitsgebiet „Fußböden,
Rampen und Treppen“ des Sachgebietes „Bauliche Einrichtungen und Handel“ im
„Fachbereich Handel und Logistik“ (FbHL) der DGUV hat in den letzten Jahren die
Entwicklung eines mobilen Prüfverfahrens vorangetrieben. Im Jahr 2008 wurden die
Parameter für ein automatisiertes Zugtribometer (bspw. das Gleitmessgerät 200, vgl.
Kapitel 2.4.3) in der DIN 51131 genormt. Im nächsten Schritt wurde die Informationsschrift
BGI/GUV-I 8687 „Bewertung der Rutschgefahr unter Betriebsbedingungen“ erarbeitet und
Anfang 2011 veröffentlicht. Die Analyse und Bewertung bietet durch eine ganzheitliche
Betrachtung des Reibungssystems folgende Anwendungsmöglichkeiten:
- Analyse und Bewertung von Fußböden mit oder ohne witterungs- oder
prozessbedingt auftretenden gleitfördernden Stoffen mit einem standardisierten
Gleiter, der einen Schuh mit durchschnittlich geringer Rutschhemmung simuliert.
- Analyse und Bewertung von Fußböden mit oder ohne witterungs- oder
prozessbedingt auftretenden gleitfördernden Stoffen in Verbindung mit den im
Betrieb verwendeten Sicherheitsschuhen.
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
27
2.3 Reibungssystem
2.3.1 Physikalische Größen
Die physikalischen Grundlagen der Reibung und Reibungsgrößen werden unter
Berücksichtigung der Literatur von LEHDER 2011, FISCHER 2005, SEBALD 2007, LINDNER
2001, SKIBA ET.AL. 1993, PIGORS 1992, WIEDER 1988 zusammengefasst.
2.3.1.1 Reibung und Reibungsarten
Zwei Körper, die sich relativ zueinander bewegen, sind „bewegungshemmenden Kräften
unterworfen, den sogenannten Reibungskräften. Die Ursache dieser Reibungskräfte liegt
in der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche des betroffenen Körpers und
Grenzflächen anderer Medien, seien sie fest, flüssig oder gasförmig“ [Lindner 2001].
Prinzipiell können Reibungsvorgänge nach der Kinematik in Haft-, Gleit-, Roll-, Seil-, Bohr-
und Wälzreibung sowie nach ihren Reibungszuständen in Festkörper-, Flüssigkeits-, Gas-
und Mischreibung differenziert werden. Ursächlich für das Auftreten von Reibungskräften
sind mechanische und molekulare Kräfte zwischen den Reibpartnern, die wie folgt
beschrieben werden können:
Adhäsionsreibung
Molekulare Anziehungskräfte zwischen den Grenzschichten der Reibpartner, die bei einer
Relativbewegung durch Abscheren überwunden werden. Vorwiegend haben die
chemische Zusammensetzung der Materialien und die Kontaktfläche Einfluss auf die
Adhäsionskräfte.
Deformationsreibung
Die Krafteinwirkung auf die Reibpartner (Normalkraft) verursacht insbesondere bei
viskoelastischen Materialien sowohl eine plastische Verformung als auch eine Hysterese,
die zu einem Formschluss (z.B. zwischen Profil oder Mikrorauheit) führen.
Kohäsionsreibung
Bei der Relativbewegung der Reibpartner können durch das Ineinandergreifen der Mikro-
oder Makrorauheiten Materialanteile abgeschert werden (Verschleiß, Veränderung der
Oberfläche). Dazu müssen die molekularen Anziehungskräfte (Kohäsion) überwunden
werden.
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
28
Flüssigkeitsreibung
Sind die Reibpartner durch einen Flüssigkeitsfilm vollständig getrennt, wirkt die innere
Reibung der Flüssigkeit der Relativbewegung entgegen. Sie ist im Speziellen von der
Viskosität der Flüssigkeit und der Schichtdicke abhängig.
Mischreibung
Bei der Reibung im Reibungssystem aus Fußboden, Zwischenmedium und Schuh handelt
es sich im Regelfall um Mischreibung, bei der je nach Materialkombination und
Zwischenmedien die einzelnen Reibungsarten unterschiedlich starke Anteile an der
Gesamtreibung haben.
Die Laufsohlen von Schuhen sind typischerweise aus viskoelastischen Materialien13
gefertigt. Für Reibungssysteme mit Beteiligung viskoelastischer Materialien gelten die
klassischen Gesetze der Coulomb´schen Reibung nur eingeschränkt. Neben der
Abhängigkeit von den verwendeten Materialien spielen bei der viskoelastischen Reibung
die Kontaktfläche, der Flächendruck sowie die Gleitgeschwindigkeit eine Rolle. Des
Weiteren kann die Gleitreibung einer Kombination höher, niedriger oder gleich der
Haftreibung sein.
2.3.1.2 Reibungsgrößen
Wird eine Aktionskraft FA (bspw. Zugkraft, Hangabtriebskraft) auf eine Reibpaarung
aufgebracht, wirkt in der Reibebene eine entgegengesetzt gerichtete Reibungskraft FR
(vgl. Abbildung 5). Die Reibungskraft ist proportional zu der auf den Körper aufgebrachten
Normalkraft FN (Gewichtskraft, Anpresskraft).
(F. 1)
Abbildung 5: Reibungskräfte
Der Quotient aus Reibungskraft und Normalkraft ist aufgrund der Proportionalität konstant,
er wird als Reibungskoeffizient µ definiert (Proportionalitätsfaktor) und kennzeichnet die
13 Fußböden können auch aus viskoelastischen Materialien hergestellt sein (z.B. PVC-Böden).
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
29
Reibungseigenschaften eines Reibungssystems. Der Reibungskoeffizient µ hängt
insbesondere von den Material- und Oberflächeneigenschaften der Reibpartner und ggf.
dem Zwischenmedium ab. Unterschieden werden die Reibungskoeffizienten:
- µH – Haftreibungskoeffizient: Bereich der statischen Reibung zwischen 0 und µA,
wenn sich die Körper relativ zueinander in Ruhe befinden,
- µA – Anfangsgleitreibungskoeffizient: Reibung im Übergang zwischen statischer und
dynamischer Reibung14,
- µG – Gleitreibungskoeffizient: Reibung während der dynamischen Relativbewegung
der Reibpartner.
2.3.2 Komponenten des Reibungssystems
Das Reibungssystem besteht aus den vier Hauptkomponenten „Fußboden“,
„Zwischenmedium“, „Schuh“ und „Umgebungsbedingungen“. Diese Komponenten weisen
eine große Vielfalt an unterschiedlichen Ausprägungen, insbesondere hinsichtlich Material
und Oberflächenstrukturen auf. Basierend auf unterschiedlichen Literaturquellen fasst
Abbildung 6 diese Ausprägungen zusammen. In praktischen Situationen trifft beim
menschlichen Gang eine Variation der Komponenten in einem Reibungssystem
zusammen. Aufgrund der Vielzahl an Parametern, der möglichen Ausprägungen und der
gegenseitigen Beeinflussung ist dieses System sehr komplex.
Die Analyse und Bewertung von Produkten erfolgt auch über Reibungssysteme unter
Variation der zu bewertenden Komponente. Die weiteren Komponenten sind durch die
Festlegung von Prüfverfahren, Referenzmaterialien und deren Vorbereitung,
Zwischenmedien, Prüfparametern und Umgebungsbedingungen bestimmt.
Zur Analyse und Bewertung der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen wird das
rutschhemmende Potential in Form des Reibungskoeffizienten des Gesamtsystems
herangezogen.
14 Maximum der Reibungskraft zu Beginn der Gleitbewegung. Diese Größe wird ermittelt, da bei viskoelasti-scher Reibung die maximale Haftreibung nicht oder nur eingeschränkt messtechnisch ermittelt werden kann (LEHDER 2011, SEBALD 2007).
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
30
Abbildung 6: Komponenten des Reibungssystems (nach BGI/GUV-I 8687, SEBALD 2007, FISCHER 2005, PARIDON 2005, GÖTTE ET.AL. 2003)
Fußboden Zwischenmedium SchuhGleiter
Umgebungs-parameter
Art - glatte, - strukturierte,- profilierte Bodenbeläge und Roste
- feste, - flüssige, - fettige, viskose, Zwischenmedien
- Barfuß, - Straßen-, - Freizeitschuhe,- Sicherheits-, Schutz-, und Berufschuhe
- klimatische,- personenbezogene, - organisatorische Parameter
BeispieleMaterialien
- Keramik- Feinsteinzeug- Holz- Kunststoff- Laminat- Textil / Teppich- Naturstein- Betonstein- Terrazzo- Asphalt- Glas- Gummi- Linoleum- Kunstharz- …
Fest:- Staub, Sand- Späne- Körner, Krümel- Nahrungsmittel- Abfall- Laub- Eis und Schnee- …Flüssig:- Nässe, Feuchtigkeit - Regenwasser- Putzwasser- Getränke- …Fettig, viskos:- Öl- Glycerin- Kühlschmierstoffe- Maschinenfett- Schlamm, Matsch- Speiseöl, Butter
- Damenschuhe mit und ohne Absatz- Herrenschuhe- Kinderschuhe- Sportschuhe- Wanderschuhe- 'Gummistiefel'- ...
Laufsohlen aus:- Gummi- PU- TPU- TR- PVC- ...
Klimatisch:- Wetter - Temperatur- Luftfeuchtigkeit- Wärmestrahlung
Personenbezogen:- Schuhgröße / -weite- Gewicht- Ganggeschwindigkeit- Aufmerksamkeit- Hast, Eile- Ermüdung- Lastenhandhabung- Koordination
Organisatorisch:- Reinigung- Unterweisung- Beleuchtung
Parameter - chemische Zusammensetzung - Profilierung- Rauheit- Abrieb- Elastizität- Härte- Glanz- Verdrängungsraum- Benetzungsverhalten- Oberflächenspannung- Kontaktfläche- …
- chemische Zusammensetzung - Viskosität - Dichte- Masse- Größe- Konsistenz- Oberflächenstruktur- Oberflächenspannung- Benetzungsverhalten- …
- chemische Zusammensetzung, - Elastizität- Härte- Rauheit- Kontaktfläche- Oberflächenstruktur- Profilform- Profiltiefe- Kantenbeschaffenheit- ...
- messbare Faktoren- nicht messbare 'weiche' Faktoren
Zustand - neu, - gebraucht, - gereinigt, - gepflegt, - verschlissen,- nachbehandelt, - …
- Menge, - Mischung, - ...
- neu, - getragen, - abgenutzt, - …
nicht relevant
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
31
2.4 Reibungsprüfverfahren
2.4.1 Prinzipien zur Reibungsmessung
Reibung kann nach verschiedenen Prinzipien gemessen werden:
- Reibungskraft,
- Reibungswinkel,
- Reibungsenergieverlust.
Abbildung 7 enthält schematische Zeichnungen und die zugehörige Berechnung des
Reibungskoeffizienten.
(F. 2)
(F. 3)
(F. 4)
Abbildung 7: Prinzipien zur Reibungsmessung [nach LEHDER 2011]
Die Messung der Reibungskraft erfolgt durch eine relative Bewegung eines mit Gleitern
bestückten Körpers (oder eines Schuhs) auf einem Bodenbelag. Die benötigte Zugkraft
entspricht der wirkenden Reibungskraft. Bei Beginn der Bewegung kann die
Anfangsgleitreibung und während der Bewegung die Gleitreibung ermittelt werden.
Bei der Messung des Reibungswinkels gleitet ein Körper auf einer neigbaren Ebene. Die
Hangabtriebskraft entspricht der Reibungskraft und vergrößert sich mit steigendem
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
32
Winkel. Das Messergebnis kann als Neigungswinkel oder über die trigonometrische
Beziehung als Reibungskoeffizient (Tangens des Neigungswinkels α) angegeben werden.
Ist ein Körper auf der Ebene in Ruhe, kann mit steigendem Neigungswinkel bei Beginn der
Bewegung die maximale Haftreibung ermittelt werden. Wird der Körper in einer gleitenden
Bewegung aufgesetzt, wie es bei der Begehung mit einer Prüfperson der Fall ist, wird die
Gleitreibung ermittelt.
Das Messprinzip des Reibungsenergieverlustes basiert auf dem Verlust kinetischer
Energie, wenn ein Gleitkörper über eine definierte Strecke Reibarbeit verrichtet hat. Die
Differenz zwischen der potentiellen Energie vor und nach der Reibstrecke gibt Aufschluss
über die Reibung.
Im Folgenden werden die Reibungsprüfverfahren vorgestellt, die in dieser Arbeit
Anwendung finden.
2.4.2 Fußboden- und Schuhtester
Der Fußboden- und Schuhtester (FST15) ist
eine maschinelle Prüfeinrichtung zur
Messung der Reibungskraft zwischen
Fußböden und Schuhen (vgl. Abbildung 8).
Der FST erfüllt die Anforderungen an
Prüfmaschinen zur Messung der
Rutschhemmung von Schuhen nach
DIN EN ISO 13287 und wurde in
Zusammenarbeit des Fachgebietes
Sicherheitstechnik / Arbeitssicherheit der
Bergischen Universität Wuppertal (BUW)
mit dem Wuppertaler Sondermaschinen-
bauer Neuhaus Hamburger Mechatronic
GmbH entwickelt und gebaut.
15 Diese Bezeichnung und Abkürzung wurde gewählt, um einerseits eine Unterscheidung zur Vorgänger-Maschine, dem „Boden- und Schuhtester“ (BST), zu erreichen und andererseits die gleiche Abkürzung für die englische Bezeichnung „Floor- and Shoe-Tester“ verwenden zu können.
Abbildung 8: Fußboden- und Schuhtester [FG ARBSI 2012]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
33
Der Fußboden wird auf einer Kraftmessplattform montiert. Der zu prüfende Schuh wird auf
einem künstlichen Fuß oder einem Schuhleisten befestigt, mit Gewichten belastet und auf
den Fußboden abgesenkt. Während der Bewegung mit gleichförmiger Geschwindigkeit
des Schuhs über den Fußboden werden die auftretenden Horizontal- und Vertikalkräfte
über Kraftmesszellen (Dehnungsmessstreifen) gemessen und digital ausgewertet.
Der FST ist lediglich für die Schuhprüfung standardisiert, allerdings ist die Maschine
universell konstruiert und mit einstellbaren Prüfparametern versehen, so dass sowohl eine
Schuh- als auch eine Fußbodenprüfung möglich sind.
Abbildung 9 zeigt den schematischen Aufbau und die einzelnen Komponenten des FST:
- Gestell mit Elektroschaltschrank,
- Präzisions-2-Komponenten-Kraftmessplatte, Größe 100 x 60 cm,
Aufnahmevorrichtung für Bodenbeläge bis 12 cm Höhe,
o Lagerung auf Rillenkugellagern,
o Horizontalkraft-Messung über HBM V2B 2 kN / 0,1% Genauigkeit,
Abbildung 9: Fußboden- und Schuhtester, schematische Zeichnung [FG ARBSI 2012]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
34
o Vertikalkraft-Messung über zwei Wägezellen HBM PW12C250,
5 kN / 0,5% Genauigkeit,
- Horizontal-Lineareinheit mit Kugelgewindetrieb und Servomotor für variable
Prüfgeschwindigkeiten von 0,01 – 1,00 m/s,
- Vertikal-Hubeinrichtung (Führungswagen mit Gleitschienen) mit Aufbringung der
Normalkraft (300 N bis 750 N) und verstellbarer Aufnahmeeinrichtung für
verschiedene Bauformen von Fußteilen, Schuhleisten und Gleiterhalterungen (für
Schuhe bis 10 cm Sohlen bzw. Absatzhöhe).
Weitere Komponenten der Prüfmaschine sind:
- speicherprogrammierbare Steuerung und Bedienfeld zur flexiblen Festlegung von:
o Messstrecken (20 – 70 cm),
o Kontaktzeiten (0 – 10 s),
o Prüfgeschwindigkeiten (0,01 – 1 m/s),
o Programmabläufen,
- rechnergestützte Messdatenerfassung und Datenanalyse mit der Software Diadem
von National Instruments,
- trennende Schutzeinrichtungen, Einhausung sowie Lichtgitter an der Vorderseite;
CE-Kennzeichnung.
Abbildung 10: Ergebnisdiagramm FST
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
35
Abbildung 10 zeigt beispielhaft ein Ergebnisdiagramm des FST, bei dem der
Reibungskoeffizient µ und der Verlauf der Prüfgeschwindigkeit über der Zeit aufgetragen
sind.
Vergleichsprüfungen des FST mit einer Kistler-Mehrkomponenten-Kraftmessplattform,
dem Boden- und Schuhtester16 und die Teilnahme an europäischen Ringversuchen des
CEN TC161/WG3 im Rahmen der Überarbeitung der DIN EN ISO 13287 zeigen, dass die
mit dem FST ermittelten Ergebnisse physikalisch richtig und präzise sind.
Die Vorteile der Maschine liegen in dem präzisen Messsystem, der Flexibilität hinsichtlich
der Messparameter, der Messung beliebiger Fußboden-Schuh-Kombinationen und im
hohen Automatisierungsgrad. Nachteilig ist, dass der menschliche Gang nur
eingeschränkt nachgeahmt wird.
2.4.3 Gleitmessgerät GMG 200
Das Gleitreibungsmessgerät GMG 20017 (Abbildung 11) ist ein mobiles, automatisiertes
Zugtribometer zur Messung der Reibungskraft und entspricht den Anforderungen der
Prüfnorm DIN 51131. Das GMG besteht aus einem ca. 9 kg schweren Körper, in dem die
Zugvorrichtung, der Kraftaufnehmer, die Stromversorgung und die Steuerungs- und
Auswerteeinheit verbaut sind. Die Gleiterplatte besteht aus drei Gleitern mit einer Fläche
von je 3,5 cm² (entspricht einer Flächenpressung von ca. 8,5 N/cm²) und wird an der
Unterseite des Gerätes befestigt.
Abbildung 11: Gleitmessgerät 200 (links) und GMG-Gleiterplatte (rechts) [FG ARBSI]
16 Der Boden- und Schuhtester wurde in den 1980er-Jahren im Fachgebiet Sicherheitstechnik / Arbeitssi-cherheit an der Bergischen Universität Wuppertal entwickelt und gebaut. (vgl. SKIBA ET.AL. 1987) 17 Gleitmessgerät GMG 200 der Firma GTE Industrieelektronik
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
36
Eine Relativbewegung des GMG mit konstanter Geschwindigkeit von v = 0,2 m/s über den
Fußboden wird durch Einziehen des Stahlbandes erreicht, dass mit einer Halteplatte fixiert
wird. Die Reibungskraft wird gemessen, auf das Eigengewicht bezogen und der
Gleitreibungskoeffizient berechnet. Das Prüfergebnis ist gem. DIN 51131 der Mittelwert
der letzten drei von fünf Einzelmessungen.
Nach DIN 51131 stehen mit SBR-Gummi und Leder zwei genormte Gleitermaterialien zur
Verfügung. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung können weitere Materialien
verwendet werden, beispielsweise Gleiter aus den im Arbeitsbereich benutzten
Sicherheitsschuhen. Die Gleiter werden entsprechend einem definierten Verfahren vor der
Messung angeschliffen.
Der Kraftaufnehmer des Messgerätes kann mittels eines Kraftmessgerätes überprüft
werden. Messungen auf festgelegten Referenzbelägen bestätigen die Eignung der
standardisierten Gleiter.
2.4.4 Schiefe Ebene
Die Schiefe Ebene ist ein Prüfverfahren
zur Reibungsmessung nach dem Prinzip
der Messung des Reibungswinkels
(Abbildung 12). „Die Prüfperson geht mit
Blickrichtung talwärts in aufrechter
Haltung in Schritten einer halben
Fußlänge vorwärts und rückwärts auf
dem […] Bodenbelag. Die Neigung des
Prüfbelages wird vom waagerechten
Zustand ausgehend mit einer
Geschwindigkeit von ca. 1° je Sekunde
erhöht. Der Neigungswinkel, bei dem die
Prüfperson die Grenze des sicheren
Gehens erreicht, wird durch mehrmaliges
Auf- und Abfahren um den kritischen
Bereich festgestellt. Der Neigungswinkel
[…] wird, jeweils vom waagerechten
Zustand ausgehend, dreimal ermittelt.“
[BGR 181]
Abbildung 12: Aufbau der Schiefen Ebene [DIN 51130]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
37
Dieses Prüfverfahren findet zur Prüfung der rutschhemmenden Eigenschaften von
Bodenbelägen in verschiedenen Regelwerken Anwendung:
- Prüfung von Bodenbelägen und Klassifizierung in R-Gruppen gem. DIN 51130,
ASR 1.5 und BGR 181, vgl. Kapitel 2.2.2.1. Zur Reduzierung von subjektiven
Einflüssen durch die Prüfpersonen ist für diese Prüfung ein Kalibrierverfahren
standardisiert. Vor einer Prüfung begeht die Prüfperson drei Standardbeläge; die
Messergebnisse gehen in die Berechnung des korrigierten Akzeptanzwinkels ein.
- Prüfung von Bodenbelägen gem. CEN/TS 16165: identisch zu DIN 51130, ohne
Klassifizierung in R-Gruppen
- Prüfung von Bodenbelägen für nassbelastete Barfußbereiche nach DIN 51097
- Prüfung von Bodenbelägen gem. prEN 15673-1, Begehung mit einem Sportschuh
mit einer Sohle aus Slider 96 und dem Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,1%. Der
Normentwurf wurde aufgrund hoher Messunsicherheiten 09/2009 zurückgezogen.
- EG-Baumusterprüfung von PVC-Bodenbelägen mit erhöhtem Rutschwiderstand
gem. DIN EN 13845
- Bis 08/2004 wurde das Prüfverfahren zur Prüfung der Rutschhemmung von
Sicherheitsschuhen gem. DIN 4843-100 verwendet.
Als Vorteile des Prüfverfahrens sind zu nennen, dass alle Arten von Fußboden-Schuh-
Kombinationen gemessen werden können und der menschliche Gang nachempfunden
wird. Die Personenabhängigkeit (Subjektivität) und der ausschließliche Einsatz als
Laborprüfverfahren sind von Nachteil. Die Begehung während der Messung weicht
erheblich vom normalen Gang in der Ebene ab.
2.4.5 Pendelmessgerät
Das mobile Reibungsprüfverfahren des Pendelmessgerätes (vgl. Abbildung 13) basiert auf
dem Prinzip der Messung des Reibungsenergieverlustes.
„Das Pendelprüfgerät zur Bestimmung der Reibung enthält einen federbelasteten
Gleitkörper aus Normgummi, der am Ende des Pendelarms befestigt ist. Beim Schwingen
des Pendelarms wird die Reibungskraft zwischen Gleitkörper und Prüfoberfläche
gemessen, indem die Verringerung der Schwingungslänge ermittelt wird.“ [CEN/TS 16165]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
38
Als Gleitkörper stehen mit dem Slider 5518 ein weiches, mit dem Slider 9619 ein hartes
Gleitermaterial zur Verfügung. Bei korrekter Justierung des Pendelmessgerätes beträgt
die Prüfgeschwindigkeit ca. 2,8 m/s, die Gleitstrecke 12,6 cm und die Normalkraft 22 N.
Abhängig vom Verschleißzustand der Gleiterkante (0,1 - 0,3 cm) liegt die
Flächenpressung zwischen 10 N/cm² und 29 N/cm².
Das Messgerät ist in einer Reihe von europäisch harmonisierten Normen als Prüfverfahren
für die Bereitstellung auf dem Markt von Fußböden festgelegt (vgl. Kapitel 2.2.1.1),
allerdings werden nur für wenige Produktgruppen Anforderungen an das Ergebnis gestellt.
Der Vorteil des Prüfverfahrens ist die mobile Anwendung. Nachteilig sind die
Unhandlichkeit und möglichen Bedienfehler, die kurze Reibstrecke, die defizitäre
Nachahmung des menschlichen Ganges und der schwierige Einsatz auf profilierten
Bodenoberflächen.
18 Auch Gummigleitkörper 57 genannt, die Zahl bezieht sich auf die Härte des Gleitkörpers, IRHD: 55, Shore A: 57 19 Auch Gummigleitkörper 96 genannt, die Zahl bezieht sich auf die Härte des Gleitkörpers, IRHD: 96, Shore D: 48
Abbildung 13: Pendelmessgerät [FG ARBSI 2012]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
39
2.5 Gefährdungsbeurteilung „Ausgleiten beim Gehen“
Die Gefährdungsbeurteilung gliedert sich in die methodischen Schritte Analyse, Bewertung
und Gestaltung.
2.5.1 Gefährdungsbeurteilung - Analyse
Zur Analyse der Gefährdung „Ausgleiten beim Gehen“ werden das zugehörige
Arbeitssystem beschrieben, die Anforderungen des menschlichen Ganges sowie die
Sicherheitsbedingung erläutert.
2.5.1.1 Arbeitssystem- und Gefährdungsmodell
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Arbeitsaufgabe „Fortbewegung“ zu bewältigen,
beispielsweise fahren, rollen, fliegen. Meist selbstverständlich wird die Fortbewegungsart
„gehen“ verwendet, die in dem Arbeitssystemmodell „menschlicher Gang“ als
Arbeitsgegenstand betrachtet wird (vgl. Abbildung 14). Das Gehen ist bei einer Vielzahl
von Arbeitsaufgaben und Tätigkeiten notwendig und geschieht oftmals unbewusst, da die
Bewegungsabläufe von Kindheit an erlernt und trainiert wurden. Dennoch besteht bei
jedem Schritt, den ein Mensch macht, prinzipiell die Gefährdung auszurutschen. Das
Arbeitssystemmodell wird allgemein auf das Gehen bezogen. Der zu bewältigende
Arbeitsablauf ist ein „Schritt“, den ein Mensch unter Benutzung der Arbeitsmittel
„Fußboden“ und „Schuh“ macht, um einen Weg zurückzulegen (Ausgabe des
Arbeitssystems). Der Arbeitsablauf „Schritt“ kann zusätzlich durch witterungs- oder
prozessbedingt auftretende gleitfördernde Stoffe beeinflusst werden, die sich auf dem
Arbeitsmittel Fußboden befinden oder dem Arbeitsmittel „Schuh“ anhaften.
Das Arbeitssystem spiegelt somit das in Kapitel 2.3.2 beschriebene Reibungssystem
wider. Eine arbeitsbedingte Gefährdung entsteht, wenn ein Gefährdungspotential (hazard)
in räumlicher und/oder zeitlicher Koinzidenz mit dem Menschen (exposition) steht. Ein
Gefährdungspotential hinsichtlich ihres rutschhemmenden Potentials weisen die Produkte
(Arbeitsmittel) „Fußboden“ und „Schuh“ auf, die jeweils in sehr unterschiedlichen
Qualitäten erhältlich sind. Bei dem systembedingten Zusammenspiel verschiedener
Ausführungen von Fußböden und Schuhen in Verbindung mit den Umgebungseinflüssen
und gleitfördernden Stoffen (auch Reibungssystem) wirkt letztlich eine Summe von
Gefährdungspotentialen auf den gehenden Menschen ein (exposition). Eine räumliche
oder zeitliche Trennung von Mensch und Gefährdungspotentialen als weitreichender
Gestaltungsansatz ist bei dieser Gefährdung Ausgleiten beim Gehen nicht möglich, da ein
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
40
Laufverbot eine Nichterfüllung der Arbeitsaufgabe zur Folge hätte. Weitere grundlegende
Gestaltungsansätze ergeben sich durch Reduzierung des Gefährdungspotentials bzw. der
Erhöhung der rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden und Schuhen. Die
Biomechanik sowie die Art und Weise des menschlichen Ganges haben zudem Einfluss
darauf, ob die Summe der Gefährdungspotentiale ein Ausrutschen verursacht.
2.5.1.2 Biomechanik des menschlichen Ganges
„Beim Horizontalgang kommt die Vorwärtsbewegung dadurch zustande, dass das erste
Bein aus der Stützphase heraus eine Rückstoßkraft auf den Fußboden überträgt, während
das andere Bein sich pendelnd schwebend nach vorn bewegt. […] (vgl. Abbildung 15) […]
Danach erfolgt der gleiche Vorgang mit dem gegenüberliegenden Bein. Je eine Stütz- und
Schwebphase des linken und rechten Beines bewirken einen Doppelschritt oder
Gangzyklus. Die Überschneidung der Stützphasen beider Beine ist die doppelte
Stützphase. Bei schnellem Laufen entfällt die Überschneidung und es tritt eine doppelte
Schwebphase auf.“ [LEHDER 2011]
Abbildung 14: Arbeitssystemmodell 'menschlicher Gang' (nach KAHL 2012)
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
41
Während der Abrollphase des Fußes auf dem Boden wirken Tangential- und Normalkräfte,
die neben der Neigung des Bodenbelags von dem Gewicht der Person, der
Ganggeschwindigkeit, der Schrittlänge und dem Aufsetzwinkel der Ferse abhängen (vgl.
Abbildung 16). Die auftretenden Kräfte zeigen während eines Schrittes einen
charakteristischen Verlauf. Der Quotient aus der Tangentialkraft FT in Gangrichtung und
der Normalkraft FN über den Verlauf eines Schrittes ist als „gangbedingter, momentaner
Anforderungsquotient QA“ definiert (vgl. Formel 5). „Er kennzeichnet das auf den
Fußboden übertragene Kräfteverhältnis […] während der einzelnen Phasen des
menschlichen Ganges.“ [LEHDER 2011]
Abbildung 16: Kräfteverhältnis beim Aufsetzen des Fußes [SEBALD 2007]
(F. 5)
Abbildung 15: Stütz- und Schwebphase im Gangzyklus [LEHDER 2011]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
42
Jeder Mensch hat einen individuellen Anforderungsquotienten QA. Laufen verschiedene
Personen mit der gleichen Gangart (z.B. ebener Geradeausgang), weisen die
interindividuellen Spannweiten einen Wert von ca. ∆QA = 0,15 auf. Der Verlauf des
Anforderungsquotienten weist zwei Maxima auf, QAmax1 zu Beginn der Abrollphase bzw.
beim Aufsetzen der Ferse und QAmax2 am Ende der Abrollphase bzw. beim Abstoßen des
Fußes. Aus Sicht der Unfallverhütung ist das erste Maximum entscheidend, da beim
Aufsetzen des Fußes der Körperschwerpunkt am weitesten zurückliegt.Im Falle des
Ausrutschens wird einen Sturz nach hinten begünstigt, der im Regelfall nicht abgefangen
bzw. durch die Hände geschützt werden kann und typischerweise schwerwiegendere
Unfallfolgen als beim Vorwärtsfallen nach sich zieht.
Der gehende Mensch kann seinen Anforderungsquotienten beeinflussen: Durch
langsames Gehen, ein flaches Aufsetzen des Fußes und kurze Schrittlänge ist es möglich
nahezu keine Tangentialkräfte auf den Boden zu übertragen. Beispielhaft ist das Gehen
auf einer Eisfläche zu nennen.
2.5.1.3 Sicherheitsbedingung
Die Anforderungen des menschlichen Ganges müssen durch mindestens gleich große
Reibungskräfte im Reibungssystem kompensiert werden, damit es nicht zum Ausgleiten
kommt. Anforderungsquotient und Reibungskoeffizient können direkt miteinander
verglichen werden, weil es sich um gleichartige Kräfteverhältnisse handelt. Die
Sicherheitsbedingung lautet damit:
(F. 6)
Das Verhältnis von Reibungskoeffizient zu Anforderungsquotient kennzeichnet die
Sicherheit gegen Ausgleiten.
(F. 7)
Zur Analyse und Bewertung im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung wird der
Reibungskoeffizient des Reibungssystems aus Fußboden, Zwischenmedium, Schuh und
Umgebungsbedingungen herangezogen.
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
43
2.5.1.4 Gefährdungsbeurteilung – Analyse in Arbeitsbereichen
Die Analyse der Gefährdung in Arbeitsbereichen erfordert ein valides und mobiles
Messgerät zur Messung des Reibungskoeffizienten. In Arbeitsbereichen sind
typischerweise Fußböden fest verbaut und weisen einen Gebrauchszustand auf. Der
Anwender trifft eine Auswahl der Messbedingungen nach den real auftretenden
Parametern des Reibungssystems im Betriebszustand. Beispielsweise werden prozess-
oder witterungsbedingt auftretende gleitfördernde Stoffe nach Art und Menge verwendet,
wie sie vor Ort vorgefunden werden (Staub, Nässe, Restfeuchtigkeit der Reinigung, Öle,
Fette, Körner, etc.). Treten gleitfördernde Stoffe temporär auf, sind diese kritischen
Situationen zu eruieren und für die Messung zu simulieren. Die Wahl des Gleitermaterials
ist nach den in Gebrauch befindlichen Schuhen zu differenzieren. Werden ausschließlich
bestimmte Typen von (Sicherheits-)Schuhen getragen, kann die Analyse mit Gleitern aus
dem Material dieser Schuhe erfolgen und das Ergebnis mit einem Bewertungskonzept zur
Bewertung des Reibungssystems verglichen werden. Verschiedene getragene
Sicherheits- und Straßenschuhe erfordern die Verwendung eines Standardgleiters, der
einen Schuh mit durchschnittlich geringer Rutschhemmung simulieren soll. Wenn die
Bewertung der Messung mit dem Standardgleiter ein zulässiges Niveau erreicht, schließt
sich die Argumentation an, dass andere Schuhe mit ähnlicher oder höherer
Rutschhemmung ein vergleichbares oder höheres Niveau erreichen werden.
2.5.2 Gefährdungsbeurteilung – Bewertung
Der Bewertungsschritt ist in zwei Bereiche zu differenzieren, zum einen die Bewertung des
Gefährdungspotentials (hazard) der beiden Produkte Fußboden und Schuh und zum
anderen die Bewertung der Gefährdung (exposition), bei der ein Reibungssystem
(Gefährdungspotential / hazard) in räumlicher und/oder zeitlicher Koinzidenz mit dem
Menschen steht.
2.5.2.1 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard)
Das Gefährdungspotential steht mit den rutschhemmenden Produkteigenschaften in
einem antiproportionalen Zusammenhang. Je niedriger die Rutschhemmung, desto höher
ist das Gefährdungspotential eines Produktes.
2.5.2.1.1 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard) von Schuhen
Sicherheitsschuhe unterliegen als PSA bei der Bereitstellung auf dem Markt
Anforderungen an das rutschhemmende Potential (siehe Erläuterungen in Kapitel 2.2.1.2).
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
44
Da es sich dabei um Mindestanforderungen handelt, ist das wirkliche rutschhemmende
Potential nicht bekannt, da der Anwender nicht weiß, inwieweit der Schuh über den
Anforderungen liegt. Schuhe, die in Gebrauch sind und sich bekanntlich durch ihre
Nutzung ändern (Abnutzung der Laufsohle), werden üblicherweise nicht weiter hinsichtlich
ihres rutschhemmenden Potentials analysiert, sondern ab einem bestimmten, nicht näher
definierten Grad der Abnutzung, ausgesondert und ersetzt.
Die Rutschhemmung von Straßenschuhen unterliegt keinen rechtlichen Anforderungen.
Das Gefährdungspotential von in Arbeitsbereichen getragenen Straßenschuhen ist nicht
bekannt.
2.5.2.1.2 Bewertung des Gefährdungspotentials (hazard) von Fußböden
Die Anforderungen an die Bereitstellung von Fußböden auf dem Markt wurden in Kapitel
2.2.1.1 erläutert. Die harmonisierten Normen dreier Produktgruppen legen im Rahmen von
EG-Baumusterprüfungen Mindestanforderungen fest. Für andere Produktgruppen
verweisen die Produktnormen auf nationale Regelungen. In Deutschland werden die
Regelwerke ASR 1.5 bzw. BGR 181 (vergleiche Kapitel 2.2.2.1) für die Auswahl von
Bodenbelägen für Arbeitsbereiche (Regelungsbereich Arbeitssicherheit) herangezogen.
Die Bewertung des Gefährdungspotentials nach dem R-Gruppen-System setzt eine
produktbezogene nationale Baumusterprüfung voraus. Das stationäre Prüfverfahren der
Schiefen Ebene ermöglicht die Prüfung eines Baumusters bzw. des Bodenbelags nur vor
dem Einbau. Veränderungen des Bodenbelags durch Verschleiß, Reinigung oder Pflege
können eine Änderung des Gefährdungspotentials (positiv oder negativ) bewirken, das
folglich in der realen Situation im Arbeitsbereich nicht genau bekannt ist.
Von der englischen „UK Slip Resistance Group“ ist ein Bewertungskonzept zur Bewertung
des Gefährdungspotentials von Fußböden in Praxissituationen im Rahmen einer
Handlungsanleitung20 zur Handhabung des Pendelmessgeräts (vgl. Kapitel 2.4.5)
veröffentlicht worden (vgl. Tabelle 5).
20 UK Slip Resistance Group Guideline Issue 4, 2011
PTV (Pendel Test Value)Slider 96 and Slider 55
Slip potential
0 - 24 High slip potential
25 - 35 Moderate slip potential
≥ 36 Low slip potential
Tabelle 5: Bewertungen von Fußböden mit dem Pendelmessgerät [nach UKSRG 2011]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
45
2.5.2.2 Bewertung der Gefährdung
Zur Bewertung der Gefährdung im Arbeitsbereich wird das Reibungssystem mit den vor
Ort herrschenden Bedingungen betrachtet. Die Reibung des Gesamtsystems aus
Fußboden (im Gebrauchszustand), den prozess- oder witterungsbedingt auftretenden
gleitfördernden Stoffen, dem Schuh (im Gebrauchszustand) und den gegebenen
Umgebungsbedingungen wird analysiert und mit einem Grenzwertkonzept bewertet. In der
Vergangenheit wurden unterschiedliche Ansätze zur Erstellung eines Grenzwertkonzeptes
verfolgt und veröffentlicht. Gemäß dem beschriebenen Arbeitssystemmodell und der
Sicherheitsbedingung werden im Folgenden die Grenzwertkonzepte vorgestellt, die im
Zusammenhang mit biomechanischen Untersuchungen des menschlichen Gangs stehen.
Die einzelnen Konzepte sind ähnlich und vertreten einheitlich die Aussage, dass
Reibungssysteme mit Reibungskoeffizienten von µ < 0,30 als „unsicher“ oder „kritisch“, mit
µ ≥ 0,45 als „sicher“ und „betriebstauglich“ und mit 0,30 ≤ µ ≤ 0,45 als „bedingt sicher“
oder „zulässig“ mit „zusätzlichen Maßnahmen“ zu betrachten sind. Diese prinzipielle
Bewertung wird in der Literatur der vergangenen Jahre von Experten der Wissenschaft
und der Unfallversicherungsträger geteilt. (LEHDER 2011, SEBALD 2007, FISCHER 2005,
GÖTTE ET.AL. 2003, BÖNIG 1996)
2.5.2.2.1 Abgeleitete Grenzwerte aus dem menschlichem Gang
BÖNIG ermittelt 1996 in experimentellen Untersuchungen die Anforderungsquotienten von
50 Probanden (repräsentative Gruppe) für verschiedene Gangbedingungen und
unterbreitet Vorschläge für biomechanisch-basierte Reibzahlgrenzwerte (vgl. Tabelle 6).
Die Werte für den Bewertungsbereich „Unfallstatistik“ entsprechen dem 95%-Perzentil der
Verteilung der ermittelten Anforderungsquotienten, dies bedeutet, dass 5% der
Bevölkerung einen höheren Anforderungsquotient als die beschriebene Grenzreibzahl
haben. Die Werte für die „gesellschaftliche Akzeptanz“ wurden unter der Berücksichtigung
eines akzeptierten Risikos für einen Ausgleitunfall abgeleitet. Der Bewertungsbereich
„Ergonomie“ beschreibt Mindestwerte, die erreicht werden sollten, um Belastungen durch
Ganganpassung zu vermeiden.
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
46
2.5.2.2.2 Wuppertaler Grenzwerte
SKIBA greift die Ergebnisse von BÖNIG als wissenschaftliche Bestätigung der zuvor
aufgestellten Grenzwerte auf und veröffentlicht 1997 eine neue Version der „Wuppertaler
Grenzwerte für sicheres Gehen“, die von LEHDER übernommen wurden (vgl. Tabelle 7).
Tabelle 6: Vorschläge für biomechanisch-basierte Reibzahlgrenzwerte [BÖNIG 1996]
Reibzahl µ
µ ≥ 0,60 + + sehr sicher
0,45 ≤ µ < 0,60 + sicher
0,30 ≤ µ < 0,45 -bedingt sicher, zusätzliche
Unfallverhütungsmaßnahmen erforderlich
µ < 0,30 - - unsicher
Wuppertaler Grenzwerte
Für alle Bereiche: Fußboden, Zwischenmittel und Sohle unter Praxisbedingungen
Bewertung
Tabelle 7: Wuppertaler Grenzwerte (nach SKIBA 1997 und LEHDER 2011)
Bewertungallgemeine
Grenze
ebener Geradeausgang 0,38Kurvengang 0,42Treppenaufwärtsgang 0,33Treppenabwärtsgang 0,41Rampenquergang 0,44Rampenaufwärtsgang 0,26Rampenabwärtsgang 0,43
ebener Geradeausgang 0,30Kurvengang 0,32Treppenaufwärtsgang 0,23Treppenabwärtsgang 0,31Rampenquergang 0,36Rampenaufwärtsgang 0,18Rampenabwärtsgang 0,36
ebener Geradeausgang 0,31Kurvengang 0,35Treppenaufwärtsgang 0,23Treppenabwärtsgang 0,26Rampenquergang 0,35Rampenaufwärtsgang 0,15Rampenabwärtsgang 0,35
Gangbedingungen und Grenzreibzahl
Bewegungsbereiche
gesellschaftliche Akzeptanz
Unfallstatistik
ebene Wege 0,32
0,36Treppen 0,31
geneigteWege
0,36
0,44
0,42
0,41
0,44
ebene Wege
Treppen
geneigteWege
ebene Wege 0,35
0,35Treppen 0,26
geneigteWege
0,35
Ergonomie
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
47
2.5.2.2.3 Schutzkonzept „Auslöseschwelle und Grenzwert“
SEBALD entwickelt 2007 das Schutzkonzept „Auslöseschwelle und Grenzwert des
Reibungskoeffizienten beim Gehen“ (vgl. Abbildung 17), welches vom Aufbau an die
Grenzwertkonzepte beispielsweise für „Lärm“ und „Vibration“ angelehnt ist. Er führt die
Ampelfarben ein, definiert die Bereichsgrenzen als „Auslöseschwelle“ und „Grenzwert“ und
bezieht sich auf die konkreten Werte von BÖNIG, SKIBA und LEHDER.
2.5.2.2.4 BGI / GUV-I 8687
Im Januar 2011 wurde von den Unfallversicherungsträger die im „Fachausschuss Bauliche
Einrichtungen, Arbeitskreis Fußböden, Rampen und Treppen“21 erarbeitete
Berufsgenossenschaftliche Information BGI / GUV-I 8687 „Bewertung der Rutschgefahr
unter Betriebsbedingungen“ veröffentlicht. Das Bewertungskonzept (vgl. Tabelle 8) bezieht
sich auf die Wuppertaler Grenzwerte, die damit erstmals in ein technisches Regelwerk
übernommen wurden.
21 Heutige Bezeichnung: Fachbereich Handel und Logistik, Sachgebiet Bauliche Einrichtungen und Handel, Arbeitsgebiet Fußböden, Rampen und Treppen
Abbildung 17: Schutzkonzept 'Auslöseschwelle und Grenzwert‘ [SEBALD 2007]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
48
Begrifflich wird das Reibungssystem aus Fußboden, Zwischenmedium, Schuh und
Umgebungsbedingungen als „Bodensystem“ definiert, außerdem wird statt „sicher“ die
Terminologie „betriebstauglich“ und statt „unsicher“ der Begriff „kritisch“ verwendet.
2.5.3 Gefährdungsbeurteilung - Gestaltung und Maßnahmen
Eine Kombination verschiedener Gestaltungslösungen und Schutzmaßnahmen können die
Gefährdung Ausgleiten beim Gehen auf ein ungefährliches Maß reduzieren. Aus der
Literatur und dem technischen Regelwerk (BGI / GUV-I 8687, BGR 181, LEHDER 2011,
PARIDON 2005, SEBALD 2007) wurden bekannte und mögliche Maßnahmen
herausgearbeitet und den Freiheitsgraden der „Methodischen Gestaltungskonzeption
Ausgleiten“ (vgl. Abbildung 18) zugeordnet. Diese Methodik führt in der ganzheitlichen
Systematik von Maßnahmen des Arbeitsschutzes sowohl das Herstellen und
Inverkehrbringen (Bereitstellung auf dem Markt) von Produkten als auch die Tätigkeiten
mit Produkten auf. Dieses Konzept spiegelt die Regelungsbereiche der EU
„Produktsicherheit“ und „Arbeitssicherheit“ wider. Maßnahmen der Produktsicherheit sind
vom Hersteller durchzuführen und beeinflussen das rutschhemmende Potential von
Fußböden und Schuhen. Die produktspezifischen Gestaltungslösungen gliedern sich nach
KAHL 2012 in die Bereiche:
- konstruktiver Primärschutz - konstruktiv verankerter Ausschluss des hazards
(inhärente Sicherheit) oder konstruktiv verankerte Minimierung des hazards auf ein
ungefährliches Maß; Beispiel: Material-Compound einer Schuhsohle;
- konstruktiver Sekundärschutz - Begrenzung und Vermeidung des
Wirksamwerdens des hazards durch konstruktiv verankerte, technische
Maßnahmen mit zwangsweiser Wirkung; Beispiel: Laufsohlen-integrierte Spikes;
- ergänzender produktspezifischer Tertiärschutz - Hinweise auf mögliche
Gefährdungen und Möglichkeiten der Einwirkungsminimierung durch
MesswertGleitreibungskoeffizient
Bewertung der Rutschgefahr unter Betriebsbedingungen
µ < 0,30 Bodensystem kritisch, besondere Maßnahmen erforderlich
0,30 ≤ µ < 0,45Bodensystem betriebstauglich, eventuell risikoorientiert ausgewählte Maßnahmen erforderlich
µ ≥ 0,45 Bodensystem uneingeschränkt betriebstauglich
Tabelle 8: Bewertungskonzept der Rutschgefahr [nach BGI / GUV-I 8687]
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
49
organisatorische oder individuelle Maßnahmen, Beispiel: Anwendungs-
beschränkungen eines Schuhs.
Abbildung 18: Methodische Gestaltungskonzeption Ausgleiten (nach KAHL ET.AL. 2012)
Die Akteure des betrieblichen Arbeitsschutzes müssen weitere Maßnahmen ergreifen um
die Gefährdung während der Tätigkeiten am Arbeitsplatz zu minimieren (Ergebnis der
Gefährdungsbeurteilung). Nach KAHL 2012 können vom Anwender Gestaltungslösungen
der folgenden Freiheitsgrade in der Gestaltungsrangfolge „Substitution“, „technische“,
„organisatorische“ und „persönliche“ Maßnahmen (S-T-O-P) angewendet werden:
- additiver Primärschutz (S) - Vermeiden des hazards durch geeignete
Produktauswahl oder zwingend wirksame Entfernung des Beschäftigten aus dem
Wirkbereich des hazards, Beispiel: Auswahl eines Schuhs mit hohen
rutschhemmenden Eigenschaften;
- additiver Sekundärschutz (T) - Vermeidung der Ausbreitung des hazards oder
Unterbrechung der räumlichen Beziehung zwischen Beschäftigen und hazards
durch additive technische Schutzmaßnahmen mit zwangsweiser Wirkung,
Beispiele: Laufsohlenaufsatz mit Spikes, Steigeisen;
Kapitel 2: Analyse des Standes der Technik
50
- ergänzender Tertiärschutz (O | P) - Minimierung der Einwirkung auf den
Beschäftigten durch organisatorische und/oder individuelle Maßnahmen,
Unterbrechung der räumlichen und zeitlichen Beziehung zwischen Beschäftigten
und hazard durch arbeitsorganisatorische Maßnahmen oder Verhaltensprävention,
Beispiele: Tragepflicht von Sicherheitsschuhen, Anordnung von langsamem Gehen.
Die Maßnahmen mit der größten Wirksamkeit sind jeweils dem Primärschutz zuzuordnen,
da hier das Gefährdungspotential dauerhaft, kollektiv und willensunabhängig abgesenkt
wird. Anzumerken ist, dass alle Maßnahmen zwar theoretisch möglich, in der Praxis aber
zum Teil aufwendig umzusetzen sind. Beispielsweise ist die „Auswahl eines
rutschhemmenden Schuhs“ eine häufig genannte Maßnahme, eine Handlungshilfe zur
Auswahl steht allerdings nicht zur Verfügung. Die Schuhauswahl geschieht in der Praxis
durch Ausprobieren mehrerer Schuhmodelle und anschließender subjektiver Beurteilung
oder durch aufwendige Messungen der vorhandenen Fußböden mit einer Auswahl von
Schuhen.
Die Zuordnung einzelner Maßnahmen zu den Elementen dieser Konzeption ist nicht
immer zwingend und eindeutig. Diskutabel ist im Freiheitsgrad des „konstruktiven
Primärschutzes“, ob durch die Produktgestaltung von Fußböden und Schuhen eine
inhärente Sicherheit gewährleistet werden kann, die auch in Verbindung mit möglichen
Praxissituationen ausreichenden Schutz bietet. Zwar kann bei Fußböden und Schuhen
nicht jegliche Restgefährdung ausgeschlossen werden, aber durch die inhärente
Gestaltung, insbesondere durch die Auswahl des Materials, kann das
Gefährdungspotential maßgeblich beeinflusst und minimiert werden.
Die „methodische Gestaltungskonzeption Ausgleiten“ weist zwei Besonderheiten auf.
Einerseits können Gestaltungslösungen wie bspw. die Nachbehandlung von Fußböden
sowohl dem konstruktiven als auch dem additiven Sekundärschutz zugeordnet werden.
Anderseits wird die Maßnahme „Auswahl von rutschhemmenden Schuhen“ dem
Gestaltungsfeld des „additiven Primärschutzes“ zugeordnet, obwohl im Allgemeinen die
Auswahl bzw. das Tragen einer PSA eine individuelle Gestaltungslösung ist. In diesem
Fall aber stellt der Schuh sowohl eine PSA als auch einen Teil des ggf. unfallauslösenden
Systems dar. Das Gefährdungspotential wird durch Substitution abgesenkt. Der Schutz
vor Restgefährdungen bzw. der Schutz vor weiteren Gefährdungen ist gesondert zu
betrachten.
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
51
3 Empirische Analyse des IST-Zustandes
Die Vielfalt der am Markt verfügbaren Fußböden und Schuhe sowie zahlreiche denkbare
Bedingungen in Arbeitsbereichen führen zu einer nahezu unendlichen Zahl an möglichen
Reibungskombinationen. Um die Zielstellungen dieser Arbeit zu erreichen, ist es
notwendig, ein umfassendes, repräsentatives, messtechnisches Abbild von
praxisgerechten und real auftretenden Fußboden-Zwischenmedien-Schuh-Kombinationen
zu erstellen. Für diese empirischen Untersuchungen sind relevant:
- Eingrenzung und Auswahl der Untersuchungsmaterialien,
- Auswahl von Messtechnik und Messgrößen sowie die Festlegung von Prüfabläufen,
- Erarbeitung eines Konzeptes zur Quantifizierung, Reduzierung und Dokumentation
der Messunsicherheit.
3.1 Untersuchungsmaterialien
Die Analyse erfolgt durch Messungen von Fußboden-Schuh-Kombinationen. Variiert
werden die Parameter Fußboden und Schuh; die Zwischenmedien werden auf zwei
Gleitmittel eingegrenzt. Die Auswahl der Untersuchungsmaterialien erfolgt durch
Recherchen, Beratung mit betrieblichen Arbeitsschützern und Experten der
Unfallversicherungsträger, Fußboden- und Schuhherstellern und einer Auswertung von
Marktdaten.
3.1.1 Fußböden
Es werden insgesamt 90 verschiedene Fußböden nach folgenden Kriterien ausgewählt:
- Materialart,
- rutschhemmendes Potential nach R-Gruppen, mit stärkerem Fokus auf den
niedrigeren R-Gruppen, da dort das Gefährdungspotential höher ist,
- Bauart und Oberflächeneigenschaften (Profilierung, Rauheit),
- Referenz- und Kalibrierböden normativer Verfahren zur Reibungsmessung.
Tabelle 9 enthält eine Kurzübersicht der Fußböden nach Materialarten, ausgewählter
Anzahl und den zugehörigen R-Gruppen sowie eine Übersicht über die absoluten
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
52
Anzahlen nach R-Gruppen22. Eine Übersicht über alle Fußböden mit
Materialbezeichnungen und Kennwerten von normativen Prüfverfahren befindet sich im
Anhang 1. Die Fußböden spiegeln ein Abbild der am Markt erhältlichen Materialien und
rutschhemmenden Qualitäten von Fußböden für Innen- und Außenbereiche sowie
verschiedenste Arbeitsbereiche wider. Daten zu Marktanteilen des Statistischen
Bundesamtes sind nur unvollständig verfügbar oder nicht vergleichbar23. Zudem sind die
statistischen Angaben auf alle gewerblichen und privaten Bereiche bezogen, so dass
Aussagen über die Anteile von Bodenbelagsarten in Arbeitsbereichen nicht möglich sind.
Tabelle 9: Kurzübersicht Bodenbeläge nach Materialien, Anzahlen und R-Gruppen
Die Bodenbeläge werden wie folgt vorbereitet:
- Verwendung verschiedener Proben und farbliche Kennzeichnung für
unterschiedliche Zwischenmedien, Wasser (blau) und Öl (gelb),
- Codierung: F7xx-A (F = Fußboden, 7xx = lfd. Nummer, A = Probennummer),
- Probengröße 40 cm x 100 cm, Möglichkeit der Verwendung für alle Prüfverfahren,
- Festlegung der Prüfrichtung,
- Simulation eines Gebrauchszustandes24 durch Reibungsmessungen mit einem
Sicherheitsschuh.
22 Die Auswahl erfolgte nach Herstellerangaben, dargestellt sind die gemessenen R-Gruppen, die zum Teil von den Herstellerangaben abweichen. 23 Beispielsweise werden Beton- und Natursteine in Tonnen und nicht in m² angegeben. 24 Durch Reibungsmessungen verändern sich die Oberflächentexturen der Reibpartner. Insbesondere bei neuen Bodenbelägen ist während der ersten Messungen eine deutliche Änderung der Reibungseigenschaf-ten festzustellen (vgl. Kapitel 4.2.2.2 und Kapitel 4.5).
Fußbodenart, Material Anzahl R-Gruppen
Keramik 12 R- / R9 / R10 / R11 / R12 / R13 R- 18Beton (inkl. Gehwegplatten, Betonpflaster) 12 R- / R9 / R10 / R11 / R12 / R13 R9 14Naturstein (Granit, Marmor, Schiefer, Sandstein) 9 R- / R9 / R10 / R12 R10 21Textile Beläge, Teppich, Sauberlaufmatten, Aluprofilroste 5 R11 / R12 R11 16Elastische Böden, Kunststoff, Gummi, Linoleum 13 R- / R9 / R10 / R11 R12 16Bleche (Stahl, Aluminium) 3 R- / R10 / R11 R13 5Roste (Stahl, Aluminium, GFK) 6 R9 / R10 / R11 / R12 / R13 Gesamt 90Holz / Laminat 7 R- / R9 / R10 / R11
Beschichtungen, PU, Epoxidharz, Bodenfarbe 8 R- / R9 / R10 / R11 / R13
Glas 2 R- / R11
Asphalt 1 R13
Referenz- / Kalibrierböden 12 R- / R9 / R10 / R11 / R12
Gesamt 90
Anzahlen nach R-Gruppen
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
53
3.1.2 Schuhe
Für die Untersuchungen werden insgesamt 104 Schuhe ausgewählt, die sich auf 48
Sicherheitsschuhe (inkl. Berufsschuhe), 48 Straßenschuhe und 8 Sonderschuhe (Schuhe
mit Referenz- und Kalibriermaterialien normativer Reibungsprüfverfahren und Schuhe mit
Autoreifen) verteilen. Kriterien für die Schuhauswahl sind:
- Sicherheitsschuhe und Straßenschuhe (Damen-, Herren-, Sportschuhe),
- Laufsohlenmaterial,
- Laufsohlenprofil,
- Laufsohlenhärte,
- Schuhformen (z.B. Absätze).
Tabelle 10 beinhaltet eine nach Laufsohlenmaterialien kategorisierte Kurzübersicht der
ausgewählten Schuhe. Eine ausführliche Übersicht der untersuchten Schuhe mit Angaben
zur Profilierung und Härte sowie den bewerteten25 Ergebnissen der EG-Baumusterprüfung
für Sicherheitsschuhe gem. DIN EN ISO 13287 (2013) ist in Anhang 2 dargestellt.
Die Anzahl der Schuhe pro Material entspricht etwa den Marktanteilen. Für
Sicherheitsschuhe sind bezüglich der Marktanteile keine statistischen Daten bekannt und
die Verhältnisse beruhen auf Aussagen von Schuhherstellern. Für Straßenschuhe wurden
25 Grün unterlegt: Mindestanforderungen nach DIN EN ISO 20344 erfüllt, rot unterlegt: Mindestanforderun-gen nicht erfüllt; verwendet wurde Eurotile 2.
MaterialSicherheits- / Berufsschuhe
Straßenschuhe Sonderschuhe
Gummi / synthetisches Gummi 15 17 8Gummi / TR 0 11 0Gummi / EVA 2 2 0Latex / Naturgummi 0 3 0PU / PE-PU 19 4 0PVC 3 1 0TPU 7 1 0Leder 0 2 0Mehrere / Sonstige Materialien 2 7 0
Gesamt: 48 48 8
Tabelle 10: Kurzübersicht Schuhe nach Laufsohlenmaterialien
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
54
Daten des Statistischen Bundesamtes und des Produktportfolios der Firma Deichmann26
ausgewertet und in Tabelle 11 zusammengefasst.
Die Schuhprodukte sind in Materialgruppen eingeteilt. Bei Schuhsohlenmaterialien handelt
es sich im Regelfall um Compounds von Basispolymeren mit üblicherweise 15 bis 20
Additiven, wie beispielsweise:
- Füll- und Verstärkungsstoffen (z.B. Ruß, Silikate, Glaskugeln),
- Gebrauchsadditive, zur Beeinflussung der Gebrauchseigenschaften (Beständigkeit,
Antistatik, Alterungsbeständigkeit),
- Farbmittel,
- Vernetzungschemikalien,
- Verarbeitungsadditive.
Eine Übersicht über die Eigenschaften typischer Basispolymere für Laufsohlen ist in
Anhang 3 dargestellt. Die genauen Rezepturen der Laufsohlen sind nicht bekannt, da
Hersteller diese Informationen nicht zur Verfügung stellen und eine chemische Analyse
sehr aufwendig wäre. Aus diesen Gründen beschränkt sich die Auswertung auf die
Angabe der Basispolymere bzw. Materialgruppen (RÜBEKEIL 2011).
Die ausgewählten Schuhe weisen eine große Spannweite an rutschhemmenden
Potentialen auf. Abbildung 1927 zeigt die Ergebnisse der EG-Baumusterprüfung für
26 Über die Homepage www.deichmann.de konnten über Filtern nach Laufsohlenmaterialien die jeweiligen Anteile aus dem gesamten Produktangebot (n = 1161 Schuhprodukte) abgelesen und prozentual berechnet werden. Die Funktion steht derzeit nicht mehr zur Verfügung.
MaterialStraßenschuhe
Deichmann2008
StatistischesBundesamt
2008
Straßenschuheder
UntersuchungGummi / synthetisches Gummi 47,5% 35,4%Gummi / TR 45,0% 22,9%Gummi / EVA 0,0% 4,2%Latex / Naturgummi 0,0% 6,3%PU / PE-PU 4,1% 8,3%PVC 0,0% 2,1%TPU 0,6% 2,1%Leder 1,3% 1,6% 4,2%Mehrere / Sonstige Materialien 1,5% 0,8% 14,6%
Gesamt: 100,0% 100,0% 100,0%
95,7%
1,9%
Tabelle 11: Marktanteile Laufsohlenmaterialien von Straßenschuhen
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
55
Sicherheitsschuhe (angewendet auf 104 Schuhe). Sicherheitsschuhe weisen unter diesen
Prüfbedingungen Reibungskoeffizienten zwischen µ = 0,31 bis µ = 0,77, Straßenschuhe
zwischen µ = 0,17 und µ = 0,57 und Sonderschuhe zwischen µ = 0,28 und µ = 0,60 auf.
Die Schuhe werden wie folgt vorbereitet:
- Verwendung verschiedener Proben und farbliche Kennzeichnung für
unterschiedliche Zwischenmedien, Wasser (blau) und Öl (gelb),
- Codierung: S7xx-A (S = Schuh, 7xx = lfd. Nummer, A=Probennummer),
- Anschliff der Schuhe vor der ersten Messung gem. dem Verfahren der
DIN EN ISO 13287 mit Schleifpapier der Körnung SiC 400,
- Adaption für verschiedene Bauformen von Schuhen (vgl. Abbildung 20), für 95%
der Schuhe werden „künstliche Füße“ nach den Abmessungen der Norm
DIN EN ISO 13287 verwendet.
27 Unterschiedliche Schuhprodukte haben zum Teil das gleiche Ergebnis, deswegen entspricht die Anzahl der Datenpunkte nicht zwingend der Anzahl der Schuhe.
Abbildung 19: Spannweite der rutschhemmenden Eigenschaften der Schuhe
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
56
Als Sonderschuhe werden Spezialanfertigungen bezeichnet, die nicht als Standard-
Schuhe im Handel erhältlich sind. Die Laufsohlen bestehen aus Referenz- und
Kalibriermaterialien, die in standardisierten Prüfverfahren für Fußböden und Schuhe
eingesetzt werden (vgl. Abbildung 21):
- SBR-Gummi: Standard-Gleitermaterial des Gleitmessgerätes nach DIN 51131 zur
Messung von Bodenbelägen, Härte 95 Shore A;
- Slider 96:
o Gleitermaterial des Pendelmessgerätes, CEN/TS 16165 und div. Normen zur
Messung von Bodenbelägen; Härte IRHD: 96; 48 Shore D,
o Standardschuh zur Prüfung von Bodenbelägen mit der Schiefen Ebene und
dem Zwischenmedium Wasser nach prEN 15673-1 (zurückgezogen),
o Kalibriermaterial zur Überprüfung der Referenzfliese der Schuhprüfung nach
DIN EN ISO 13287;
- Slider 55: Gleitermaterial des Pendelmessgerätes, CEN/TS 16165 und div. Normen
zur Messung von Bodenbelägen, Härte IRHD: 55; 57 Shore A;
- Prüfschuh Picasso: Referenzschuh zur Prüfung von Bodenbelägen nach DIN 51130
und BGR 18128;
28 Da der Prüfschuh Picasso nicht mehr produziert wird, ist seit 2010 der Prüfschuh Uvex Athletic genormt. Der Prüfschuh Uvex Athletic ist mittlerweile auch nicht mehr im Handel erhältlich. Die aktuelle Version der BGR 181 enthält den Prüfschuh Picasso.
Abbildung 20: Beispiele von Adaptern für verschiedene Schuhformen
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
57
- Prüfschuh Leipzig V73SP29: Ersatz für die Prüfschuhe Picasso und Uvex Athletic
zur Prüfung von Bodenbelägen, eine neue Version der Norm DIN 51130 befindet
sich in Erarbeitung;
- Leipzig V73: Sonderanfertigung in der Sohlenform „Leipzig“ mit der
Materialmischung des Prüfschuhs Picasso;
- Autoreifen: Schuhe mit Sohlen aus Sommer- und Winterreifen.
3.1.3 Zwischenmedien
Da in der Praxis eine Vielzahl an flüssigen, gleitfördernden Stoffen auftritt, wurden in
Vorversuchen (GUNKEL 2010, HAUSMANN 2011) je ein wässriges und ein öliges
Zwischenmedium eruiert. Abbildung 22 zeigt die Ergebnisse der
Vergleichsuntersuchungen von je neun wässrigen und viskosen Zwischenmedien. Jeder
Wert basiert auf dem Mittelwert von 40 Fußboden-Schuh-Kombinationen.
Als wässriges Zwischenmedium wird 0,1% NaLS-Wasser ausgewählt. Im Vergleich zu
anderen wässrigen Zwischenmedien liegt das NaLS-Wasser auf gleichem Niveau, dies
bedeutet, dass von einer ähnlichen Gefährdung ausgegangen werden kann. Lediglich
höhere Konzentrationen von Seifenzusätzen, die in praktischen Situationen temporär und
i.d.R. erkennbar auftreten, zeigen ein höheres Gefährdungspotential. Die geringere
Konzentration spiegelt Situationen wider, bei denen sich Nässe mit Resten von 29 „V73“ steht für Vulka73, Name der Materialmischung, gleiche Rezeptur wie die Laufsohle des Prüfschuhs Picasso; „SP“ steht für Sonderprofil durch Nachbearbeitung der Standardsohlenform „Leipzig“.
Abbildung 21: Beispiele für Sonderschuhe
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
58
Reinigungsmitteln verbindet. Messtechnische Vorteile ergeben sich durch die
entspannende Wirkung des NaLS, was zu einem gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm während
der Prüfung führt.
Als viskoses Zwischenmedium wird Motoröl SAE 10W-3030 gewählt. Dies stellt im
Vergleich mit anderen viskosen und fettigen gleitfördernden Stoffe die kritische Situation
dar. Sind Schuhe und Fußböden auf eine solche kritische Situation ausgelegt, kann davon
ausgegangen werden, dass die Auswahl auch für andere viskose Stoffe ausreichend ist.
Die Verwendung von Glycerin als Alternative wird verworfen, da dessen hygroskopische
Wirkung eine erhöhte Messunsicherheit zur Folge hätte. (SEBALD 2007)
Abbildung 22: Vergleiche von Zwischenmedien [GUNKEL 2010, HAUSMANN 2011]
Im Rahmen der normativen Prüfverfahren kommen die festgelegten Zwischenmedien zum
Einsatz (NaLS-Wasser 0,5% und Glycerin gem. DIN EN ISO 13287, sowie Leitungswasser
bei Messungen mit dem Pendelmessgerät gem. CEN/TS 16165).
3.1.4 Umgebungsbedingungen
Die Untersuchungen werden bei einer Raumtemperatur von 23 ± 2 °C durchgeführt.
Temperatureinflüsse durch sehr warme oder kalte Arbeitsbereiche werden in den
Untersuchungen nicht betrachtet.
30 Genormtes Prüfmedium der DIN 51130 und CEN/TS 16165.
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
59
3.2 Auswahl von Messtechnik und Festlegung von Prüfabläufen
3.2.1 Messung produktbezogener Parameter der Fußböden
Neben der Materialart der untersuchten Fußböden werden weitere Messungen von
produktbezogenen Parametern durchgeführt, die im Zusammenhang mit dem
rutschhemmenden Potential von Fußböden stehen.
Oberflächenrauheit
Die Mikrostruktur der Bodenbeläge wird mit dem Tastschnittgerät Mitutoyo SJ-201 ermittelt
(vgl. Abbildung 23). Eine Nadel mit kegelförmiger Diamantspitze (Durchmesser = 5 µm)
wird über das Prüfobjekt gezogen und nimmt die Höhenunterschiede im
Mikrometerbereich auf.
Die untersuchten Fußböden weisen eine hohe Bandbreite an Oberflächenrauheiten auf,
die nach normativen Empfehlungen mit unterschiedlichen Tastspitzen,
Geräteeinstellungen und Filtern gemessen werden sollten. In der Konsequenz wären die
Messergebnisse nicht vergleichbar. Aus diesem Grund werden die folgenden
Einstellungen verwendet, die zwar einen Kompromiss darstellen, aber die Vergleichbarkeit
der Produkte gewährleisten:
- Tastspitze mit dem Radius 5 µm und einem Kegelwinkel von 90°,
- Einzelmessstrecke und Grenzwellenlänge λc = 0,8 mm,
Abbildung 23: Rauheitsmessgerät Mitutoyo SJ-201 [MITUTOYO 2007]
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
60
- Gesamtmessstrecke als 5-fache Einzelmessstrecke, folglich 4 mm,
- Profilfilter gem. DIN EN ISO 11562 für die Kenngrößen nach DIN EN ISO 4287,
- Profilfilter gem. DIN EN ISO 13565-1 für die Kenngrößen nach DIN EN ISO 13565-2.
Die Ermittlung31 der insgesamt 22 Kenngrößen des Primär- und Rauheitsprofils nach
DIN EN ISO 4287 und DIN EN ISO 13565-2 erfolgt an zehn Messstellen in zwei Prüfrich-
tungen und durch Mittelung der Einzelmesswerte. Eine Übersicht der Kennwerte ist in An-
hang 4 dargestellt. Ein Teil der untersuchten Bodenbeläge weist eine Strukturierung oder
Profilierung auf, die eine Messung der Oberflächenrauheit mit dem Tastschnittverfahren
nicht ermöglichen. Eine Aussage über die Oberflächenstruktur kann hier alternativ durch
die Messung der Ausflusszeit erfolgen.
Ausflusszeit
Das Ausflussmessgerät32 (vgl. Abbildung 24) nach
DIN EN 13036-3 ist eine zylindrische Röhre, die mit einer kalib-
rierten Gummilippe auf den Bodenbelag gestellt wird. Die Röhre
wird mit Wasser gefüllt und die Zeit in Sekunden (s) gestoppt, die
das Wasser benötigt, um aus der Röhre auszulaufen (Höhenver-
lust zwischen zwei Markierungen). Die Ausflusszeit hängt von der
Mikro- und Makrorauheit des Fußbodens ab. Je niedriger die Aus-
flusszeit, desto höher ist die Oberflächenrauheit oder Strukturie-
rung des Bodens.
Reibung
Den produktbezogenen Parametern von Fußböden zu zuordnen sind auch die Ergebnisse
der normativen Prüfungen des rutschhemmenden Potentials nach den beschriebenen
Normen und Prüfverfahren. Tabelle 12 enthält eine Übersicht über die durchgeführten
normativen Prüfungen mit den entsprechenden Parametern. Zusätzlich zu den normativen
Gleitern wurden weitere Gleitermaterialien verwendet, die im Laufe der Untersuchungen
als potentielle Referenzmaterialien für die Fußbodenprüfung ermittelt wurden.
31 Ein Teil der Kenngrößen wird durch die Auswerteeinheit des Messgerätes ermittelt, der zweite Teil durch Berechnung aus den aufgenommen Rohdaten. 32 Wird auch als „Ausflussmesser nach Moore“ bezeichnet.
Abbildung 24: Ausflussmessgerät
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
61
Tabelle 12: Übersicht der produktbezogenen Reibungsprüfungen von Fußböden
3.2.2 Messung produktbezogener Parameter der Schuhe
Neben der Bestimmung der Materialart der untersuchten Schuhe werden Messungen
produktbezogener Parameter durchgeführt, die im Zusammenhang mit dem
rutschhemmenden Potential stehen.
Oberflächenrauheit
Die Ermittlung der Rauheitskennwerte von Schuhsohlen erfolgt analog zu den
Rauheitsmessungen der Fußböden.
Profiltiefe
Die maximale Profiltiefe in mm der Laufsohle wird mit einem Messschieber ermittelt.
Kontaktfläche
Die Kontaktfläche zwischen Schuhsohle und Bodenbelag ist abhängig von der
Profilierung. Durch EDV-Auswertung von Sohlenabdrücken wird die Kontaktfläche
prozentual in Abhängigkeit von der Fläche der vollständigen Sohle ermittelt. Zusätzlich
wird durch Sohlenabdrücke die Kontaktfläche während der Messung mit dem Fußboden-
und Schuhtester ermittelt.
Prüfverfahren
Kurzzeichen SE_Norm_51130 SE_Wasser_S96 SE_Wasser_SBR SE_Wasser_StarLP GMG_SBR GMG_Wasser_StarLP GMG_Öl_V73 Pendel_S55 Pendel_S96
PrüfgegenstandFußböden(alle Arten)
Fußböden(alle Arten)
Fußböden(alle Arten)
Fußböden(alle Arten)
Fußböden(eingeschränkt bei
starken Profilierungen)
Fußböden(eingeschränkt bei
starken Profilierungen)
Fußböden(eingeschränkt bei
starken Profilierungen)
Fußböden(eingeschränkt
bei starken Profilierungen)
Fußböden(eingeschränkt
bei starken Profilierungen)
Norm DIN 51130prEN 15673-1
(zurückgezogen)- - DIN 51131
in Anlehnung an DIN 51131
in Anlehnung an DIN 51131
DIN CEN/TS 16165
DIN CEN/TS 16165
PrüfgrößeAkzeptanzwinkel(Grenze des sicheren
Gehens)
Akzeptanzwinkel*(Grenze des sicheren
Gehens)
Akzeptanzwinkel*(Grenze des sicheren
Gehens)
Akzeptanzwinkel*(Grenze des sicheren
Gehens)
Gleitreibungs-koeffizient
Gleitreibungs-koeffizient
Gleitreibungs-koeffizient
SRV*(Gleitreibung)
SRV*(Gleitreibung)
Zwischen-medium
Motorenöl SAE 10W-30
0,1% NaLS-Wasser
0,1% NaLS-Wasser
0,1% NaLS-Wasser
0,1% NaLS-Wasser
0,1% NaLS-Wasser
Motorenöl SAE 10W-30
Trinkwasser Trinkwasser
Schuh/ Gleitermaterial
Schuhe “Picasso”Schuhe mit Sohle
Slider96Schuhe mit Sohle
SBR-GummiSchuhe mit Sohle
StarLPSBR-Gummi StarLP Vulka 73 Slider 55 Slider 96
Härte Sohle / Gleiter
73 Shore A 96 Shore A 95 Shore A 80 Shore A 95 Shore A 80 Shore A 73 Shore A 55 Shore A 96 Shore A
Flächendruck ≈ 10 bis 20 N/cm² ≈ 5 bis 10 N/cm² ≈ 5 bis 10 N/cm² ≈ 4 bis 8 N/cm² (9 ± 1) N/cm² (9 ± 1) N/cm² (9 ± 1) N/cm²≈ 10 bis 30
N/cm²≈ 10 bis 30
N/cm²
Gleit-geschwindigkeit
- - - - 0,2 bis 0,25 m/s 0,2 bis 0,25 m/s 0,2 bis 0,25 m/s 2,8 m/s 2,8 m/s
Anzahl Messungen
2 Prüfpersonen x 3 Messungen
2 Prüfpersonen x 3 Messungen
2 Prüfpersonen x 3 Messungen
2 Prüfpersonen x 3 Messungen
3 Messreihen x 5 Messungen
3 Messreihen x 5 Messungen
3 Messreihen x 5 Messungen
4 Messreihen x 10 Messungen
4 Messreihen x 10 Messungen
Begehungsverfahren Schiefe Ebene Gleitmessgerät Pendelmessgerät
* Messergebnisse in Gleitreibungskoeffizienten umgerechnet
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
62
Härte
Die Eindruckhärte der Laufsohlen wird mit einem Durometer gem. DIN EN ISO 868
gemessen und als Shore A bzw. Shore D-Härte angegeben.
Reibung
Das rutschhemmende Potential der Schuhe wird gem. der EG-Baumusterprüfung für
Sicherheitsschuhe nach DIN EN ISO 13287 gemessen. Tabelle 13 zeigt die Übersicht
über die durchgeführten Prüfungen. Als Referenzmaterialien kommen die Keramikfliesen
nach der aktuellen (02/2013) und vorherigen Normversion zum Einsatz (Eurotile 1 und 2).
Tabelle 13: Übersicht über die produktbezogenen Reibungsmessungen von Schuhen
3.2.3 Kombinierte Fußboden-Schuh-Messung
Kern der Untersuchungen sind Messungen der Reibungskoeffizienten von Fußboden-
Zwischenmedien-Schuh-Kombinationen, die ein messtechnisches Abbild von der Vielfalt
der in Praxissituationen auftretenden Situationen liefern. Durch Messung der
ausgewählten Produkte (vgl. Kapitel 3.1) werden insgesamt 17734 Messwerte33 ermittelt.
3.2.3.1 Auswahl der Messtechnik
Voraussetzung für aussagekräftige Ergebnisse ist ein objektives, reliables und valides
Messverfahren. Die Reibungsmessungen werden zum Großteil mit dem Fußboden- und
Schuhtester durchgeführt:
33 Zwischenmedium Wasser: 83 Fußböden x 104 Schuhe (Schuhtester) + 6 Fußböden x 31 Schuhe (Schiefe Ebene), gesamt 8818 Kombinationen | Zwischenmedium Öl: 84 Fußböden x 104 Schuhe (Schuhtester) + 6 Fußböden x 30 Schuhe (Schiefe Ebene), gesamt 8916 Kombinationen | insgesamt 17734 Kombinationen
Prüfverfahren
Kurzzeichen ISO_13287_E1_0 ISO_13287_E1_7 ISO_13287_E2_0 ISO_13287_E2_7 ISO_13287_St_0 ISO_13287_St_7
Prüfgegenstand
Norm
Prüfgröße
Zwischenmedium
ReferenzbodenKeramikfliese
Eurotile 1Keramikfliese
Eurotile 1Keramikfliese
Eurotile 2Keramikfliese
Eurotile 2Stahlboden Stahlboden
Winkelstellung 0° - flach +7° - Ferse 0° - flach +7° - Ferse 0° - flach +7° - Ferse
Vorbereiten der Sohle / Gleiter
Last
Gleitgeschwindigkeit
Gleitstrecke
Kalibrierung
Vorbereitung Prüfgegenstand
Anzahl Messungen
500 (±25) N
0,3 m/s
ca. 0,3 m
1 Messreihe x 5 Messungen
Schleifpapier SiC400
Schuhe
0,5% NaLS-Wasser Glycerin
Reinigung mit 50/50% Ethanol-Wasser-Lösung
DIN EN ISO 13287
Gleitreibungskoeffizient
Slider 96 Rauheitsmessung
Maschinielle Schuhprüfmaschine / Fußboden- und Schuhtester
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
63
- Die Objektivität des Messverfahrens ist dadurch gegeben, dass Messung und
Auswertung maschinell und automatisiert ablaufen. Einflüsse des Bedieners sind
unter der Voraussetzung ausgeschlossen, dass die Proben korrekt installiert
werden und das Zwischenmedium in vergleichbarer Menge und Verteilung
aufgebracht wird.
- Die Reliabilität des Fußboden- und Schuhtesters wird durch Vergleichsmessungen
mit einer externen Präzisions-Kraftmessplattform gewährleistet. Analysen im Zuge
der Konstruktion und Inbetriebnahme des FST im „Labor Wuppertal“34 haben eine
hohe Übereinstimmung gezeigt. Es ist daher davon auszugehen, dass die
Prüfmaschine präzise misst.35
- Vollständige Validität kann mit keinem derzeit verfügbaren Reibungsmessgerät zur
Messung von Fußböden und Schuhen erreicht werden. Fraglich ist zudem, ob dies
prinzipiell möglich ist. Das Begehungsverfahren der Schiefen Ebene ist insofern
valide, als dass eine Prüfperson direkt eine praktische Prüfkombination testet. Die
kurzen Schritte der Gangart während der Messung weichen von anderen
menschlichen Gangarten (z.B. dem ebenen Geradeausgang) ab. Denkbar wäre
auch ein personenbezogenes Verfahren, bei dem eine gehende Person mit der zu
testenden Prüfkombination auf einer Kraftmessplattform ein Ausgleiten erzwingen
muss. Neben mangelnder Objektivität weist diesen Verfahren den Nachteil auf,
dass der Anforderungsquotient in Abhängigkeit des Reibungssystems erhöht sein
muss, um die maximale Reibung zu ermitteln. Bewusst erzeugte hohe
Anforderungsquotienten können nur durch vom Normalen abweichende Gangarten
erreicht werden und stellen damit die Validität in Frage.
Der Fußboden- und Schuhtester mit den Prüfparameter der entsprechenden Norm
DIN EN ISO 13287 verwendet komplette Schuhe und Fußböden, die Gewichtskraft
und somit die Flächenpressung36 sind mit FG = 500N dem menschlichen Gang
ähnlich und die Gleitgeschwindigkeit von v = 0,3 m/s entspricht der
34 Labor für Tribologie des Fachgebietes Sicherheitstechnik / Arbeitssicherheit der Bergischen Universität Wuppertal 35 Die Wiederholbarkeit von Messungen gleicher Proben ist nicht gewährleistet. Dieser Sachverhalt ist nicht auf die Präzision und Reliabilität der Prüfmaschine zurückzuführen, sondern auf Veränderungen der Pro-duktproben, insbesondere Verschleißerscheinungen während der Messung, so dass nach Ende einer Mes-sung ein anderer Ausgangszustand für eine Wiederholungsmessung gegeben ist. 36 Nach FISCHER 2005 beträgt die durchschnittliche Vertikalkraft bei FV = 400N und liegt in einem Bereich von FVmin = 350N bis FVmax = 600N (kann bei leichten oder schweren Personen variieren)
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
64
Aufsetzgeschwindigkeit des Fußes37. Gewählt wird die Prüfstellung 0° bzw. „ebenes
Vorwärtsgleiten der Sohle“, was zudem den Einfluss von Laufsohlenprofilen
berücksichtigt. In Hinblick auf die Bewertung der Ergebnisse bezüglich der
Gefährdung durch Ausgleiten – also den Vergleich von Reibungswerten des
Reibungssystems mit Grenzwerten, die aus dem menschlichen Gang abgeleitet
sind – ist der FST als valides Messsystem anzusehen.
Des Weiteren spricht die Dauer einer Messung für den FST. Im Vergleich zum
Begehungsverfahren der Schiefen Ebene dauert die Messung einer Kombination mit dem
FST nur ca. 15% der Zeit.
Der FST ist nicht für alle Bodenbelagsarten geeignet. Stark profilierte oder strukturierte
Fußböden38 könnten prinzipiell gemessen werden, zerstören aber sichtbar die Laufsohlen
der Schuhe. Sechs Fußböden der Untersuchung (1 x R10, 2 x R12, 3 x R13) werden
deshalb ersatzweise mit der Schiefen Ebene in Kombination mit einer Auswahl von 30
Sicherheits- und Straßenschuhen gemessen.
3.2.3.2 Festlegung von Prüfabläufen
Die Messung einer Fußboden-Schuh-Kombination wird nach DIN EN ISO 13287
durchgeführt und als Mittelwert von fünf Einzelmessungen angegeben. Weisen die fünf
Einzelmessungen ein systematisches Änderungsmuster oder eine erhöhte
Standardabweichung auf, wird die Messung wiederholt und der niedrigere Wert
verwendet.
Eine Messreihe erfolgt mit einem Fußboden, auf dem alle Schuhe nacheinander geprüft
werden. Den schematischen Ablauf einer Messreihe zeigt Abbildung 2539. Zu Beginn und
zwischen den Schuhwechseln werden Messungen nach der HML-Methode40 von SEBALD
durchgeführt. Dies sind Kontrollmessungen mit vier Schuhen, die hohe, mittlere und
niedrige rutschhemmende Eigenschaften aufweisen und insgesamt sieben Mal, verteilt
über die Messreihe, erfolgen. Verschleißerscheinungen des Fußbodens werden
37 Nach Untersuchungen von FISCHER 2005 werden zwei Gangtypen unterschieden. Gangtyp A (73% der untersuchten Gruppe) weist ein Häufigkeitsmaximum bei einer Aufsetzgeschwindigkeit von v = 20 … 30 cm/s auf. Gangtyp B (27% der untersuchten Gruppe) weist ein Häufigkeitsmaximum bei einer Aufsetzge-schwindigkeit von v = 70 cm/s auf. Die ermittelten Standardabweichungen liegen zwischen 40% und 200%. Eine verwertbare Gleitreibung kommt erst ab einer Geschwindigkeit von v ≈ 15 cm/s zu Stande. FISCHER schließt daraus, dass eine erhöhte Prüfgeschwindigkeit bei erhöhten Anforderungen wie schnellem Gehen verwendet werden sollte. 38 Beispiele sind Gitterroste mit gezahnten Oberflächen, Asphalt, scharfkantige Einstreuungen 39 Abbildung 25 zeigt die Prüfung von 100 Schuhen, die 4 HML-Schuhe werden in die Auswertung einbezo-gen, so dass die Gesamtanzahl der Schuhe 104 beträgt. 40 H = high, M= middle, L = low
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
65
dokumentiert und die Messunsicherheit einer Messreihe
quantifiziert. Die Reihenfolge der Schuhe ist innerhalb jeder
Messreihe identisch. Um Produkte aufgrund ihrer Position
in der Prüfreihenfolge nicht zu begünstigen oder zu
benachteiligen, wird auf Basis der HML-Messungen eine
rechnerische Korrektur auf einen mittleren
Verschleißzustand vorgenommen (vgl. Kapitel 4.2.3). Der
Fußboden wird nach der Messung von 10 – 14 Schuhen
gereinigt und das Zwischenmedium erneuert, damit ggf.
Abrieb von Schuhen entfernt und eine Aufkonzentration des
Zwischenmediums vermieden wird.
Es ist damit zu rechnen, dass sich die Oberflächen der
Schuhe durch die Messungen verändern. Die Reihenfolge
der Fußböden ist so festgelegt, dass die Bodenbeläge
bezüglich der Oberflächen, Rauheit, Struktur und
Materialart alternierend auftreten. Diese Folge reduziert
kontinuierliche Aufrau- oder Poliereffekte der Schuhsohlen
und repräsentiert in der Gesamtsicht einen realistischen
Prüfablauf, da auch in Praxissituationen nacheinander
verschiedene Bodenbeläge begangen werden.
3.3 Messunsicherheit
3.3.1 Arten von Messunsicherheiten
Die verwendeten Reibungsprüfverfahren und die durchgeführten Messungen weisen
Messunsicherheiten auf, für die verschiedene Komponenten ursächlich sein können:
- verfahrensinhärente Messunsicherheiten, die aus den technischen Systemen wie
beispielsweise den Kraftaufnehmern, mechanischen Reibungsverlusten, Filterung
und Berechnung der Daten entstehen können.
Bei richtigem Gebrauch und regelmäßiger Überprüfung der Messsysteme ist diese
Messunsicherheit vernachlässigbar gering.
- benutzerbedingte Messunsicherheiten, die aus falschen Einstellungen,
Justierungen und falscher Bedienung der Messsysteme resultieren können. Als
Abbildung 25: Ablauf Messreihe
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
66
Beispiele sind die Justierung des Aufsetzwinkels beim FST, die Einstellung der
Reibstrecke beim Pendelmessgerät und falsches oder unterschiedliches
Anschleifen von Gleitermaterialien zu nennen.
Die Messungen im „Labor Wuppertal“ werden – soweit vorhanden – nach
normativen Vorgaben durchgeführt und, falls diese nicht vorhanden oder nicht
ausreichend spezifiziert sind, nach Labor-internen Regelungen durchgeführt.
- umgebungsbedingte Messunsicherheiten, die durch unterschiedliche klimatische
Bedingungen entstehen können, bspw. Temperatur- oder Luftfeuchtigkeits-
schwankungen.
Die Untersuchungen wurden bei konstanten Umgebungsbedingungen durchgeführt.
- referenzmaterialbedingte Messunsicherheit, die im Rahmen von normativen
Produktprüfungen auf Schwankungen der Referenzböden oder Referenzschuhe
und -gleiter rückführbar sind.
Die Referenzmaterialien wurden mit den entsprechenden normativen
Kalibriermaterialien überprüft und ggf. erneuert.
- produktbedingte Messunsicherheit, die von Schwankungen der rutschhemmenden
Eigenschaften innerhalb oder zwischen Produktionschargen herrührt.
- systematische Messunsicherheit, die auf Verschleißerscheinungen bzw.
Änderungen der untersuchten Proben – bedingt durch die Messung selbst –
zurückzuführen ist.
3.3.2 Konzept zur Ermittlung der Messunsicherheit
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf produktbedingter und systematischer Messunsicherheit.
Die anderen Einflussfaktoren zur Messunsicherheit wurden, wie oben beschrieben,
möglichst gering gehalten. Die Ergebnisse der Ermittlung von Messunsicherheiten werden
in Kapitel 4.2 dargestellt.
Ermittlung von Produktschwankungen
Die Prüfung der unterschiedlichen Proben eines Fußbodens erfolgt mit dem GMG unter
den Bedingungen der zugehörigen Norm DIN 51131.
Die Schuhproben werden mit dem FST nach DIN EN ISO 13287 geprüft. Die Schuhe
unterschiedlicher Paare werden direkt nacheinander gemessen, um Veränderungen des
Referenzbodens weitestgehend auszuschließen.
Kapitel 3: Empirische Analyse des Ist-Zustandes
67
Ermittlung von systematischen Veränderungen durch die Messung
Sowohl Fußböden als auch Schuhe verändern sich nicht nur im praktischen Gebrauch,
sondern auch durch die Reibungsmessung. Die Veränderung eines Fußbodens während
einer Messreihe wird mit der beschriebenen HML-Methode ermittelt.
Die Veränderung der Schuhe wird zum einen durch die Reihenfolge der Fußböden
(Messreihen) möglichst gering gehalten, zum anderen dadurch dokumentiert, dass nach
ca. 30 untersuchten Fußböden die erste Messreihe wiederholt wird (vgl. Abbildung 26).
Dies ermöglicht, die systematische Veränderung der Schuhe durch die Messreihen zu
dokumentieren. Dabei ist zu beachten, dass sich die Verschleißerscheinungen von
Fußböden und Schuhen überlagern.
Abbildung 26: Reihenfolge der Messreihen und Kontrollmessungen der Schuhe
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
68
4 Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
Dieses Kapitel beinhaltet die Bewertung und Auswertung der empirisch gewonnenen
Daten. Es werden Aussagen über die Gefährdung des Ausgleitens (exposition) in
praktischen Situationen sowie über die praxisgerechte Bewertung des
Gefährdungspotentials (hazard) von Fußboden- und Schuhprodukten getroffen. Zuvor
werden die verwendeten statistischen Analysemethoden erläutert und die
Messunsicherheit der Ergebnisse betrachtet.
4.1 Statistische Grundlagen zur Auswertung
4.1.1 Deskriptive Statistik
Umfangreiche Messdaten lassen sich durch deskriptive Statistik zusammenfassen und
charakterisieren. Insbesondere finden als Lagemaße das arithmetische Mittel (auch
Mittelwert, durchschnittlicher Wert) und die Standardabweichung Anwendung.
Arithmetisches Mittel
1
(F. 8)
Standardabweichung
11
(F. 9)
(HARTUNG 1998)
4.1.2 Univariate Korrelations- und Regressionsrechnung
Die Korrelations- und Regressionsrechnung dient dem Zweck, qualitative und quantitative
Zusammenhänge zwischen verschiedenen Merkmalen zu beschreiben. Univariat
bedeutet, dass der Zusammenhang eines Merkmales mit einem anderen Merkmal
analysiert wird. Diese Modelle werden insbesondere zur Analyse linearer
Zusammenhänge unterschiedlicher Messreihen und Rangfolgen verwendet.
Der Grad der Abhängigkeit bzw. der lineare Zusammenhang einer Messreihe X mit den
Ausprägungen x1…xn und einer Messreihe Y mit den Ausprägungen y1 … yn kann mit dem
Pearsonschen Korrelationskoeffizienten rxy geschätzt werden. Dieser nimmt Werte
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
69
zwischen rxy = -1 (vollständige negative Korrelation) und rxy = 1 (vollständige positive
Korrelation) an. Ist rxy = 0, besteht kein Zusammenhang zwischen den Messreihen.
∑
∑ ∑
(F. 10)
Mit einem Korrelationstest auf Basis der t-Verteilung wird unter Berücksichtigung der
Anzahl der korrelierten Werte (n) und der Irrtumswahrscheinlichkeit (β) die Signifikanz des
Korrelationskoeffizienten bestimmt.
√ 2
1 ; (F. 11)
Die Regressionsanalyse stellt den quantitativen Zusammenhang zwischen den Werten
zweier Messreihen xk und yk in einem Modell dar. Einen linearen Zusammenhang
beschreibt bei der univariaten Regressionsrechnung eine Regressionsgerade mit der
Geradengleichung
(F. 12)
unter Berücksichtigung der Signifikanz. Die Auswertungen gebrauchem das von SEBALD
umgesetzte Umrechnungsmodell zur Berechnung und Darstellung der
Regressionsgeraden, Konfidenz- und Prognoseintervallen:
„Schätzwert für die Steigung der Regressionsgeraden (b):
∑ ∑
(F. 13)
Schätzwert für den y-Achsenabschnitt der Regressionsgeraden:
∙ (F. 14)
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
70
Standardabweichung sxy der Werte von der Regressionsgeraden:
12
∙ (F. 15)
Der untere und obere Konfidenzstreifen (K.-Streifen) [a + b·x0 – C; a + b·x0 + C] geben
unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit P(1 – β) den Vertrauensbereich für die
‚wahre‘ Regression an:
∙;
∙1
∑ (F. 16)
Der untere und obere Prognosestreifen (P.-Streifen) [a + b·x0 – D; a + b·x0 + D] geben
unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit P(1 – β) den Bereich an, in dem an der
Stelle x0 der y-Wert zu erwarten ist.
D s ∙ t;
∙ 11n
x x∑ x x
(F. 17)
Der Prognosestreifen verbreitert sich mit der Annäherung des Korrelationskoeffizienten
an 0 bzw. bei einer hohen Standardabweichung der Werte von der Regressionsgeraden.“
[SEBALD 2007] Ein Beispiel für das Umrechnungsmodell ist in Abbildung 27 dargestellt.
Abbildung 27: Beispiel Umrechnungsmodell (nach SEBALD 2007)
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
71
4.1.3 Multivariate Korrelations- und Regressionsrechnung
Mittels multivariater Korrelations- und Regressionsrechnung werden quantitative und
qualitative funktionale Zusammenhänge eruiert und Abhängigkeiten eines Merkmals von
mehreren anderen Merkmalen ermittelt. Zur Anwendung kommt diese statistische
Methode, um lineare Anhängigkeiten des Reibungssystems von mehreren
Einflussfaktoren, insbesondere dem Gefährdungspotential von Fußböden und Schuhen,
zu ermitteln, zu quantifizieren und zu prognostizieren. Unter der Berücksichtigung der
Literatur von HARTUNG (HARTUNG 1998 und HARTUNG 1999) wird die Vorgehensweise nach
BACKHAUS ET.AL. 2011 gewählt und im Folgenden vorgestellt. Die Regressionsanalyse
gliedert sich in fünf Ablaufschritte (vgl. Abbildung 28). Die Berechnungen zur multivariaten
Regressionsanalyse werden mit der Software IBM SPSS Statistics41 durchgeführt.
4.1.3.1 Modellformulierung
Im ersten Schritt wird aufgrund von fachlichen Überlegungen ein Regressionsmodell
entworfen. Aussagekraft erhält ein beschreibendes Modell erst, wenn die untersuchten
Größen auch einen inhaltlichen Ursache-Wirkung-Zusammenhang vermuten lassen.
Andernfalls erhält man eine Nonsens-Korrelation42, die zwar statistisch berechenbar ist,
aber keine Interpretation zulässt.
41 IBM SPSS Statistics in den Versionen 19, 20 und 21 42 Beispiel für eine Nonsens-Korrelation: Nicht gegebener Zusammenhang zwischen der Storchenpopulation und der Geburtenrate von Menschen, trotz vorhandener Korrelation beider Größen (HARTUNG 1998).
Abbildung 28: Ablaufschritte der multivariaten Regressionsanalyse [nachBACKHAUS ET.AL. 2011]
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
72
Das Modell sollte die Zusammenhänge möglichst vollständig beschreiben. Die relevanten
Einflussgrößen, von denen eine Abhängigkeit der Zielgröße vermutet wird, sollten in das
Modell aufgenommen werden.
4.1.3.2 Die Schätzung der Regressionsfunktion
Die univariate Regressionsrechnung beschreibt die lineare Abhängigkeit des Merkmals Y
vom Merkmal X durch eine lineare Funktion resp. eine Geradengleichung. Ist eine
Zielgröße von mehreren unabhängigen Variablen bzw. Merkmalen XJ linear abhängig, wird
der Ansatz der Geradengleichung um die entsprechende Zahl an Variablen mit
zugehörigem Koeffizienten erweitert (vgl. Formel (F. 18)). Daraus folgt die Schätzfunktion
für die multiple Regression. Die Verwendung von zwei unabhängigen Variablen kann als
Ebene im Raum visualisiert werden. Weitere unabhängige Variablen lassen sich grafisch
nicht mehr anschaulich darstellen.
. . . (F. 18)
Die Ermittlung der Regressionskoeffizienten b0, b1, b2 …, bJ erfolgt aus empirisch
ermittelten Beobachtungen, für die jeweils die Ausprägungen der unabhängigen Variablen
x1, x2 … , xJ und der zugehörige y-Wert bekannt sein müssen. Mittels der „Methode der
kleinsten Quadrate“ wird die Zielfunktion (vgl. Formel (F. 19)) so gewählt, dass die Summe
der quadratischen Abweichungen, auch Residuen oder Residualgröße ek genannt,
zwischen den Beobachtungswerten und den errechneten Regressionswerten gering wird.
Dies ist durch das Lösen rechenaufwendiger, linearer Gleichungssysteme möglich.
. . . . . . → (F. 19)
mit ek = Werte der Residualgröße (k = 1, 2, …, K) yk = Werte der abhängigen Variablen (k = 1, 2, …, K) b0 = konstantes Glied bj = Regressionskoeffizienten (j = 1, 2, …, J) xjk = Werte der unabhängigen Variablen (j = 1, 2, …, J; k = 1, 2, …, K) J = Zahl der unabhängigen Variablen K = Zahl der Beobachtungen
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
73
Die Regressionskoeffizienten geben an, inwieweit die Zielgröße von der jeweiligen
Variable abhängig ist. Dies lässt sich wiederum inhaltlich zur Interpretation des Modells
nutzen. Allerdings lassen sich die Regressionskoeffizienten nicht direkt miteinander
vergleichen, da die Variablen unterschiedliche Niveaus43 besitzen. Gewichtung und
Einfluss können deshalb erst analysiert werden, wenn die Regressionskoeffizienten auf
die Grundgesamtheit standardisiert werden (vgl. Formel (F. 20))
∙ (F. 20)
Die Schätzfunktion kann in eine wahre Funktion Y überführt werden, die neben den als
bekannt geschätzten Einflüssen der Variablen Xj die stochastische Störgröße u enthält, die
nicht beobachtbar ist, aber in den Residuen zum Ausdruck kommt.
. . . . . . (F. 21)
mit Y = Abhängige Variable = Konstantes Glied der Regressionsfunktion = Regressionskoeffizient ( j = 1, 2, …, J) = Unabhängige Variable ( j = 1, 2, …, J) u = Störgröße
Da die Störgröße u stochastisch ist, kann die Funktion als Zufallsvariable betrachtet und
damit mittels F-Statistik getestet werden.
4.1.3.3 Prüfung der Regressionsfunktion
Zur Prüfung der Regressionsfunktion dienen die globalen Gütemaße:
- Bestimmtheitsmaß R²
- F-Statistik
- Standardfehler
43 Beispiel: Es soll der Einfluss auf den Reibungswert (abhängige Variable) untersucht werden. Die unab-hängigen Variablen sind ein produktbezogener Reibungswert von Schuhen auf dem Messniveau 0 bis 1 und die gemittelte Rautiefe RZ des Fußbodens auf dem Messniveau 2 bis 60. Die Zielgröße liegt ebenfalls zwi-schen 0 und 1. Bei angenommenem gleichem Einfluss beider Parameter muss der Regressionskoeffizient der Fußboden-Rauheit deshalb deutlich niedriger liegen, da das Messniveau bzw. der Skalenbereich höher liegt.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
74
Das Bestimmtheitsmaß R², also die Güte, inwieweit das Modell die Beobachtungen
beschreibt, ergibt sich aus dem Verhältnis von „erklärter Streuung“ zur
„Gesamtstreuung“44. Es ist ein normierter Wert zwischen 0 und 1, wobei 0 bedeutet, dass
die Beobachtungen nicht durch das Modell beschrieben werden und 1 bedeutet, dass die
Beobachtungen vollständig durch das Modell beschreibbar sind. Es ist zudem das Quadrat
des multiplen Korrelationskoeffizienten45, auf dessen Darstellung aus Gründen der
Komplexität verzichtet wird.
1 ∑
∑1
ä (F. 22)
Mittels F-Statistik wird getestet, ob einer der Regressionskoeffizienten den Wert 0
annehmen kann und damit die zugehörige Variable nicht signifikant wäre. Unter
Berücksichtigung der Anzahl der unabhängigen Variablen, der Anzahl der Beobachtungen
und einer Vertrauenswahrscheinlichkeit wird ein empirischer F-Wert (Femp) berechnet und
mit einem tabellierten F-Wert (Ftab) verglichen. Ist Femp > Ftab, kann davon ausgegangen
werden, das die Regressionskoeffizienten nicht den Wert 0 annehmen und folglich
signifikant sind.
⁄
1 1⁄ ; ; (F. 23)
Der Standardfehler des Modells berechnet sich aus den Residuen und der Anzahl der
Freiheitsgrade:
∑1 (F. 24)
4.1.3.4 Prüfung der Regressionskoeffizienten
Der F-Test des Modells betrachtet das Gesamtmodell. Mit der t-Statistik werden die
Regressionskoeffizienten analog zur F-Statistik dahingehend einzeln getestet, ob diese
den Wert 0 annehmen.
44 Einfacher zu berechnen ist das von 1 verminderte Verhältnis von „nicht erklärter Streuung“ zur „Ge-samtstreuung“. 45 Aus diesem Grund ist auch die Bezeichnung R² gewählt
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
75
; ; (F. 25)
Unter Berücksichtigung einer Vertrauenswahrscheinlichkeit kann mittels t-Statistik ein
Konfidenzintervall für jeden Regressionskoeffizienten ermittelt werden, das den Bereich
kennzeichnet, in dem der wahre Regressionskoeffizient liegt.
∙ ∙ (F. 26)
mit = wahrer Regressionskoeffizient (unbekannt) = geschätzter Regressionskoeffizient t = t-Wert aus der Student-Verteilung = Standardfehler des Regressionskoeffizienten
4.1.3.5 Prüfung der Modellprämissen
Die Prüfung der Güte der Anpassung (Bestimmtheitsmaß) und die statistischen Tests
basieren auf der Annahme, dass es sich – durch die eingeführte Störgröße u – um eine
stochastische Verteilung handelt, die nicht vollständig die Beobachtungen erklären kann.
Messfehler sowie unberücksichtigte oder unbekannte Einflussgrößen bewirken
Änderungen in der Störgröße. Die Richtigkeit des Modells kann nur angenommen werden,
wenn die erforderlichen Annahmen für ein lineares stochastisches Regressionsmodell
erfüllt sind.
Annahme 1
Das Modell ist richtig spezifiziert, wenn die einzelnen Parameter linear sind, es die
relevanten erklärenden Variablen enthält und eine ausreichende Anzahl von
Beobachtungen vorliegt.
Annahme 2
Die Störgrößen haben den Erwartungswert E(X) = 0. Dies bedeutet, dass die
Beobachtungswerte sowohl positiv als auch negativ von den Modellwerten abweichen und
sich die Streuungen gegenseitig aufheben. Ein Erwartungswert ungleich 0 würde einen
systematischen Fehler in den Beobachtungen vermuten lassen.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
76
Annahme 3
Es besteht keine Korrelation zwischen den erklärenden Variablen und der Störgröße.
Bestünde eine Korrelation, bedeutete dies, dass ein konstanter Messfehler vorliegt.
Annahme 4
Die Störgrößen haben eine konstante Varianz σ (Homoskedastizität), was bedeutet, dass
die Streuungen über alle Beobachtungen konstant sein müssen. Ändert sich mit
fortlaufenden Beobachtungen die Varianz (Heteroskedastizität), lässt dies Messfehler
vermuten, die die Konfidenzintervalle der Regressionskoeffizienten und den
Standardfehler beeinflussen.
Annahme 5
Die Störgrößen sind unkorreliert (keine Autokorrelation). Autokorrelation tritt bei der
Analyse von Zeitreihen auf, bei denen sich die Störgrößen in Abhängigkeit der
Beobachtungen ändern.46
Annahme 6
Zwischen den erklärenden Variablen besteht keine lineare Abhängigkeit (keine perfekte
Multikollinearität). Multikollinearität liegt vor, wenn sich eine unabhängige Variable durch
eine lineare Funktion aus anderen verwendeten, unabhängigen Variablen darstellen lässt.
Dies führt zu erhöhten Standardfehlern und die eindeutige Abhängigkeit von einer
Variablen kann schlechter identifiziert und interpretiert werden.
Annahme 7
Die Störgrößen sind normalverteilt. Wäre dies nicht der Fall, hätten die statistischen Tests
keine Gültigkeit und die Signifikanz des Modells könnte nicht nachgewiesen werden.
4.1.4 Künstliche Neuronale Netze
Die vorgestellte multivariate Regressionsrechnung setzt voraus, dass der Anwender die
Einflussgrößen selbst bestimmt. Das Modell erklärt, inwieweit sich die Zielgröße durch die
unabhängigen Variablen erklären lässt. Allerdings wird dabei nicht betrachtet, ob sich die
unabhängigen Variablen untereinander beeinflussen bzw. sich gegenseitig bedingen. Die
Reibung zwischen Fußboden und Schuh hängt von einer Vielzahl von material- und
oberflächenspezifischen Faktoren ab, die sich zum Teil gegenseitig bedingen können.
Beispielsweise könnte die Rauheit eines Fußbodens einen signifikanteren Einfluss haben,
46 Für die Analysen in dieser Arbeit nicht relevant
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
77
wenn es sich um einen Keramik-Boden handelt. Zudem ist nicht bekannt, wie die
Einflussfaktoren resp. Produktparameter qualitativ und quantitativ mit der Reibung
zusammenhängen.
Solche komplexen Systeme können statistisch mit Künstlichen Neuronalen Netzen (KNN)
analysiert werden, da sie aus einer Vielzahl von Einflussfaktoren die einzelnen qualitativen
und quantitativen Zusammenhänge selbstständig bestimmen. KNN sind der
Funktionsweise des Nervensystems von Menschen und Tieren nachempfunden und
versuchen diese mathematisch zu modellieren. Der prinzipielle Aufbau von KNN ist durch
drei Schichten (Layer) aus Neuronen bestimmt. Die Eingabeschicht (Input-Layer) enthält
die Neuronen der unabhängigen Variablen bzw. der Eingangsgrößen, die Ausgabeschicht
(Output-Layer) die Zielgröße. In der dazwischen liegenden „verdeckten Schicht“ (hidden-
layer) sind die Neuronen angesiedelt, die die Berechnung durchführen. Dazu werden die
Signale der Eingangsgrößen an einem Neuron durch eine Propagierungsfunktion
verknüpft. Erreicht diese einen bestimmten Wert oder nimmt einen bestimmten Zustand
ein, ändert sich die Aktivierungsfunktion, die einen Ausgabezustand auf die Neuronen der
nächsten Schicht sendet.
Künstliche Neuronale Netze lernen selbstständig. Für das Training eines KNN wird eine
Vielzahl von Beobachtungen benötigt. Die Anpassungen der Propagierungs- und
Aktivierungsfunktionen erfolgt iterativ anhand vorhandener Daten, so dass die
Eingabegrößen möglichst passend die Zielgröße ergeben.
Im Prognosemodus lässt sich eine Zielgröße auf Grundlage des trainierten Netzes in
Abhängigkeit der Eingangsgrößen berechnen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Software-Lösung NeuroBayes©47 verwendet.
47 Diese Software zur Berechnung KNN wurde von Prof. Dr. Michael Feindt, Karlsruher Institut für Technolo-gie, entwickelt, um Beobachtungen aus Versuchen der Teilchenphysik zu analysieren und zu bewerten. In den letzten Jahren wurde dieser Algorithmus zur Prognose von Entwicklungen an Finanzmärkten und zur Optimierung von Lagerhaltung verwendet. Für Forschungszwecke wird die Software kostengünstig zur Ver-fügung gestellt. Die Nutzung erfolgte in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Wolfgang Wagner, Fachgruppe Phy-sik im Fachbereich D - Mathematik und Naturwissenschaften der Bergischen Universität Wuppertal.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
78
4.2 Messunsicherheit
4.2.1 Produktbedingte Messunsicherheit
Die Fragestellung, ob die unterschiedlichen Proben produktionsbedingten Schwankungen
unterliegen, wird durch die Vergleichsmessungen der Fußböden und Schuhe im
Neuzustand beantwortet. Durchschnittlich weisen die Fußbodenprodukte eine Spannweite
von RMittel, Fußböden = 0,025 und eine Standardabweichung von sFußböden = 0,015 und die
Schuhproben eine Spannweite von RMittel, Schuhe = 0,018 mit einer Standardabweichung von
sSchuhe = 0,019 auf. Die Abweichungen werden als gering bewertet, so dass davon
ausgegangen werden kann, dass die verschiedenen Proben eines Produktes
weitestgehend ähnliche Eigenschaften aufweisen. Es ist nicht näher zu spezifizieren, ob
die Abweichungen durch produktionsbedingte Schwankungen, verfahrens- oder
benutzerbedingte Messunsicherheiten zu erklären sind.
4.2.2 Systematische Messunsicherheit
4.2.2.1 Veränderung von Schuhen
Die mehrmaligen Kontrollmessungen aller Schuhe auf dem ersten Fußboden gemäß dem
Konzept zur Ermittlung der Messunsicherheit zeigen schuhabhängig ein unterschiedliches
Verhalten. Die Reibungskoeffizienten können im Verlauf der Messungen größer oder
kleiner werden oder konstant bleiben. Die Tendenz ist für den einzelnen Schuh nicht
einheitlich, das heißt, dass ein Schuh bei der ersten Kontrollmessung niedrigere und bei
der zweiten Kontrollmessung höhere Werte als im Ausgangszustand haben kann. Dies ist
durch Aufrau-, Polier- und Abnutzungseffekte zu erklären, die nicht näher spezifiziert
werden können. Im Mittel ist eine Zunahme des Reibungskoeffizienten von ∆µ = 0,029 zu
verzeichnen, woraus sich schließen lässt, dass Schuhe im Gebrauchszustand tendenziell
höhere Reibungskoeffizienten und damit ein niedriges Gefährdungspotential haben.
4.2.2.2 Veränderung von Fußböden
Für die Messreihen mit Wasser ergibt sich eine mittlere Messunsicherheit nach HML-
Methode von UMittel, Fußböden, Wasser = ±0,06 mit einer Spannweite von ±0,02 bis ±0,12. Für
die Messreihen mit dem Zwischenmedium Öl ergibt sich eine mittlere Messunsicherheit
von UMittel, Fußböden, Öl = ±0,02 (Spannweite von ±0,00 bis ±0,04). Durch die Eigenschaften
des HML-Verfahrens geben diese Zahlen den Einfluss des Bodens und die allgemeine
Unsicherheit des verwendeten Verfahrens wieder. Die Messunsicherheit der Messreihen
mit Wasser ist deutlich höher als bei den Messreihen mit dem Zwischenmedium Motoröl.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
79
Ursächlich für die erhöhten Messunsicherheiten ist die Veränderung des Bodenbelags
durch Verschleißerscheinungen. Abbildung 29 zeigt für vier verschiedene Fußböden die
Ergebnisse mit dem Zwischenmedium Wasser der HML-Messungen in der
Prüfreihenfolge, sowie den Mittelwert der HML-Messungen und eine darauf bezogene
Trendlinie. Es wird deutlich, dass insbesondere zu Beginn der Messreihen deutliche
Verschleißerscheinungen auftreten, obwohl zuvor mit 50 Einzelmessungen ein Verschleiß
erzeugt wurde (vgl. auch Kapitel 4.5). Verschleißerscheinungen bedeuten nicht zwingend,
dass die Reibungswerte geringer werden. Im Falle des Fußbodens F707 - Parkett Eiche
erhöht sich das rutschhemmende Potential des Fußbodens im Verlauf der Messungen.
Der Glasfußboden F759 weist nur sehr geringe Abweichungen auf.
Durch die Verschleißerscheinungen der Fußböden hängt die Bewertung der Schuhe von
der Position in der Prüfreihenfolge ab. Dieser systematische Fehler kann Schuhprodukte
bei der Bewertung bevorzugen oder benachteiligen. Eine Vergleichbarkeit des
rutschhemmenden Potentials von Schuhen ist dadurch nicht gegeben und würde zu
Abbildung 29: Beispiele für Veränderungen von Fußböden
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
80
falschen Interpretationen führen. Dies wird zum Anlass genommen, eine rechnerische
Korrektur vorzunehmen.
4.2.3 Korrekturrechnung
Das Verfahren zur Korrekturrechnung basiert auf den HML-Messungen. Es wird der
Mittelwert der vier Kontrollschuhe herangezogen, um aus diesen Werten eine Funktion
abzuleiten48 (vgl. Abbildung 30). Die unabhängige Variable ist die Stelle (Position) der
Prüfreihenfolge, die abhängige Variable ist der HML-Mittelwert der vier HML-Schuhe an
der Stelle in der Prüfreihenfolge. Durch die Funktion werden HML-Werte für jede Stelle
interpoliert. Als Bezugsgröße für eine rechnerische Korrektur wird der HML-Gesamt-
Mittelwert über die ganze Messreihe herangezogen (vgl. die rote Linie in Abbildung 30).
Für jede Stelle wird der Funktionswert mit dem HML-Gesamt-Mittelwert ins Verhältnis
gesetzt und als Korrekturfaktor für den Messwert verwendet. Im dargestellten Beispiel
werden die Messwerte für die ersten 30 Schuhe nach unten und die übrigen Schuhe nach
oben korrigiert. Insgesamt werden somit alle Werte auf ein durchschnittliches
Verschleißniveau des Fußbodens normiert. Durch die Anwendung der Korrekturrechnung
konnte die durchschnittliche Messunsicherheit auf UFußböden, Wasser, korrigiert = ±0,04 gesenkt
werden.
Abbildung 30: Korrekturrechnung
48 Dies können lineare oder polynomische Funktionen bis zur 3ten Ordnung sein. Die Funktion wird in Ab-hängigkeit der HML-Werte für jeden Fußboden individuell angepasst.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
81
4.3 Bewertung des IST-Zustandes
4.3.1 Auswahl eines Bewertungssystems
Die Messergebnisse der kombinierten Fußboden-Schuh-Messungen stellen ein
messtechnisches Abbild von Praxissituationen dar, anhand dessen der IST-Zustandes in
Arbeitsbereichen bewertet werden kann. Dazu ist es notwendig, diese Expositionsdaten zu
bewerten. In Kapitel 2.5.2.2 sind die gängigen Konzepte zur Bewertung der
Rutschgefährdung beim Gehen dargestellt. Inhaltlich sind diese Konzepte sehr ähnlich
und unterscheiden sich zum Teil nur durch die Terminologie. Die festgelegten Bereiche
zur Bewertung der Rutschgefährdung sind aus der Biomechanik des menschlichen
Ganges abgeleitet und entsprechen damit der Systematik des Arbeitssystems
„menschlicher Gang“ und der Sicherheitsbedingung. Die Bewertungsbereiche werden
übernommen und finden für die Bewertung der Gefährdung in dieser Arbeit Anwendung.
Tabelle 14 zeigt das verwendete Bewertungskonzept. Begrifflich werden die Termini aus
den verschiedenen Bewertungskonzepten synonym verwendet. Als farbliche
Kennzeichnung der drei Bereiche kommen die Ampelfarben zum Einsatz.
Tabelle 14: Verwendetes Bewertungskonzept
4.3.2 Ergebnisse der kombinierten Fußboden-Schuh-Messungen
Die Ergebnisse der kombinierten Fußboden-Schuh-Messung spiegeln praktische
Situationen wider, da die ausgewählten Materialien typischen Praxisprodukten
entsprechen. Folglich liegt ein messtechnisches Abbild des IST-Zustandes von
Praxissituationen vor. Zur Beurteilung der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen wird dieses
messtechnische Abbild gemäß Arbeitssystem und Sicherheitsbedingung mit dem
gewählten Bewertungskonzept (Kennzeichnung mittels Ampelfarben) verglichen.
Abbildung 31 zeigt die bewerteten Messergebnisse für das Zwischenmedium Wasser und
MesswertGleitreibungskoeffizient
unter praxisgerechten Bedingungen
Bewertung der Rutschgefährdung von Fußboden-Zwischenmedien-Schuh-Kombinationen
µ < 0,30kritisch, unsicher und nicht betriebstauglich, Maßnahmen erforderlich
0,30 ≤ µ < 0,45bedingt sicher, zulässig und betriebstauglich, risikoorientiert ausgewählte Maßnahmen erforderlich
µ ≥ 0,45 sicher und uneingeschränkt betriebstauglich
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
82
Abbildung 32 für das Zwischenmedium Motoröl. Die Fußböden sind den Spalten, die
Schuhe den Zeilen zugeordnet.
Abbildung 31: Bewertete Messergebnisse - Wasser
Abbildung 32: Bewertete Messergebnisse - Öl
F701 F702 F703 F704 F705 F706 F707 F708 F709 F710 F711 F712 F713 F714 F715 F716 F717 F718 F719 F720 F721 F722 F725 F727 F731 F732 F733 F734 F735 F736 F737 F738 F739 F740 F741 F744 F745 F746 F747 F748 F749 F750 F751 F752 F754 F755 F756 F757 F758 F759 F760 F761 F762 F763 F764 F765 F766 F767 F769 F770 F771 F772 F773 F774 F775 F776 F777 F778 F779 F780 F781 F783 F784 F785 F786 F787 F788 F789 F790 F791 F795 F796 F797
S701 0,371 0,274 0,328 0,308 0,423 0,444 0,321 0,712 0,476 0,677 0,572 0,544 0,657 0,302 0,283 0,329 0,480 0,366 0,375 0,520 0,317 0,531 0,406 0,558 0,660 0,293 0,536 0,410 0,620 0,450 0,180 0,609 0,327 0,273 0,128 0,656 0,232 0,269 0,512 0,276 0,328 0,225 0,359 0,183 0,257 0,217 0,198 0,354 0,363 0,449 0,268 0,276 0,253 0,253 0,657 0,267 0,532 0,672 0,464 0,218 0,334 0,237 0,114 0,353 0,527 0,162 0,492 0,403 0,414 0,653 0,601 0,441 0,201 0,492 0,364 0,564 0,326 0,413 0,578 0,589 0,470 0,436 0,572
S702 0,238 0,388 0,439 0,174 0,270 0,311 0,300 0,420 0,478 0,529 0,250 0,449 0,324 0,514 0,463 0,541 0,204 0,599 0,484 0,475 0,278 0,455 0,185 0,321 0,374 0,160 0,233 0,168 0,393 0,246 0,117 0,232 0,158 0,170 0,143 0,288 0,138 0,272 0,253 0,224 0,237 0,177 0,252 0,181 0,266 0,152 0,457 0,602 0,280 0,087 0,197 0,263 0,234 0,190 0,643 0,275 0,394 0,260 0,253 0,292 0,550 0,247 0,166 0,500 0,434 0,150 0,432 0,385 0,455 0,539 0,604 0,167 0,271 0,227 0,195 0,246 0,211 0,468 0,362 0,511 0,354 0,283 0,359
S703 0,386 0,424 0,436 0,249 0,541 0,613 0,422 0,851 0,647 0,861 0,537 0,702 0,749 0,554 0,568 0,642 0,558 0,697 0,538 0,520 0,487 0,825 0,433 0,531 0,765 0,391 0,624 0,485 0,793 0,645 0,388 0,599 0,428 0,380 0,144 0,741 0,261 0,388 0,578 0,347 0,403 0,292 0,513 0,326 0,341 0,391 0,396 0,497 0,493 0,292 0,437 0,330 0,430 0,354 0,951 0,441 0,572 0,656 0,471 0,278 0,564 0,287 0,198 0,597 0,793 0,243 0,641 0,584 0,657 0,798 0,875 0,464 0,518 0,562 0,527 0,630 0,412 0,610 0,739 0,832 0,635 0,626 0,777
S704 0,348 0,496 0,485 0,283 0,540 0,580 0,404 0,738 0,677 0,806 0,434 0,618 0,637 0,651 0,685 0,682 0,504 0,686 0,599 0,657 0,560 0,767 0,405 0,537 0,662 0,398 0,519 0,420 0,693 0,616 0,341 0,515 0,433 0,378 0,188 0,650 0,276 0,400 0,406 0,373 0,359 0,349 0,409 0,300 0,433 0,304 0,436 0,786 0,403 0,203 0,430 0,408 0,454 0,420 0,946 0,453 0,555 0,545 0,422 0,463 0,621 0,450 0,300 0,664 0,724 0,345 0,658 0,587 0,764 0,744 0,855 0,440 0,549 0,505 0,477 0,582 0,387 0,568 0,647 0,785 0,650 0,617 0,736
S705 0,452 0,456 0,455 0,265 0,748 0,870 0,486 0,858 0,727 0,752 0,501 0,634 0,770 0,561 0,548 0,635 0,681 0,608 0,510 0,712 0,489 0,811 0,395 0,429 0,688 0,394 0,586 0,490 0,743 0,593 0,439 0,531 0,494 0,433 0,180 0,722 0,238 0,491 0,565 0,374 0,530 0,407 0,553 0,405 0,403 0,404 0,453 0,614 0,488 0,291 0,410 0,441 0,566 0,418 0,861 0,569 0,631 0,661 0,423 0,385 0,684 0,484 0,272 0,745 0,723 0,262 0,815 0,674 0,688 0,764 0,673 0,500 0,628 0,647 0,483 0,572 0,419 0,678 0,884 0,799 0,730 0,599 0,752
S706 0,295 0,429 0,423 0,196 0,507 0,529 0,331 0,803 0,678 0,809 0,430 0,695 0,678 0,510 0,578 0,681 0,517 0,683 0,485 0,586 0,417 0,816 0,444 0,475 0,757 0,311 0,559 0,389 0,765 0,608 0,341 0,559 0,409 0,326 0,144 0,686 0,187 0,343 0,520 0,292 0,335 0,269 0,436 0,287 0,319 0,318 0,387 0,520 0,487 0,220 0,400 0,335 0,376 0,290 0,903 0,387 0,536 0,617 0,377 0,329 0,524 0,345 0,236 0,607 0,780 0,228 0,673 0,564 0,732 0,812 0,845 0,401 0,473 0,530 0,501 0,595 0,286 0,569 0,710 0,835 0,689 0,616 0,753
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S708 0,314 0,447 0,469 0,261 0,493 0,555 0,407 0,716 0,660 0,682 0,379 0,598 0,608 0,513 0,505 0,567 0,489 0,548 0,438 0,676 0,337 0,768 0,356 0,464 0,573 0,315 0,476 0,360 0,635 0,508 0,296 0,461 0,369 0,308 0,162 0,564 0,250 0,367 0,426 0,337 0,350 0,297 0,414 0,285 0,293 0,309 0,432 0,619 0,406 0,205 0,373 0,423 0,389 0,348 0,845 0,435 0,527 0,495 0,404 0,421 0,607 0,378 0,241 0,668 0,725 0,261 0,656 0,558 0,732 0,727 0,748 0,391 0,484 0,498 0,412 0,474 0,370 0,582 0,673 0,706 0,612 0,534 0,623
S710 0,421 0,433 0,437 0,287 0,580 0,667 0,402 0,812 0,669 0,778 0,508 0,666 0,722 0,556 0,579 0,721 0,564 0,688 0,468 0,558 0,401 0,795 0,436 0,500 0,721 0,379 0,631 0,471 0,745 0,649 0,427 0,588 0,475 0,416 0,175 0,714 0,209 0,438 0,582 0,366 0,412 0,319 0,510 0,319 0,297 0,383 0,371 0,554 0,521 0,370 0,416 0,402 0,510 0,366 0,895 0,446 0,618 0,653 0,425 0,330 0,559 0,498 0,289 0,672 0,774 0,256 0,704 0,605 0,657 0,771 0,798 0,443 0,579 0,591 0,408 0,612 0,431 0,641 0,737 0,809 0,662 0,612 0,749
S711 0,440 0,462 0,489 0,286 0,602 0,677 0,446 0,710 0,718 0,677 0,392 0,607 0,593 0,642 0,642 0,724 0,550 0,676 0,580 0,764 0,382 0,744 0,373 0,472 0,587 0,377 0,491 0,411 0,625 0,517 0,390 0,461 0,437 0,378 0,242 0,600 0,242 0,477 0,481 0,345 0,466 0,374 0,496 0,368 0,354 0,353 0,484 0,598 0,430 0,272 0,366 0,459 0,469 0,449 0,859 0,521 0,572 0,487 0,426 0,424 0,670 0,453 0,307 0,737 0,686 0,280 0,718 0,661 0,681 0,706 0,738 0,405 0,586 0,526 0,347 0,472 0,466 0,687 0,704 0,711 0,604 0,487 0,619
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S795 0,103 0,230 0,217 0,082 0,112 0,141 0,126 0,215 0,235 0,319 0,167 0,266 0,239 0,336 0,351 0,345 0,153 0,335 0,231 0,113 0,153 0,163 0,118 0,240 0,358 0,105 0,219 0,150 0,241 0,227 0,108 0,269 0,117 0,105 0,088 0,198 0,087 0,119 0,164 0,093 0,110 0,099 0,161 0,111 0,119 0,100 0,168 0,210 0,193 0,093 0,173 0,105 0,108 0,088 0,371 0,124 0,170 0,242 0,179 0,109 0,131 0,102 0,094 0,167 0,283 0,086 0,125 0,176 0,425 0,232 0,353 0,136 0,094 0,158 0,162 0,206 0,092 0,149 0,193 0,281 0,183 0,175 0,266 0,291
S796 0,103 0,237 0,240 0,079 0,111 0,146 0,121 0,211 0,256 0,334 0,172 0,287 0,244 0,366 0,379 0,377 0,159 0,348 0,236 0,137 0,155 0,202 0,103 0,259 0,372 0,108 0,230 0,145 0,244 0,233 0,107 0,262 0,118 0,113 0,087 0,218 0,096 0,121 0,164 0,100 0,107 0,108 0,158 0,106 0,133 0,098 0,150 0,248 0,206 0,096 0,174 0,113 0,110 0,089 0,395 0,135 0,186 0,256 0,171 0,112 0,142 0,099 0,093 0,209 0,303 0,086 0,166 0,192 0,487 0,269 0,388 0,143 0,093 0,152 0,171 0,217 0,085 0,191 0,209 0,332 0,186 0,197 0,284 0,301
S797 0,049 0,150 0,135 0,047 0,048 0,064 0,072 0,140 0,102 0,239 0,130 0,209 0,181 0,332 0,349 0,338 0,065 0,341 0,180 0,062 0,105 0,093 0,053 0,281 0,265 0,056 0,116 0,076 0,146 0,127 0,054 0,221 0,077 0,056 0,047 0,112 0,053 0,083 0,155 0,061 0,059 0,057 0,152 0,086 0,068 0,065 0,117 0,185 0,180 0,068 0,129 0,062 0,053 0,055 0,298 0,056 0,165 0,235 0,189 0,059 0,072 0,066 0,045 0,061 0,180 0,054 0,055 0,116 0,256 0,153 0,254 0,073 0,053 0,081 0,107 0,150 0,049 0,059 0,086 0,166 0,058 0,131 0,213 0,192
S798 0,056 0,142 0,123 0,063 0,058 0,070 0,077 0,154 0,112 0,269 0,150 0,216 0,203 0,445 0,482 0,508 0,074 0,462 0,249 0,058 0,108 0,098 0,108 0,345 0,278 0,056 0,109 0,092 0,146 0,134 0,055 0,240 0,079 0,052 0,059 0,104 0,056 0,080 0,145 0,059 0,071 0,049 0,131 0,078 0,086 0,069 0,131 0,206 0,232 0,091 0,129 0,056 0,060 0,053 0,326 0,072 0,185 0,287 0,175 0,061 0,078 0,068 0,044 0,073 0,156 0,062 0,056 0,101 0,300 0,173 0,276 0,088 0,071 0,089 0,110 0,163 0,067 0,072 0,090 0,161 0,061 0,124 0,220 0,205
S799 0,056 0,133 0,092 0,039 0,049 0,052 0,062 0,104 0,102 0,251 0,149 0,227 0,125 0,444 0,437 0,456 0,050 0,422 0,245 0,061 0,117 0,080 0,148 0,316 0,266 0,035 0,104 0,051 0,128 0,121 0,047 0,217 0,062 0,045 0,051 0,094 0,062 0,068 0,107 0,045 0,050 0,048 0,120 0,075 0,104 0,051 0,133 0,194 0,156 0,041 0,125 0,060 0,036 0,043 0,298 0,038 0,085 0,294 0,098 0,054 0,068 0,056 0,037 0,046 0,150 0,045 0,041 0,089 0,213 0,128 0,246 0,054 0,034 0,061 0,073 0,144 0,038 0,040 0,070 0,155 0,067 0,118 0,197 0,202
S800 0,129 0,223 0,236 0,093 0,130 0,165 0,154 0,346 0,291 0,378 0,176 0,361 0,355 0,417 0,429 0,439 0,199 0,398 0,247 0,135 0,143 0,221 0,110 0,251 0,434 0,137 0,344 0,202 0,329 0,318 0,130 0,310 0,144 0,122 0,101 0,290 0,085 0,146 0,190 0,109 0,135 0,117 0,175 0,126 0,123 0,125 0,170 0,254 0,220 0,102 0,229 0,119 0,127 0,103 0,428 0,154 0,245 0,270 0,223 0,118 0,165 0,111 0,104 0,218 0,367 0,092 0,180 0,210 0,599 0,339 0,483 0,182 0,100 0,195 0,208 0,238 0,109 0,198 0,273 0,379 0,211 0,206 0,294 0,385
S801 0,138 0,244 0,243 0,108 0,139 0,188 0,155 0,272 0,280 0,336 0,169 0,303 0,292 0,416 0,418 0,416 0,195 0,371 0,237 0,191 0,132 0,241 0,095 0,276 0,372 0,137 0,278 0,193 0,278 0,245 0,130 0,274 0,145 0,138 0,124 0,264 0,102 0,152 0,194 0,119 0,141 0,134 0,180 0,134 0,123 0,119 0,148 0,274 0,206 0,120 0,202 0,124 0,137 0,113 0,392 0,165 0,225 0,265 0,212 0,136 0,180 0,126 0,116 0,250 0,327 0,113 0,208 0,211 0,558 0,295 0,409 0,170 0,117 0,202 0,195 0,230 0,106 0,220 0,264 0,347 0,221 0,201 0,275 0,307
S802 0,150 0,266 0,264 0,105 0,151 0,192 0,193 0,423 0,359 0,464 0,249 0,423 0,437 0,441 0,426 0,432 0,231 0,396 0,272 0,161 0,182 0,274 0,123 0,382 0,514 0,170 0,415 0,261 0,394 0,365 0,155 0,398 0,180 0,152 0,115 0,371 0,106 0,168 0,266 0,128 0,154 0,142 0,231 0,155 0,142 0,150 0,186 0,267 0,289 0,134 0,282 0,146 0,148 0,123 0,504 0,169 0,336 0,390 0,296 0,147 0,187 0,132 0,112 0,260 0,427 0,118 0,223 0,260 0,597 0,451 0,527 0,240 0,122 0,257 0,269 0,318 0,136 0,209 0,338 0,473 0,262 0,276 0,374 0,429
S803 0,072 0,156 0,187 0,063 0,063 0,081 0,078 0,120 0,154 0,335 0,148 0,220 0,142 0,406 0,452 0,424 0,089 0,407 0,283 0,099 0,182 0,116 0,075 0,253 0,273 0,071 0,133 0,091 0,164 0,147 0,063 0,214 0,081 0,082 0,064 0,109 0,069 0,090 0,149 0,064 0,069 0,063 0,143 0,087 0,122 0,073 0,146 0,181 0,187 0,068 0,129 0,070 0,064 0,062 0,363 0,090 0,109 0,226 0,132 0,080 0,100 0,071 0,062 0,102 0,213 0,066 0,065 0,121 0,310 0,171 0,308 0,085 0,067 0,103 0,110 0,149 0,071 0,092 0,104 0,221 0,106 0,124 0,226 0,197
S804 0,075 0,166 0,178 0,065 0,076 0,097 0,081 0,109 0,174 0,253 0,112 0,196 0,125 0,440 0,460 0,440 0,103 0,399 0,258 0,108 0,134 0,108 0,058 0,235 0,228 0,076 0,127 0,091 0,138 0,134 0,078 0,170 0,082 0,078 0,069 0,116 0,060 0,082 0,126 0,073 0,077 0,072 0,131 0,082 0,093 0,074 0,113 0,247 0,136 0,071 0,103 0,076 0,075 0,066 0,302 0,102 0,113 0,153 0,108 0,092 0,104 0,073 0,073 0,127 0,194 0,068 0,099 0,128 0,358 0,165 0,267 0,095 0,070 0,105 0,108 0,135 0,068 0,124 0,119 0,186 0,127 0,136 0,220 0,185
S805 0,071 0,181 0,148 0,050 0,059 0,075 0,085 0,173 0,154 0,273 0,151 0,249 0,196 0,317 0,326 0,318 0,093 0,326 0,182 0,077 0,109 0,120 0,069 0,298 0,308 0,069 0,171 0,106 0,164 0,168 0,070 0,239 0,084 0,074 0,056 0,152 0,066 0,090 0,177 0,064 0,067 0,064 0,168 0,083 0,093 0,071 0,124 0,181 0,186 0,068 0,148 0,079 0,056 0,052 0,337 0,081 0,158 0,269 0,186 0,074 0,094 0,061 0,054 0,090 0,222 0,063 0,079 0,139 0,339 0,191 0,292 0,108 0,055 0,105 0,134 0,172 0,056 0,087 0,129 0,210 0,123 0,134 0,238 0,227
S806 0,075 0,163 0,180 0,067 0,078 0,095 0,080 0,103 0,153 0,218 0,102 0,168 0,116 0,410 0,430 0,416 0,100 0,383 0,246 0,107 0,114 0,102 0,064 0,197 0,203 0,077 0,122 0,090 0,124 0,125 0,077 0,150 0,080 0,078 0,072 0,107 0,059 0,086 0,112 0,077 0,079 0,075 0,110 0,082 0,091 0,075 0,110 0,213 0,121 0,074 0,097 0,075 0,077 0,067 0,255 0,102 0,110 0,125 0,105 0,089 0,098 0,076 0,074 0,120 0,173 0,069 0,095 0,120 0,308 0,147 0,228 0,093 0,075 0,100 0,103 0,126 0,072 0,128 0,114 0,159 0,130 0,118 0,195 0,173
S810 0,123 0,232 0,239 0,079 0,080 0,094 0,156 0,334 0,278 0,494 0,254 0,418 0,385 0,491 0,513 0,511 0,191 0,467 0,313 0,241 0,228 0,243 0,099 0,391 0,537 0,133 0,351 0,233 0,360 0,345 0,116 0,431 0,144 0,137 0,073 0,310 0,080 0,132 0,272 0,087 0,108 0,074 0,253 0,112 0,156 0,119 0,189 0,297 0,299 0,095 0,290 0,110 0,099 0,078 0,585 0,136 0,300 0,405 0,310 0,089 0,129 0,087 0,087 0,154 0,441 0,077 0,123 0,249 0,608 0,348 0,534 0,197 0,085 0,207 0,244 0,334 0,103 0,176 0,224 0,473 0,167 0,250 0,428 0,464
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
83
4.3.3 Bewertung der Ergebnisse des IST-Zustandes - Wasser
Von Interesse ist im ersten Schritt der Auswertung eine Häufigkeitsverteilung anhand der
drei Bereiche des Bewertungskonzeptes. Die Anteile der untersuchten praktischen
Situationen des IST-Zustandes werden für die Bewertung „kritisch und unsicher“, „bedingt
sicher“ und „sicher“ prozentual dargestellt. Abbildung 33 beinhaltet eine prozentuale
Verteilung der bewerteten Gefährdungssituationen mit dem Zwischenmedium Wasser,
gruppiert nach den R-Bewertungsgruppen für Fußböden.
In der Zusammenfassung wird deutlich, dass mit höherer R-Gruppe die kritischen und
bedingt sicheren Situationen weniger werden und sichere Situationen überwiegen.
Allerdings sind die Einsatzbereiche für Bodenbeläge in die Interpretation der Ergebnisse
einzubeziehen. Fußböden der Bewertungsgruppe R 9 sind beispielsweise für
Eingangsbereiche oder Verkaufsräume mit Vorkommen von eingetragener Nässe,
Fußböden der Gruppe R 10 für Sanitärräume oder Küchen, in denen regelmäßig mit
Nässe zu rechnen ist und Fußböden der Gruppe R11 für Außenbereiche in denen
insbesondere Nässe durch Regenwasser eine erhöhte Rutschgefährdung darstellt,
zugelassen. Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass Fußböden für
Arbeitsbereiche nach diesem System ausgewählt werden und in den entsprechenden
Abbildung 33: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
84
Bereichen verlegt sind49. Von den insgesamt 1456 mit Wasser gemessenen R 9-
Fußböden-Schuh-Kombinationen50 sind im Durchschnitt 35% als kritisch und nur ca. 25%
als sicher zu bewerten. Für die R 10-Fußböden-Schuh-Kombinationen reduziert sich der
Anteil kritischer Situationen auf 20%. Fußböden der Bewertungsgruppen R9 und R10 sind
für Arbeitsbereiche mit Nässe empfohlen, weisen aber in Verbindung mit Nässe und
Schuhwerk eine deutlich erhöhte Zahl an kritischen Situationen auf. Die prozentualen
Anteile lassen nicht darauf schließen, dass 35% bzw. 20% aller auftretenden praktischen
Situationen als unsicher zu betrachten sind, da die Verlegeanteile und die Anteile des
benutzten Schuhwerks unbekannt sind und aufgrund dessen nicht in der Materialauswahl
repräsentiert werden konnten. Auch bedeutet dies nicht, dass jede als kritisch bewertete
Situation einen Ausrutschunfall zur Folge hat, da die Anforderungsquotienten des
gehenden Menschen niedriger sein können. Dennoch ist der Analogieschluss zulässig,
dass eine erhöhte Zahl praktisch auftretender Situationen als kritisch zu bewerten sind und
die Auswahl eines Fußbodens nach dem R-Gruppen-System allein nicht als
Schutzmaßnahme ausreicht. Zusätzlich muss das getragene Schuhwerk in die
Interpretation einbezogen werden. Insbesondere in den Arbeitsbereichen mit R 9 und
R 10-Fußböden werden typischerweise Straßenschuhe getragen, die keinen
Anforderungen an die Rutschhemmung unterliegen. Dies gilt auch für alle öffentlichen
Bereiche, wie beispielsweise für Schulen und Universitäten.
Abbildung 34 zeigt die Gefährdungssituationen mit Wasser und ausschließlich in
Verbindung mit Straßenschuhen. Die Gefährdungen erhöhen sich mit Straßenschuhen
nochmals erheblich und bestätigen den Schluss, dass einzig die Auswahl eines
Fußbodens als Schutzmaßnahme nicht ausreichend ist. Die Unterschiede zwischen
Sicherheits- und Straßenschuhen werden im weiteren Verlauf der Arbeit noch spezifisch
betrachtet (siehe Kapitel 4.6).
49 Fußböden mit den R-Gruppe 11, 12 und 13 sind meist raue, strukturierte oder profilierte Fußböden, die aus Gründen der Optik und erschwerten Reinigungsfähigkeit nicht in Arbeitsbereichen verlegt werden, für die Fußböden mit den Bewertungsgruppen R9 oder R10 empfohlen werden. 50 Kombination von Fußböden der Bewertungsgruppe R9 in Verbindung mit Sicherheits- und Straßenschu-hen.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
85
Bisher wurden die Gefährdungssituationen gruppiert nach Fußboden-Bewertungsgruppen
betrachtet. Da innerhalb einer Bewertungsgruppe unterschiedliche Materialien und
Oberflächen existieren, ist es in einem zweiten Schritt der Bewertung von Interesse, die
Häufigkeitsverteilung für einen einzelnen Fußboden zu betrachten. Die folgenden drei
Abbildungen beinhalten jeweils die prozentualen Anteile der bewerteten Situationen für
jeweils eine Bewertungsgruppe von Fußböden (Abbildung 35 für Fußböden ohne
Bewertungsgruppe, Abbildung 36 für Fußböden der Bewertungsgruppe R 9, Abbildung 37
für Fußböden der Bewertungsgruppe R 10). Die Fußböden sind von links nach rechts
nach ihrem Akzeptanzwinkel, also dem Messergebnis zur Einstufung in die R-Gruppe,
aufsteigend sortiert. Diese Sortierung entspricht dem rutschhemmenden Potential (hazard)
der Fußböden, das im Rahmen der nationalen Baumusterprüfung ermittelt wurde. Ein
höheres Ergebnis lässt ein besseres rutschhemmendes Potential und damit ein höheres
Sicherheitsniveau erwarten.
Abbildung 34: Gefährdungssituationen Wasser – Straßenschuhe
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
86
Abbildung 35: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R-
Abbildung 36: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R9
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
87
Abbildung 37: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R10
Die Abbildungen machen deutlich, dass sich das rutschhemmende Verhalten in
praktischen Situationen von der Bewertung durch die Baumusterprüfung unterscheidet.
Fußböden der Bewertungsgruppe R 9 (Abbildung 36) weisen zum Teil 75% kritische
Situationen auf (F737, F752), wohingegen andere Fußböden keine kritischen Situationen
aufweisen und als überwiegend sicher zu bewerten sind (F771, F777, F789). Zahlreiche
weitere Beispiele belegen dies (R10: F754/F795; F757/F747). Bemerkenswert sind zudem
die Bodenbeläge F759 und F774, die nach dem R-Gruppen-System nicht in
Arbeitsbereichen mit auftretender Nässe verlegt werden dürfen, in einem Fall zu recht, da
fast ausschließlich kritische Situationen auftreten, im anderen Fall zu unrecht, da fast
ausschließlich sichere Situationen in Verbindung mit Nässe und Schuhwerk entstehen.
Ursächlich ist die praxisfremde Messung mit Motoröl im Rahmen der Baumusterprüfung.
Deshalb ist die Vermutungswirkung der Baumusterprüfung für Fußböden in Frage zu
stellen, da die Schutzziele der EU-Bauproduktenverordnung mit diesem Prüfverfahren
nicht nachgewiesen und somit letztlich nicht eingehalten werden können. Gleiches gilt für
die Einhaltung der Schutzziele der Arbeitsstättenverordnung. Nicht zuletzt ist es
wahrscheinlich, dass die differierende Bewertung die hohe Anzahl an Rutschunfällen
mitbegründet.
4.3.4 Bewertung der Ergebnisse des IST-Zustandes - Öl
Analog zu den Ergebnissen mit dem Zwischenmedium Wasser werden die Ergebnisse mit
dem Zwischenmedium Öl betrachtet. Abbildung 38 zeigt die Häufigkeitsverteilungen der
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
88
bewerteten Gefährdungen gruppiert nach den R-Gruppen der Bodenbeläge. Es wurden
die gleichen Fußboden- und Schuhprodukte wie für das Zwischenmedium Wasser
verwendet. Die Anteile kritischer Situationen sind signifikant höher.
Abbildung 38: Gefährdungssituation Öl - Sicherheits- und Straßenschuhe
Abbildung 39: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
89
Fußböden in Arbeitsbereichen, in denen Verschmutzungen durch Öl oder ähnlich
hochviskose Stoffe auftreten, sollten nach BGR 181 mindestens die Bewertungsgruppe
R 11 haben. Zudem ist davon auszugehen, dass in diesen Bereichen in erster Linie
Sicherheitsschuhe getragen werden. Abbildung 39 beinhaltet die Verteilung der
Gefährdungssituationen in Verbindung mit Sicherheitsschuhen. Die Bewertungsgruppe
R 11 weist einen Anteil von 45% kritischer Situationen auf. Dieser Sachverhalt ist aus
sicherheitstechnischer Sicht nicht akzeptabel.
Abbildung 40 zeigt die Häufigkeitsverteilung für R 11 Fußböden, Abbildung 41 selbiges für
Fußböden der Bewertungsgruppe R 12. Ähnlich signifikante Unterschiede wie beim
Zwischenmedium Wasser in der Bewertung zwischen Baumusterprüfung und praktischer
Situation sind nicht auszumachen, obwohl Schwankungen im praktischen Verhalten
vorhanden sind. Die Baumusterprüfung scheint für praktische Situationen mit Öl deutlich
besser geeignet zu sein als für praktische Situationen mit Wasser. Dies ist durch die
Verwendung eines praxisgerechten Zwischenmediums zu erklären.
Abbildung 40: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe auf Fußböden R11
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
90
Abbildung 41: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe auf Fußböden R12
Es ist in Frage zu stellen, ob die Bewertungsgruppe R11 für Arbeitsbereiche mit öligen
gleitfördernden Stoffen ausreicht. Die Regelsetzer der BGR 181 haben als Prüfschuh
einen Schuh mit schlechten rutschhemmenden Eigenschaften gewählt, was zur Auswahl
der Sohle „Bottrop“ bzw. „Picasso“ führte. Dies wurde damit begründet, dass „bessere“
Schuhe in Verbindung mit dem Fußboden ein höheres Ergebnis erreichen. Grundlage für
die Auswahl war das Ergebnis der Prüfung der Rutschhemmung von Schuhen nach der
damals gültigen Norm DIN 4843-100 (zurückgezogen). Die Messung erfolgte mit dem
Prüfverfahren der Schiefen Ebene auf einem Stahlboden als Referenzboden und Motoröl
als Prüfmedium. Die hohen Anteile kritischer Situationen in Verbindung mit R 11-
Fußböden könnten nahelegen, dass sich das rutschhemmende Potential von Schuhen im
Laufe der letzten Jahre verschlechtert hat. Dies ist allerdings nicht nachzuweisen, da
Vergleichswerte fehlen. Nachzuweisen ist jedoch, dass der Prüfschuh „Picasso“ in der
Prüfkombination Stahlboden / Motoröl im Vergleich zu heutigen Schuhen immer noch sehr
schlecht abschneidet, aber in Verbindung mit anderen Praxismaterialien im mittleren bis
oberen Bereich der rutschhemmenden Qualitäten liegt. Ursächlich dafür ist, dass die
Prüfung von Schuhen nach DIN 4843-100 nicht praxisgerecht erfolgte (SEBALD 2007)
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
91
4.4 Bewertung der Baumusterprüfungen von Fußböden und Schuhen
Die Auswertung nach Häufigkeitsverteilungen von Gefährdungssituationen ist auf die
Baumusterprüfung von Fußböden nach DIN 51130, BGR 181 und ASR 1.5 bezogen.
Zusätzlich ist von Interesse, ob die Ergebnisse weiterer standardisierter Prüfverfahren das
rutschhemmende Potential – und somit auch das Gefährdungspotential – von Fußböden
und Schuhen in praktischen Situationen darstellen. Das folgende Kapitel beinhaltet eine
mathematisch statistische Bewertung der praxisgerechten Eignung gängiger
Prüfverfahren. Diese Bewertung erfolgt durch einen Vergleich mittels Regressionsanalyse
von Normrangfolgen mit Praxisrangfolgen.
4.4.1 Definition von Rangfolgen
4.4.1.1 Normrangfolgen
Als Normrangfolge (NRF) wird die Rangfolge von Produkten (Fußböden oder Schuhe)
definiert, der die Ergebnisse einer standardisierten bzw. normierten Prüfung der
rutschhemmenden Eigenschaften zu Grunde liegen. Folglich lässt sich für jedes
Prüfverfahren mit den zugehörigen Parametern eine spezielle Normrangfolge der
untersuchten Produkte bilden. Eine Übersicht der Normrangfolgen für Fußböden und
Schuhe ist in Tabelle 15 dargestellt. Die Normrangfolgen für Fußböden entsprechen den
Ergebnissen der nationalen und EG-Baumusterprüfungen verschiedener Produktgruppen
(vgl. Kapitel 2.2.1.1)51. Die Normrangfolgen für Schuhe ergeben sich aus der
Baumusterprüfung von Schuhen und den zwei zur Verfügung stehenden
Prüfkombinationen.
51 Das Pendelmessgerät wird für verschiedene Produktgruppen als Verfahren zur Baumusterprüfung heran-gezogen und ist in mehreren Normen beschrieben. An dieser Stelle wird das Pendelprüfverfahren der CEN/TS 16165 herangezogen, da diese Spezifikation eine Entwicklungsstufe zu einer einheitlichen Prüfung der rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden darstellt.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
92
Tabelle 15: Übersicht Normrangfolgen
4.4.1.2 Praxisrangfolgen
Die Praxisrangfolge wird definiert als Rangfolge von Produkten (Fußböden oder Schuhe)
hinsichtlich des durchschnittlichen rutschhemmenden Potentials der Produkte in
praktischen Situationen. Die Praxisrangfolge wird aus den kombinierten Fußboden-Schuh-
Messungen berechnet. Das arithmetische Mittel52 beschreibt als statistisches Lagemaß
das durchschnittliche rutschhemmende Potential.
Beispielsweise ist das arithmetische Mittel einer Messreihe von 104 Schuhen auf einem
Fußboden ein Kennwert für die rutschhemmenden Eigenschaften dieses Fußbodens in
praktischen Situationen. Die Verwendung der gleichen Schuhprodukte erlaubt eine
Vergleichbarkeit unterschiedlicher Fußböden und damit das Aufstellen einer
Praxisrangfolge. Die Berechnung der Praxisrangfolge für Schuhe erfolgt analog durch
Mitteln der Messergebnisse dieses Schuhs in Kombination mit den 85 untersuchten
52 Die Verwendung anderer statistischer Lagemaße (z.B. Median) wurde geprüft. Die Wahl des Lagemaßes wurde durch eine programmierte Sortierung der Zeilen (Schuhe) und Spalten (Fußböden) der Ergebnis-matrix ermittelt. Dabei wurde die Bedingung zugrunde gelegt, dass bei von links nach rechts besser werden-den Fußböden und von unten nach oben besser werdenden Schuhen der Wert in einer Zelle größer ist als in der jeweils linken und der jeweils unteren Zelle. Werden die Fußböden und Schuhe jeweils nach den arith-metischen Mittelwerten der Messreihen sortiert, maximiert sich die erfüllte Bedingung.
NormrangfolgeAbkürzung
Beschreibung
NRF_DIN 51130Rangfolge von Fußböden entsprechend dem Prüfverfahren nach DIN 51130; Begehungsverfahren Schiefe Ebene, Prüfschuh Picasso, Zwischenmedium Motoröl
NRF_DIN 51131Rangfolge von Fußböden entsprechend dem Prüfverfahren nach DIN 51131; Gleitmessgerät, Gleiter SBR-Gummi, Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,1%
NRF_TS 16165_S55Rangfolge von Fußböden entsprechend dem Prüfverfahren nach CEN/TS 16165; Pendelprüfgerät, Gleiter Slider 55, Zwischenmedium Leistungswasser
NRF_TS 16165_S96Rangfolge von Fußböden entsprechend dem Prüfverfahren nach CEN/TS 16165; Pendelprüfgerät, Gleiter Slider 96, Zwischenmedium Leistungswasser
NRF_prEN 15673-1Rangfolge von Fußböden entsprechend dem Prüfverfahren nach prEN 15673-1 (zurückgezogen); Begehungsverfahren Schiefe Ebene, Prüfschuh mit Sohle Slider 96, Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,1%
NRF_ISO 13287_E2WRangfolge von Schuhen entsprechend dem Prüfverfahren nach DIN EN ISO 13287; Maschinieller Fußboden- und Schuhtester, Referenzboden Keramikfliese (Eurotile 2), Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,5%
NRF_ISO 13287_St_GRangfolge von Schuhen entsprechend dem Prüfverfahren nach DIN EN ISO 13287; Maschinieller Fußboden- und Schuhtester, Referenzboden Stahl, Zwischenmedium Glycerin
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
93
Fußböden und stellt damit einen Kennwert des Schuhs dar, der das rutschhemmende
Potential in verschiedenen praktischen Situationen widerspiegelt.
Abbildung 42: Bewertete Ergebnismatrix (Wasser) sortiert nach Praxisrangfolgen
Abbildung 42 zeigt die Ergebnismatrix, bei der jede Spalte ein Fußbodenprodukt und jede
Zeile ein Schuhprodukt repräsentiert. Die Spalten sind von links nach rechts gemäß der
Praxisrangfolge der Fußböden (Zwischenmedium Wasser) aufsteigend sortiert. Die Zeilen
sind von oben nach unten gemäß der Praxisrangfolge von Schuhen (Zwischenmedium
Wasser) absteigend sortiert. Die Abhängigkeit der Gefährdung bzw. des Sicherheitsniveau
von „guten“ und „schlechten“ Fußböden und Schuhen ist in dieser Matrix-Darstellung
deutlich zu erkennen.
Aus den Messergebnissen für die Zwischenmedien Wasser und Öl wird jeweils eine
Praxisrangfolge für Fußböden und Schuhe berechnet. Eine Übersicht der verwendeten
Praxisrangfolgen ist in Tabelle 16 dargestellt.
F741 F759 F745 F773 F704 F776 F737 F740 F752 F750 F732 F755 F748 F763 F754 F701 F788 F760 F749 F725 F772 F746 F783 F758 F734 F786 F761 F707 F739 F721 F711 F762 F747 F751 F765 F770 F769 F738 F733 F785 F717 F756 F702 F784 F787 F705 F736 F727 F703 F796 F767 F719 F766 F744 F706 F713 F795 F778 F731 F789 F797 F714 F715 F735 F712 F777 F771 F775 F716 F790 F774 F718 F709 F708 F720 F757 F710 F779 F791 F780 F781 F722 F764
S754 0,103 0,173 0,453 0,325 0,252 0,262 0,349 0,330 0,441 0,388 0,364 0,631 0,378 0,355 0,502 0,421 0,376 0,412 0,547 0,403 0,365 0,543 0,480 0,690 0,507 0,443 0,393 0,558 0,456 0,374 0,522 0,531 0,539 0,575 0,509 0,491 0,527 0,506 0,513 0,601 0,580 0,832 0,658 0,591 0,576 0,624 0,578 0,540 0,662 0,656 0,686 0,680 0,775 0,660 0,717 0,683 0,768 0,681 0,653 0,778 0,707 0,742 0,833 0,744 0,677 0,739 0,832 0,793 0,915 0,821 0,769 0,986 0,777 0,829 0,841 0,837 0,910 0,832 0,785 0,846 0,852 0,910 0,919
S737 0,219 0,237 0,216 0,311 0,265 0,306 0,407 0,450 0,349 0,410 0,434 0,329 0,357 0,479 0,378 0,426 0,434 0,418 0,476 0,635 0,504 0,470 0,480 0,427 0,509 0,518 0,406 0,458 0,507 0,524 0,445 0,537 0,482 0,556 0,529 0,496 0,508 0,521 0,582 0,598 0,610 0,430 0,467 0,622 0,582 0,641 0,633 0,524 0,522 0,630 0,523 0,729 0,620 0,651 0,684 0,657 0,701 0,687 0,684 0,660 0,743 0,623 0,628 0,758 0,710 0,800 0,729 0,785 0,635 0,804 0,809 0,658 0,749 0,771 0,671 0,826 0,831 0,840 0,830 0,784 0,886 0,823 0,951
S705 0,180 0,291 0,238 0,272 0,265 0,262 0,439 0,433 0,405 0,407 0,394 0,404 0,374 0,418 0,403 0,452 0,419 0,410 0,530 0,395 0,484 0,491 0,500 0,488 0,490 0,483 0,441 0,486 0,494 0,489 0,501 0,566 0,565 0,553 0,569 0,385 0,423 0,531 0,586 0,647 0,681 0,453 0,456 0,628 0,572 0,748 0,593 0,429 0,455 0,599 0,661 0,510 0,631 0,722 0,870 0,770 0,730 0,674 0,688 0,678 0,752 0,561 0,548 0,743 0,634 0,815 0,684 0,723 0,635 0,884 0,745 0,608 0,727 0,858 0,712 0,614 0,752 0,688 0,799 0,764 0,673 0,811 0,861
S752 0,156 0,247 0,298 0,267 0,222 0,266 0,301 0,351 0,346 0,300 0,346 0,490 0,311 0,337 0,381 0,435 0,371 0,435 0,612 0,334 0,316 0,520 0,419 0,496 0,479 0,428 0,392 0,556 0,401 0,373 0,534 0,505 0,575 0,556 0,511 0,320 0,483 0,560 0,568 0,539 0,567 0,431 0,464 0,550 0,578 0,658 0,558 0,511 0,550 0,577 0,763 0,547 0,643 0,655 0,724 0,771 0,664 0,518 0,693 0,635 0,712 0,631 0,623 0,661 0,587 0,825 0,649 0,700 0,746 0,745 0,624 0,803 0,582 0,846 0,730 0,707 0,861 0,748 0,793 0,724 0,840 0,863 0,866
S710 0,175 0,370 0,209 0,289 0,287 0,256 0,427 0,416 0,319 0,319 0,379 0,383 0,366 0,366 0,297 0,421 0,431 0,416 0,412 0,436 0,498 0,438 0,443 0,521 0,471 0,408 0,402 0,402 0,475 0,401 0,508 0,510 0,582 0,510 0,446 0,330 0,425 0,588 0,631 0,591 0,564 0,371 0,433 0,579 0,612 0,580 0,649 0,500 0,437 0,612 0,653 0,468 0,618 0,714 0,667 0,722 0,662 0,605 0,721 0,641 0,749 0,556 0,579 0,745 0,666 0,704 0,559 0,774 0,721 0,737 0,672 0,688 0,669 0,812 0,558 0,554 0,778 0,657 0,809 0,771 0,798 0,795 0,895
S703 0,144 0,292 0,261 0,198 0,249 0,243 0,388 0,380 0,326 0,292 0,391 0,391 0,347 0,354 0,341 0,386 0,412 0,437 0,403 0,433 0,287 0,388 0,464 0,493 0,485 0,527 0,330 0,422 0,428 0,487 0,537 0,430 0,578 0,513 0,441 0,278 0,471 0,599 0,624 0,562 0,558 0,396 0,424 0,518 0,630 0,541 0,645 0,531 0,436 0,626 0,656 0,538 0,572 0,741 0,613 0,749 0,635 0,584 0,765 0,610 0,777 0,554 0,568 0,793 0,702 0,641 0,564 0,793 0,642 0,739 0,597 0,697 0,647 0,851 0,520 0,497 0,861 0,657 0,832 0,798 0,875 0,825 0,951
S704 0,188 0,203 0,276 0,300 0,283 0,345 0,341 0,378 0,300 0,349 0,398 0,304 0,373 0,420 0,433 0,348 0,387 0,430 0,359 0,405 0,450 0,400 0,440 0,403 0,420 0,477 0,408 0,404 0,433 0,560 0,434 0,454 0,406 0,409 0,453 0,463 0,422 0,515 0,519 0,505 0,504 0,436 0,496 0,549 0,582 0,540 0,616 0,537 0,485 0,617 0,545 0,599 0,555 0,650 0,580 0,637 0,650 0,587 0,662 0,568 0,736 0,651 0,685 0,693 0,618 0,658 0,621 0,724 0,682 0,647 0,664 0,686 0,677 0,738 0,657 0,786 0,806 0,764 0,785 0,744 0,855 0,767 0,946
S753 0,144 0,225 0,531 0,258 0,235 0,246 0,336 0,306 0,371 0,331 0,310 0,547 0,336 0,334 0,439 0,456 0,324 0,397 0,455 0,284 0,330 0,487 0,368 0,547 0,467 0,405 0,308 0,486 0,449 0,457 0,451 0,452 0,541 0,561 0,470 0,384 0,450 0,505 0,497 0,396 0,472 0,555 0,491 0,445 0,505 0,522 0,498 0,479 0,488 0,558 0,645 0,636 0,589 0,556 0,594 0,647 0,638 0,479 0,626 0,580 0,696 0,805 0,838 0,575 0,595 0,574 0,704 0,681 0,859 0,732 0,562 0,879 0,618 0,718 0,682 0,656 0,888 0,757 0,784 0,780 0,930 0,755 0,823
S740 0,165 0,222 0,179 0,256 0,200 0,233 0,344 0,366 0,305 0,315 0,340 0,235 0,281 0,344 0,240 0,404 0,366 0,385 0,424 0,378 0,401 0,431 0,420 0,446 0,457 0,487 0,385 0,440 0,504 0,366 0,415 0,481 0,480 0,474 0,436 0,400 0,483 0,498 0,557 0,557 0,564 0,426 0,423 0,539 0,462 0,559 0,587 0,450 0,462 0,593 0,559 0,465 0,601 0,690 0,627 0,695 0,708 0,680 0,676 0,669 0,729 0,545 0,558 0,754 0,678 0,683 0,685 0,791 0,627 0,777 0,760 0,689 0,751 0,839 0,606 0,619 0,793 0,793 0,800 0,784 0,871 0,837 0,900
S711 0,242 0,272 0,242 0,307 0,286 0,280 0,390 0,378 0,368 0,374 0,377 0,353 0,345 0,449 0,354 0,440 0,466 0,366 0,466 0,373 0,453 0,477 0,405 0,430 0,411 0,347 0,459 0,446 0,437 0,382 0,392 0,469 0,481 0,496 0,521 0,424 0,426 0,461 0,491 0,526 0,550 0,484 0,462 0,586 0,472 0,602 0,517 0,472 0,489 0,487 0,487 0,580 0,572 0,600 0,677 0,593 0,604 0,661 0,587 0,687 0,619 0,642 0,642 0,625 0,607 0,718 0,670 0,686 0,724 0,704 0,737 0,676 0,718 0,710 0,764 0,598 0,677 0,681 0,711 0,706 0,738 0,744 0,859
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S792 0,092 0,159 0,211 0,143 0,157 0,149 0,246 0,225 0,178 0,197 0,218 0,267 0,203 0,258 0,376 0,245 0,288 0,226 0,241 0,325 0,280 0,237 0,264 0,271 0,301 0,289 0,261 0,227 0,284 0,353 0,427 0,295 0,349 0,330 0,241 0,243 0,324 0,406 0,336 0,289 0,292 0,242 0,264 0,385 0,371 0,386 0,465 0,611 0,285 0,355 0,571 0,348 0,317 0,484 0,411 0,535 0,348 0,343 0,502 0,430 0,469 0,390 0,343 0,442 0,476 0,368 0,447 0,400 0,388 0,443 0,374 0,392 0,398 0,557 0,447 0,475 0,559 0,386 0,518 0,459 0,539 0,565 0,591
S783 0,149 0,133 0,182 0,193 0,221 0,165 0,148 0,155 0,223 0,205 0,149 0,310 0,242 0,224 0,277 0,263 0,248 0,186 0,301 0,197 0,290 0,310 0,178 0,292 0,205 0,191 0,299 0,342 0,217 0,359 0,315 0,293 0,360 0,337 0,312 0,273 0,329 0,257 0,236 0,233 0,259 0,406 0,351 0,302 0,252 0,364 0,271 0,447 0,452 0,266 0,429 0,440 0,460 0,338 0,401 0,366 0,337 0,387 0,337 0,511 0,360 0,462 0,419 0,373 0,403 0,421 0,571 0,401 0,463 0,436 0,518 0,531 0,487 0,487 0,613 0,602 0,454 0,426 0,444 0,515 0,530 0,562 0,557
S771 0,110 0,098 0,173 0,164 0,135 0,183 0,151 0,151 0,191 0,217 0,151 0,177 0,193 0,180 0,279 0,216 0,183 0,199 0,215 0,198 0,250 0,234 0,191 0,179 0,204 0,221 0,319 0,275 0,247 0,413 0,268 0,266 0,244 0,272 0,274 0,363 0,260 0,259 0,222 0,241 0,246 0,391 0,363 0,280 0,314 0,295 0,287 0,401 0,410 0,323 0,322 0,415 0,359 0,304 0,356 0,327 0,374 0,415 0,414 0,449 0,440 0,499 0,495 0,438 0,508 0,483 0,536 0,448 0,528 0,458 0,492 0,519 0,548 0,418 0,591 0,706 0,573 0,573 0,579 0,541 0,660 0,660 0,677
S789 0,098 0,099 0,168 0,178 0,174 0,167 0,154 0,150 0,220 0,230 0,157 0,236 0,209 0,214 0,289 0,243 0,203 0,196 0,275 0,148 0,270 0,278 0,191 0,266 0,208 0,192 0,302 0,291 0,225 0,324 0,269 0,279 0,279 0,323 0,304 0,335 0,290 0,251 0,215 0,237 0,252 0,406 0,359 0,289 0,251 0,334 0,271 0,388 0,426 0,280 0,295 0,523 0,411 0,267 0,389 0,309 0,335 0,386 0,344 0,523 0,359 0,599 0,549 0,367 0,438 0,473 0,532 0,399 0,602 0,449 0,510 0,598 0,530 0,409 0,594 0,721 0,494 0,451 0,506 0,515 0,605 0,571 0,647
S746 0,138 0,150 0,111 0,180 0,132 0,148 0,158 0,312 0,203 0,185 0,184 0,206 0,195 0,189 0,163 0,207 0,234 0,228 0,238 0,188 0,233 0,276 0,242 0,240 0,225 0,236 0,271 0,253 0,236 0,166 0,198 0,253 0,273 0,269 0,290 0,341 0,274 0,270 0,287 0,285 0,269 0,441 0,393 0,306 0,253 0,312 0,270 0,294 0,483 0,307 0,319 0,328 0,369 0,292 0,380 0,345 0,414 0,429 0,362 0,480 0,338 0,549 0,527 0,383 0,479 0,422 0,583 0,491 0,580 0,469 0,602 0,567 0,561 0,446 0,651 0,696 0,493 0,586 0,453 0,543 0,601 0,530 0,592
S788 0,106 0,090 0,176 0,153 0,183 0,176 0,151 0,156 0,194 0,215 0,150 0,213 0,254 0,219 0,235 0,228 0,196 0,218 0,271 0,156 0,271 0,275 0,213 0,236 0,201 0,188 0,286 0,339 0,245 0,260 0,261 0,298 0,287 0,279 0,294 0,322 0,279 0,210 0,210 0,235 0,252 0,456 0,365 0,264 0,240 0,359 0,258 0,282 0,451 0,291 0,293 0,502 0,391 0,269 0,393 0,325 0,355 0,402 0,290 0,403 0,345 0,564 0,542 0,377 0,426 0,463 0,539 0,404 0,585 0,424 0,478 0,601 0,660 0,413 0,530 0,673 0,481 0,472 0,489 0,536 0,612 0,524 0,642
S717 0,064 0,078 0,122 0,156 0,134 0,187 0,123 0,142 0,148 0,197 0,202 0,164 0,209 0,189 0,157 0,188 0,209 0,248 0,197 0,313 0,267 0,224 0,256 0,183 0,196 0,256 0,333 0,229 0,270 0,234 0,219 0,260 0,213 0,210 0,279 0,337 0,248 0,233 0,234 0,296 0,294 0,279 0,360 0,403 0,300 0,330 0,280 0,279 0,404 0,372 0,300 0,289 0,335 0,354 0,411 0,335 0,447 0,450 0,326 0,443 0,375 0,446 0,418 0,420 0,439 0,574 0,498 0,515 0,500 0,524 0,557 0,477 0,541 0,429 0,633 0,555 0,464 0,611 0,477 0,557 0,564 0,601 0,616
S784 0,100 0,103 0,177 0,164 0,197 0,189 0,144 0,158 0,214 0,185 0,145 0,216 0,257 0,227 0,203 0,213 0,226 0,209 0,258 0,173 0,264 0,251 0,191 0,257 0,201 0,191 0,263 0,310 0,195 0,259 0,252 0,282 0,283 0,294 0,293 0,297 0,286 0,219 0,205 0,226 0,253 0,387 0,378 0,266 0,239 0,312 0,243 0,294 0,451 0,297 0,288 0,483 0,334 0,272 0,343 0,309 0,344 0,392 0,323 0,382 0,350 0,569 0,585 0,365 0,423 0,414 0,468 0,395 0,583 0,394 0,435 0,645 0,486 0,372 0,493 0,634 0,522 0,486 0,511 0,474 0,577 0,523 0,629
S772 0,125 0,104 0,164 0,155 0,154 0,140 0,135 0,135 0,219 0,188 0,135 0,208 0,182 0,182 0,221 0,238 0,196 0,175 0,256 0,108 0,242 0,260 0,168 0,201 0,198 0,190 0,293 0,295 0,226 0,333 0,395 0,268 0,285 0,306 0,295 0,282 0,277 0,234 0,230 0,241 0,251 0,368 0,313 0,266 0,248 0,308 0,258 0,346 0,431 0,277 0,305 0,337 0,385 0,318 0,358 0,350 0,360 0,373 0,320 0,504 0,340 0,424 0,398 0,391 0,434 0,423 0,567 0,424 0,454 0,434 0,550 0,479 0,531 0,452 0,651 0,628 0,461 0,512 0,480 0,502 0,552 0,602 0,584
S702 0,143 0,087 0,138 0,166 0,174 0,150 0,117 0,170 0,181 0,177 0,160 0,152 0,224 0,190 0,266 0,238 0,211 0,197 0,237 0,185 0,247 0,272 0,167 0,280 0,168 0,195 0,263 0,300 0,158 0,278 0,250 0,234 0,253 0,252 0,275 0,292 0,253 0,232 0,233 0,227 0,204 0,457 0,388 0,271 0,246 0,270 0,246 0,321 0,439 0,283 0,260 0,484 0,394 0,288 0,311 0,324 0,354 0,385 0,374 0,468 0,359 0,514 0,463 0,393 0,449 0,432 0,550 0,434 0,541 0,362 0,500 0,599 0,478 0,420 0,475 0,602 0,529 0,455 0,511 0,539 0,604 0,455 0,643
S787 0,103 0,075 0,152 0,156 0,201 0,178 0,117 0,141 0,199 0,177 0,119 0,200 0,238 0,187 0,246 0,215 0,179 0,206 0,262 0,145 0,262 0,254 0,174 0,235 0,186 0,163 0,247 0,319 0,177 0,224 0,241 0,273 0,284 0,281 0,271 0,299 0,271 0,189 0,178 0,200 0,227 0,394 0,365 0,253 0,204 0,299 0,229 0,283 0,445 0,264 0,268 0,418 0,372 0,238 0,341 0,295 0,327 0,356 0,271 0,368 0,301 0,544 0,519 0,339 0,403 0,383 0,473 0,357 0,577 0,364 0,401 0,596 0,578 0,355 0,483 0,613 0,455 0,470 0,453 0,488 0,578 0,502 0,593
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
94
4.4.2 Vergleiche von Norm- und Praxisrangfolgen
4.4.2.1 Methodik
Der Vergleich von Norm- und Praxisrangfolgen ermöglicht die Bewertung, inwieweit ein
Prüfverfahren der rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden resp. die nationalen
und EG-Baumusterprüfungen von Fußböden als praxisgerecht einzustufen sind. Ein
niedriges Ergebnis in einer Baumusterprüfung sollte „schlechte“ rutschhemmende
Eigenschaften, ein hohes Ergebnis wiederum „gute“ rutschhemmende Eigenschaften
erwarten lassen.
Mittels bivariater linearer Regressionsanalyse kann der qualitative und quantitative
Zusammenhang zwischen zwei Messreihen ermittelt werden. Als Messreihen werden je
eine Praxisrangfolge und je eine Normrangfolge betrachtet. Zur Interpretation der
Regressionsanalysen werden die Bewertungskriterien Korrelationskoeffizient, die
Regressionsgerade bzw. die Steigung der Geraden und die Streuung der Werte von der
Geraden53 herangezogen. Eine optimale Übereinstimmung der Rangfolgen ist gegeben,
wenn die Wertepaare auf der Regressionsgeraden liegen und die Streuung somit minimal
wird. Exakt gleiche Wertepaare führen zu einer Regressionsgeraden mit der Steigung
b = 1 und dem y-Achsenabschnitt a = 0. Die Praxisrangfolge ist kein Messwert, sondern
eine abgeleitete Vergleichsgröße. Von Interesse ist die möglichst gleiche Rangfolge
innerhalb der Reihen, auch wenn der Betrag der Wertepaare variiert. Dies hat zur Folge,
dass die Steigung der Regressionsgeraden von eins abweichen kann und dennoch eine
53 Die Streuung der Werte von Geraden entspricht der Standardabweichung der Werte von der Geraden.
PraxisrangfolgeAbkürzung
Beschreibung
PRF_Fußböden_WasserRangfolge von Fußböden entsprechend dem durchschnittlichem rutschhemmenden Potential in Verbindung mit Wasser / Nässe und Schuhen in Praxissituationen
PRF_Fußböden_ÖlRangfolge von Fußböden entsprechend dem durchschnittlichem rutschhemmenden Potential in Verbindung mit Öl und Schuhen in Praxissituationen
PRF_Schuhe_WasserRangfolge von Schuhen entsprechend dem durchschnittlichem rutschhemmenden Potential in Verbindung mit Wasser / Nässe und Fußböden in Praxissituationen
PRF_Schuhe_ÖlRangfolge von Schuhen entsprechend dem durchschnittlichem rutschhemmenden Potential in Verbindung mit Öl und Fußböden in Praxissituationen
Tabelle 16: Übersicht Praxisrangfolgen
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
95
gute Übereinstimmung der Rangfolgen gegeben ist. Zu hohe oder zu niedrige Steigungen
bedeuten allerdings, dass unter Berücksichtigung der Messunsicherheit nicht auf eine gute
Übertragbarkeit der Rangfolgen geschlossen werden kann, weil einem kleinen
Werteintervall einer Rangfolge eine große Spannweite an Werten der Vergleichsrangfolge
gegenübersteht. Der Korrelationskoeffizient ist ein Maß für die Korrelation der Rangfolgen,
liegt zwischen r = -1 und r = 1 und sollte im positiven Bereich möglichst nah an r = 1
liegen. Die Bewertungskriterien werden wie folgt festgelegt:
- Korrelationskoeffizient: r > 0,8
- Steigung der Regressionsgeraden: 0,5 ≤ b ≤ 2
- Streuung der Werte von der Regressionsgeraden: s ≤ 0,08
4.4.2.2 Vergleiche zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser
Abbildung 43 beinhaltet die Regressionsrechnungen der Praxisrangfolge von Fußböden
bei Nässe im Vergleich zu vier Normrangfolgen von Fußböden. Keine der
Regressionsrechnungen erfüllt die Bewertungskriterien. Folglich bedeutet dies, dass
keines der normativen Prüfverfahren Fußböden hinsichtlich ihres rutschhemmenden
Potentials in praktischen Situationen richtig bewertet.
Aus Teil A der Abbildung 43 ergibt sich der rechnerische Nachweis der Folgerungen aus
Kapitel 4.3.2 . Das belegt, dass die Prüfung und Bewertung von Fußböden und die damit
verbundene Auswahl von Fußböden für Arbeitsbereiche mit Auftreten von Nässe nach
DIN 51130, BGR 181 und ASR 1.5 nicht praxisgerecht ist. Fußböden, die in Verbindung
mit Nässe als unsicher und kritisch zu bewerten sind, dürfen derzeit in Arbeitsbereichen
verlegt werden und führen zu einer erhöhten Gefährdung des Ausgleitens beim Gehen.
Ebenso ist der umgekehrte Fall möglich, dass Fußböden, die als sicher zu bewerten sind,
nicht die für Nassbereiche erforderliche Bewertungsgruppe gemäß BGR 181erreichen.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
96
Abbildung 43: Regressionsrechnung Normrangfolgen Fußböden zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
97
Alternative Prüfverfahren, die mit dem Zwischenmedium Wasser messen, sollten eine
bessere Übereinstimmung zwischen Norm- und Praxisrangfolgen erwarten lassen. Trotz
des praxisgerechteren Prüfmediums weisen auch die normativen Verfahren mit dem
Gleitmessgerät nach DIN 51131 und dem Pendelmessgerät (u.a. CEN/TS 16165) keine
praxisgerechte Bewertung von Fußböden bei Nässe auf (Teile B bis D der Abbildung 43).
Folglich sind neben der Nichteignung als Baumusterprüfverfahren auch die
Prüfbedingungen und Bewertungsmethodiken der BGI / GUV-I 8687 „Bewertung der
Rutschgefahr unter Betriebsbedingungen“ sowie die Prüfung mit dem Pendelmessgerät in
Arbeitsbereichen (z.B. gem. UKSRG) in Frage zu stellen.
4.4.2.3 Vergleiche zur Praxisrangfolge Fußböden Öl
Abbildung 44 zeigt die Regressionsrechnungen der Praxisrangfolge von Fußböden bei
Auftreten von Öl im Vergleich zu vier Normrangfolgen von Fußböden. Die Prüfung und
Bewertung nach dem R-Gruppen-Konzept erfüllt die Bewertungskriterien (vgl. Teil A der
Abbildung 44) und weist eine hohe Übertragbarkeit zwischen Norm- und Praxisrangfolge
auf. Die Interpretation aus Kapitel 4.3.4 wird damit rechnerisch bestätigt. Folglich ist das
derzeit in Deutschland angewendete Verfahren als praxistauglich zu bewerten und für die
Prüfung, Bewertung und Auswahl von Fußböden für Arbeitsbereiche, in denen
hochviskose Zwischenmedien auftreten, geeignet.
Die Ergebnisse des Prüfverfahrens nach DIN 51131 (Gleitmessgerät, SBR-Gleiter, NaLS-
Wasser 0,1%; vgl. Teil B der Abbildung 44) weisen keine Übertragbarkeit zu dem
rutschhemmenden Potential von Fußböden in praktischen Situationen auf.
Differenzierter zu betrachten sind die Regressionsrechnungen der Praxisrangfolge
Fußböden Öl zu den Normrangfolgen, die auf den Ergebnissen mit dem Pendelprüfgerät
und den Gleitermaterialien Slider 55 und Slider 96 basieren. Die Korrelationskoeffizienten
erfüllen das zugehörige Bewertungskriterium, die Streuungen der Werte von der
Regressionsgeraden sind als zu hoch einzustufen. Insgesamt ist es verwunderlich, dass
die chemisch-physikalischen Reibungsvorgänge der mit dem Zwischenmedium Öl
ermittelten Praxisrangfolge durch ein Prüfverfahren mit dem Zwischenmedium Wasser
abgebildet werden, zumal eine Übertragbarkeit bei gleichem Zwischenmedium (Wasser)
nicht vorhanden ist. Es ist nicht bekannt, ob der Übertragbarkeit eine physikalisch
begründete Systematik zu Grunde liegt oder ob sie auf einem zufälligen Phänomen
beruht. Eine mögliche Begründung ist, dass durch die Kombination von hoher
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
98
Prüfgeschwindigkeit mit dem Zwischenmedium Wasser ein ähnliches Verhalten wie bei
niedriger Prüfgeschwindigkeit mit dem Zwischenmedium Öl auftritt.
Abbildung 44: Regressionsrechnung Normrangfolgen Fußböden zur Praxisrangfolge Fußböden Öl
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
99
Es stellt sich somit die Frage, ob das Pendelprüfverfahren mit Wasser zur Bewertung von
Fußböden in öligen Bereichen herangezogen werden kann. Dagegen sprechen die
folgenden Argumente:
- Die Pendelprüfverfahren bewerten bei gleichem Zwischenmedium die Fußböden
nicht praxisgerecht.
- Die Streuungen der Werte von der Regressionsgeraden sind erhöht.
- Es können mit dem Pendelmessgerät keine profilierten Fußböden gemessen
werden, die in Arbeitsbereichen mit Auftreten von Öl verstärkt eingesetzt werden.
- Die Eignung von Slider 96 als Referenzmaterial ist in Frage zu stellen
(WETZEL ET.AL. 2010).
Abbildung 45: Regressionsrechnung: Normrangfolge prEN 15673-1 zu Praxisrangfolgen Fußböden
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
100
Das Prüfverfahren nach prEN 15673-1 (zurückgezogen) verwendet zur Prüfung von
Fußböden das Begehungsverfahren der Schiefen Ebene, einen Sportschuh mit einer
vollflächigen Sohle aus dem Material Slider 96 und das Zwischenmedium NaLS-
Wasser 0,1%. Abbildung 48 zeigt die Regressionsrechnung dieser Normrangfolge zu den
Praxisrangfolgen von Fußböden für Wasser und Öl. Eine Übertragbarkeit zwischen beiden
Praxisrangfolgen und dieser Normrangfolge ist nicht gegeben. Das Begehungsverfahren
der Schiefen Ebene ist praxisgerechter als das Pendelprüfverfahren, da die Kontaktfläche
und der Gang der Prüfperson praktischen Situationen entsprechen. Zusammen mit o.g.
Argumenten wird daraus geschlossen, dass das Pendelprüfverfahren nach CEN/TS 16165
nicht als Baumusterprüfverfahren von Fußböden für ölige Arbeitsbereiche geeignet ist.
Eignung von Slider 96 als Referenzmaterial zur Bewertung von Fußböden
In diesem Zusammenhang bietet sich ein Exkurs an, da Zweifel an der Eignung von
Slider 96 als Referenzmaterial bestehen (WETZEL ET.AL. 2010). Diese Untersuchungen
bestätigen die Ergebnisse, dass in Abhängigkeit des Fußbodens bzw. des
Fußbodenmaterials ein Schuh mit der Sohle aus Slider 96 innerhalb einer Reihe von
Schuhen sowohl im obersten, als auch im untersten Bereich der rutschhemmenden
Qualitäten von Schuhen liegen kann. Abbildung 46 zeigt Lageparameter von 102 Schuhen
in einer Messreihe auf ausgewählten Fußböden mittels Box-Plot-Diagrammen54. Der rot
markierte Punkt zeigt die Lage des Schuhs mit Slider 96-Sohle. In 11 der 14 ausgewählten
Messreihen liegt der Wert dieses Schuhs deutlich außerhalb der Spannweite der Schuhe
und bewertet die Fußböden zu hoch. In drei Fällen liegt er im unteren Bereich der
Spannweite und führt zu einer schlechten Bewertung der Fußböden. Ein Referenzschuh
zur Prüfung von Fußböden sollte innerhalb der Spannweite von Schuhen immer in einem
ähnlichen Bereich liegen, damit eine vergleichbare Bewertung gewährleistet ist. Slider 96
ist aufgrund des besonderen und abweichenden Verhaltens nicht zur Verwendung als
Referenzmaterial in der Fußbodenprüfung geeignet.
54 Anstatt des Medians wird der Mittelwert verwendet.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
101
Abbildung 46: Lage des Gleiters Slider 96 innerhalb ausgewählter Messreihen
4.4.2.4 Vergleich von Norm- und Praxisrangfolgen - Schuhe
Die Normrangfolgen von Schuhen ergeben sich aus den Ergebnissen der maschinellen
Prüfung von Sicherheitsschuhen nach DIN EN ISO 13287 in den zwei Prüfkombinationen
Keramikfliese / NaLS-Wasser 0,5% und Stahlboden / Glycerin. Jede der zu erreichenden
Kennzeichnung SRA, SRB und SRC berechtigt zur Bereitstellung des Schuhs auf dem
Markt, Empfehlungen für Einsatzbereiche sind aber nicht verfügbar. Folglich kann ein
Schuh mit der Kennzeichnung SRB, der ausschließlich die Prüfkombination Stahl /
Glycerin bestanden hat, auch in Arbeitsbereichen mit Nässe eingesetzt werden. Aus
diesem Grund werden beide Normrangfolgen jeweils mit der Praxisrangfolge von Schuhen
für Wasser und Öl verglichen.
Der Vergleich der Normrangfolgen von Schuhen mit der Praxisrangfolge von Schuhen in
Verbindung mit Nässe ist in Abbildung 47 dargestellt. Es wird deutlich, dass die
Ergebnisse der Prüfkombination Keramikfliese / Wasser eine gute Übertragbarkeit auf das
rutschhemmende Potential in praktischen Situationen aufweisen. Das Prüfverfahren wird
somit als praxisgerecht eingestuft. Im Gegensatz dazu ist die Übertragbarkeit mit der
Prüfkombination Stahlboden / Glycerin nicht gegeben.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
102
Abbildung 47: Regressionsrechnung Normrangfolgen Schuhe zur Praxisrangfolge Schuhe Wasser
Abbildung 48: Regressionsrechnung Normrangfolgen Schuhe zur Praxisrangfolge Schuhe Öl
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
103
Abbildung 48 beinhaltet den Vergleich der Normrangfolgen von Schuhen mit der
Praxisrangfolge von Schuhen in Verbindung mit Öl. Beide Regressionsanalysen und somit
beide Prüfkombinationen erfüllen nicht die Kriterien für eine gute Übertragbarkeit. Die
Prüfkombination Keramikfliese / Wasser zeigt Tendenzen einer Übertragbarkeit. Dies
bedeutet, dass Schuhe, die in der Baumusterprüfung mit Wasser ein gutes Ergebnis
erzielt haben, tendenziell auch in öligen Situationen ein höheres rutschhemmendes
Potential aufweisen.
4.5 Verschleiß von Fußböden
Systematische Veränderungen der untersuchten Fußböden durch die Messungen wurden
unter der Thematik Messunsicherheit in Kapitel 4.2.2.2 betrachtet. In diesem Abschnitt
erfolgt eine qualitative und quantitative Auswertung der Verschleißerscheinungen von
Fußböden. Die Berechnungen beziehen sich ausschließlich auf den Vorverschleiß durch
50 Einzelmessungen mit demselben Sicherheitsschuh (Beispiele in Abbildung 49), ein
weiterer Verschleiß während der Messreihe mit Schuhen ist in vielen Fällen zusätzlich zu
beobachten.
Untersuchungen des Verschleißverhaltens in realen Arbeitsbereichen sind nicht bekannt.
Es wird davon ausgegangen, dass die Beanspruchung von Fußböden durch Begehen,
„schlurfenden“ Gang, geschobene Gegenstände, Benutzung von Flurförderfahrzeugen
und Ähnlichem mit der Beanspruchung durch das Prüfverfahren FST vergleichbar ist.
Ähnliche Erscheinungen treten auch bei Messungen mit dem Begehungsverfahren Schiefe
Ebene auf.
Abbildung 49: Vorverschleiß von Fußböden - Beispiele
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
104
Abbildung 50 zeigt eine prozentuale Häufigkeitsverteilung von Verschleißerscheinungen
der untersuchten Fußböden. Aufgrund des unterschiedlich rutschhemmenden Potentials
wird der Verschleiß prozentual angegeben und nach Kategorien ausgezählt. Etwa 10%
der untersuchten Fußböden zeigen eine Erhöhung der Werte, das heißt, dass sich das
rutschhemmende Potential im Gebrauch verbessert. Die restlichen 90% weisen eine
Verschlechterung der rutschhemmenden Eigenschaften im Vergleich zum Neuzustand
auf. Bei ca. der Hälfte aller untersuchten Bodenbeläge ist die Verringerung des
rutschhemmenden Potentials größer als 10%.
Das Verschleißverhalten wird im Rahmen der nationalen und EG-Baumusterprüfungen
von Fußböden nicht ausreichend berücksichtigt. Es ist möglich, dass ein Bodenbelag
bereits nach kurzer Nutzungsdauer nicht mehr den gewünschten Anforderungen genügt.
Es sollten Verfahren zur Herstellung eines definierten Verschleißes in die
Baumusterprüfungen aufgenommen werden. Zusätzlich zur Baumusterprüfung ist ein
praxisgerechtes mobiles Prüf- und Bewertungsverfahren für Vor-Ort-Messungen
notwendig.
Abbildung 50: Häufigkeiten von Verschleißerscheinungen
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
105
4.6 Vergleich von Sicherheitsschuhen mit Straßenschuhen
Die Schuhe der Untersuchung umfassen sowohl als PSA auf dem Markt bereitgestellte
Sicherheitsschuhe als auch Straßenschuhe. Aufgrund des zu erwartenden differierenden
rutschhemmenden Potentials dieser Produktgruppen ist ein Vergleich von Interesse.
In Anhang 5 sind die Mittelwerte und Spannweiten von Sicherheits- und Straßenschuhen
für jeden untersuchten Fußboden im Vergleich dargestellt. Die Versuche zeigen, dass im
Durchschnitt Sicherheitsschuhe mit dem Zwischenmedium Wasser ∆µWasser = 0,07 und mit
dem Zwischenmedium Öl ∆µÖl = 0,10 höhere Reibungswerte erreichen. Sicherheitsschuhe
liegen insgesamt auf einem höheren Niveau und die Beträge der Spannweiten sind etwa
gleich groß. Die Folgerung, dass ein Sicherheitsschuh immer ein höheres
rutschhemmendes Potential aufweist, ist unzulässig. Es gibt Straßenschuhe auf dem
Markt, die auf dem Niveau guter Sicherheitsschuhe liegen, ebenso wie Sicherheitsschuhe
die unter dem durchschnittlichen Niveau von Straßenschuhen liegen.
Abbildung 51: Gefährdungssituationen bei der Verwendung von Sicherheits- und Straßenschuhen
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
106
Die durchschnittliche Differenz beider Produktgruppen scheint auf den ersten Blick nicht
sehr hoch zu sein, insbesondere wenn man die Anstrengungen der Hersteller von
Sicherheitsschuhen55 berücksichtigt. Eine genauere Betrachtung zeigt, dass die
durchschnittliche Differenz zum einen etwa ein Drittel bis zur Hälfte des durchschnittlichen
Anforderungsquotienten des gehenden Menschen ausmacht und zum anderen bezogen
auf das Bewertungskonzept einen deutlichen Schritt zu einem höheren Sicherheitsniveau
darstellt. Dies kommt insbesondere in der Häufigkeitsverteilung von
Gefährdungssituationen, dargestellt in Abbildung 51, zum Ausdruck. In Arbeitsbereichen
treten bei der Verwendung von Sicherheitsschuhen deutlich weniger kritische und
unsichere Situationen auf als bei der Verwendung von Straßenschuhen.
Da die Verwendung von Sicherheitsschuhen das Sicherheitsniveau in Bezug auf
Ausgleitunfälle erhöht, ließen die gleichen Mindestanforderungen an das rutschhemmende
Potential von Straßenschuhen demnach ein höheres Sicherheitsniveau erwarten und sind
aus sicherheitstechnischer Sicht angezeigt.
4.7 Übertragbarkeit von Prüfverfahren
Die Übertragbarkeit von Prüfverfahren ist ein stetig diskutiertes Thema in den fachlichen
Ausschüssen. Insbesondere soll eine Verbindung von stationären Baumusterprüfverfahren
(z.B. Schiefe Ebene, maschinelles Prüfverfahren) zu mobilen Messverfahren für Vor-Ort-
Messungen hergestellt werden.
Tabelle 17 und Abbildung 52 beinhalten einen qualitativen (Korrelationskoeffizienten) und
quantitativen (absolute Messwerte) Vergleich der Prüfverfahren SE, GMG und FST mit
dem Prüfschuh Picasso resp. dem Prüfschuh Leipzig V73SP und dem Zwischenmedium
Motoröl. Die Korrelationskoeffizienten sind hoch und weisen auf eine gute Übertragbarkeit.
Im absoluten Vergleich fällt auf, dass Fußböden mit höheren Akzeptanzwinkeln von den
Prüfverfahren FST und GMG tendenziell etwas schlechter bewertet werden.
Tabelle 18 und Abbildung 53 beinhalten den Vergleich der Messgeräte für das
Gleitermaterial „StarLP“ (vgl. auch Kapitel 5.1.2) und dem Zwischenmedium NaLS-Wasser
0,1%. Tendenziell werden die Fußböden ähnlich bewertet, allerdings ist die Streuung der
Messwerte erhöht. Abweichungen bis zu ∆µ = 0,2 haben zur Konsequenz, dass Fußböden
mit einem Laborverfahren und einem mobilen Messgerät unterschiedliche bewertet und
ggf. klassifiziert werden.
55 Aussagen im persönlichen Gespräch mit Herstellern von Sicherheitsschuhen im Rahmen des For-schungsprojektes „Rutschhemmungsmatrix“ auf Fachmessen und in Normungsgremien.
Kapitel 4: Bewertung und Auswertung der Ergebnisse
107
Tabelle 17: Übertragbarkeit Prüfverfahren (Picasso / Öl) - Korrelation
Abbildung 52: Übertragbarkeit Prüfverfahren (Picasso / Öl) – absolut
Tabelle 18: Übertragbarkeit Prüfverfahren (StarLP / Wasser) – Korrelation
Abbildung 53: Übertragbarkeit Prüfverfahren (StarLP / Wasser) - absolut
SE_Picasso FST_Picasso GMG_V73 FST_LeipzigSP Praxisrangfolge
Anzahl n = 90 n = 84 n = 86 n = 89 n = 90
SE_Picasso n = 90 r = 1 r = 0,942 r = 0,926 r = 0,935 r = 0,901
FST_Picasso n = 84 r = 1 r = 0,918 r = 0,984 r = 0,948
GMG_V73 n = 86 r = 1 r = 0,913 r = 0,867
FST_LeipzigSP n = 89 r = 1 r = 0,971
Praxisrangfolge n = 90 r = 1
Übertragbarkeit Prüfverfahren: Picasso / Leipzig / V73, Öl
FST Schiefe Ebene GMG Praxisrangfolge
Anzahl n = 83 n = 86 n = 85 n = 89
FST n = 83 r = 1 r = 0,9 r = 0,838 r = 0,954
Schiefe Ebene n = 86 r = 1 r = 0,759 r = 0,895
GMG n = 85 r = 1 r = 0,907
Praxisrangfolge n = 89 r = 1
Übertragbarkeit Prüfverfahren: S&G StarLP333 crepe, 0,1% NaLS-Wasser
Kapitel 5: Gestaltung
108
5 Gestaltung
Die Analyse und Bewertung der IST-Situation haben u.a. die Anteile kritischer praktischer
Situationen und Defizite in den Verfahren zur Baumusterprüfung von Fußböden und
Schuhen aufgezeigt. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchungen werden im
Folgenden dazu genutzt, Gestaltungslösungen zu erarbeiten. Die Zielstellungen sind
hierbei, Vorschläge für valide Baumusterprüfverfahren zu erarbeiten, die Abhängigkeit der
Gefährdung von den rutschhemmenden Potentialen der Produkte Schuhe und Fußböden
zu beschreiben, daraus das Präventionsinstrument „Rutschhemmungsmatrix“ zu
entwickeln und abschließend die Zusammenhänge von Reibung mit Produkteigenschaften
zu spezifizieren.
5.1 Eruierung valider Baumusterprüfungen
Die Praxisrangfolgen für Fußböden Öl und Schuhe Wasser werden durch die
entsprechenden normativen Prüfungen valide abgebildet (vgl. Kapitel 4.4.2). Eine
alternative Gestaltungslösung ist für diese Praxisrangfolgen nicht notwendig.
Fußbodenprodukte für Arbeitsbereiche mit Nässe und Schuhprodukte für den Einsatz in
öligen Bereichen werden derzeit durch die Baumusterprüfungen nicht praxisgerecht
bewertet und erfordern eine alternative Prüfung. Ursächlich sind neben der Verwendung
praxisfremder Zwischenmedien die jeweiligen Referenzmaterialien (Referenzschuh für die
Fußbodenprüfung; Referenzboden für die Schuhprüfung).
5.1.1 Anforderungen an Referenzmaterialien
Ein Referenzmaterial ist ein „Material oder eine Substanz von ausreichender Homogenität,
von dem bzw. der ein oder mehrere Merkmalwerte so genau festgelegt sind, dass sie zur
[…] Zuweisung von Stoffwerten verwendet werden“ [ISO GUIDE 30]. Ein Referenzmaterial
für die Prüfung rutschhemmender Eigenschaften muss technischen und
wissenschaftlichen Kriterien genügen, um langfristig eine valide Bewertung von
Fußboden- und Schuhprodukten zu gewährleisten. Diese Kriterien sind:
1.) Richtigkeit, Validität, hier: Abbildung der Praxisrangfolge,
2.) Homogenität
a. langfristige Verfügbarkeit,
Kapitel 5: Gestaltung
109
b. gleichbleibende Eigenschaften und Beständigkeit gegen Alterung,
c. Möglichkeit der Überprüfung / Kalibrierung, Definition von
Ausschlusskriterien,
d. Beständigkeit gegen Medien (hier insb. NaLS-Lösung bzw. Motoröl),
e. Beständigkeit gegen Verschleiß (z.B. Abrieb),
f. Beschreibbarkeit der erforderlichen Konditionierung,
g. Nachweis der Eignung in einem Ringversuch,
h. Nutzung in bzw. Übertragbarkeit zwischen verschiedenen Prüfverfahren,
3.) Bezugsquelle, langfristige Verfügbarkeit und Preis
Bei den im Folgenden vorgestellten Vorschlägen für Referenzmaterialien liegt der Fokus
auf der Validität. Die weiteren Anforderungen werden bei den Vorschlägen für alternative
Referenzmaterialien weitestgehend berücksichtigt, aber im Folgenden nicht ausführlich
betrachtet. Prinzipiell schwierig ist die Festlegung von Kalibrierverfahren und
Toleranzintervallen für die Referenzmaterialien. Diese Ermittlung und Festlegung sollte in
weiteren Untersuchungen und insbesondere durch umfangreichere Ringversuche unter
Beteiligung verschiedener Labore erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nur ein
Ringversuch mit fünf ausgewählten Prüflaboratorien durchgeführt.
5.1.2 Eruierung valider Referenzmaterialien und Prüfverfahren
Die Methodik zur Eruierung valider Referenzmaterialien ist ähnlich wie die Bewertung der
Normrangfolgen aus Kapitel 4.4. Die Praxisrangfolge dient als Bezugsgröße. Diese wird
mittels Regressionsrechnung mit den Messreihen der kombinierten Fußboden-Schuh-
Messung verglichen. Beispielsweise wird die Praxisrangfolge Schuhe Öl mit den
Messreihen auf Fußböden und dem Zwischenmedium Öl verglichen. Die Bodenbeläge, die
die Kriterien für eine gute Übertragbarkeit der Rangfolgen erfüllen, kommen als mögliche
Referenzböden in Frage und können hinsichtlich der weiteren Kriterien für
Referenzmaterialien untersucht werden.
Kapitel 5: Gestaltung
110
Referenzmaterial für die Fußbodenprüfung Wasser
Tabelle 19 zeigt eine Auswahl von Schuhen und die Ergebnisse der Regressionsanalyse
zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser. Die Ergebnisse der Schuhe mit Laufsohlen aus
den genormten Gleitermaterialien SBR-Gummi, Slider 96 und Slider 55 weisen keine gute
Übertragbarkeit zur Praxisrangfolge auf.
Eine gute Übertragbarkeit zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser ist durch den Schuh
S804 gegeben (vgl. Abbildung 54). Das Sohlenmaterial ist strukturiertes Gummi mit der
Bezeichnung „StarLP“56 und als Schusterbedarf im Handel als Plattenware erhältlich. Die
Wuppertaler Herstellerfirma Schomburg & Graf GmbH & Co KG ist einer der
Weltmarktführer in der Entwicklung und Produktion von Gummi-Schuhsohlen,
insbesondere für Sicherheitsschuhe. Innerhalb der Spannweite von Schuhen liegt das
Material „StarLP“ im unteren Bereich und repräsentiert einen durchschnittlich schlechten
Schuh. Dies erlaubt in Verbindung mit dem Zwischenmedium Wasser eine hohe
Differenzierung von Fußböden.57
Beim Material „StarLP“ ist eine langfristige Verfügbarkeit gewährleistet, auch unabhängig
von der Serienproduktion, da ggf. Sonderanfertigungen möglich sind. Abweichungen bei
der Überprüfung unterschiedlicher Chargen sind minimal und vernachlässigbar. Insgesamt
steht mit dem Sohlenmaterial „StarLP“ ein valides, langfristig verfügbares und
gleichbleibendes Referenzmaterial zur Verfügung.
56 Vollständige Bezeichnung „StarLP333crepe“ 57 Ein Referenzschuh mit hohen rutschhemmenden Eigenschaften hat auf unterschiedlichen Bodenbelägen tendenziell erhöhte Reibungswerte. Da Prüfverfahren zum Teil im oberen Bereich begrenzt sind (beispiels-weise Zugkraft des GMG, maximaler Neigungswinkel der Schiefen Ebene), ist bei Fußböden mit hohen rutschhemmenden Eigenschaften mit einem solchen Schuh keine Differenzierung mehr möglich.
Tabelle 19: Eruierung von Referenzmaterialien - Fußbodenprüfung Wasser
Schuh-Nr. MaterialKorrelations-
koeffizientRegressionsgerade
Streuung von der Geraden
S701 SBR-Gummi r = 0,644 y(x) = -0,116 + 0,668x s = 0,116
S750 Slider 96 r = 0,649 y(x) = 0,273 + 0,557x s = 0,096
S751 Slider 55 r = 0,84 y(x) = -0,126 + 1,165x s = 0,11
S804 StarLP r = 0,958 y(x) = -0,142 + 1,176x s = 0,052
Kapitel 5: Gestaltung
111
Prüfverfahren für die Fußbodenprüfung Wasser
Als Prüfverfahren wird der Fußboden- und Schuhtester und das Zwischenmedium NaLS-
Wasser 0,1% verwendet. Es wird als zusätzliche Prüfung von Fußböden für
Arbeitsbereiche mit auftretender Nässe zur derzeitigen Prüfung von Fußböden (ASR 1.5,
BGR 181, DIN 51130) vorgeschlagen.
Vorteilhaft an der Nutzung des maschinellen Prüfverfahrens ist:
- Verwendung des gleichen Prüfverfahrens für Fußboden- und Schuhprüfung,
- einfachere und schnellere Handhabung,
- keine subjektiven Einflüsse durch Prüfpersonen,
- Möglichkeit der Nutzung von Referenzmaterialien der Schuhprüfung als
Kalibriermaterialien in der Fußbodenprüfung und umgekehrt.
Abbildung 54: Mögliches Referenzmaterial "StarLP"
Kapitel 5: Gestaltung
112
Nachteilig ist, dass Fußböden mit scharfkantigen Einstreuungen oder starken
Profilierungen nicht mit der Prüfmaschine geprüft werden können. Alternativ können
sowohl das Begehungsverfahren Schiefe Ebene und das Gleitmessgerät verwendet
werden, da beide Verfahren in Verbindung mit dem Referenzmaterial „StarLP“ und NaLS-
Wasser 0,1% eine ähnlich gute Übertragbarkeit zur Praxisrangfolge haben (vgl. Abbildung
55).58
Prüfverfahren und Referenzmaterial für die Schuhprüfung Öl
Für die Prüfung von Schuhen für den Einsatz in öligen Arbeitsbereichen wird weiterhin das
maschinelle Prüfverfahren inkl. der Prüfparameter nach DIN EN ISO 13287 empfohlen.
Anstelle der Prüfkombination Stahl / Glycerin wird als Prüfmedium Motoröl der Viskosität
SAE 10W-30 und einer der beiden alternativ möglichen Referenzböden vorgeschlagen:
- Standardbelag II (St-II): keramische Fliese, wird eingesetzt als Kalibrierboden in der
Prüfung von Fußböden nach DIN 51130 (vgl. Abbildung 56);
58 Bestimmt wird die Übertragbarkeit unterschiedlicher Prüfverfahren mit dem Gleitermaterial „StarLP“ zur Praxisrangfolge und nicht die Übertragbarkeit der Prüfverfahren untereinander.
Abbildung 55: Regressionsrechnung PRF-Fußböden-Wasser zu den Prüfverfahren SE und GMG mit dem Gleitermaterial „StarLP“
Kapitel 5: Gestaltung
113
- Eurotile II: keramische Fliese, Referenzfliese für die Schuhprüfung Wasser, bereits
in DIN EN ISO 13287 genormt, Verfügbarkeit59 (vgl. Abbildung 56).
Abbildung 57: Regressionsrechnung Praxisrangfolge Schuhe Öl zu alternativen Referenzmaterialien
59 Die Produktion einer neuen Charge wird zur Zeit im zuständigen Normausschuss CEN TC 161 WG3 dis-kutiert. Eine entsprechende Vergleichsprüfung der Chargen steht noch aus.
Abbildung 56: Keramikfliesen Standardbelag II und Eurotile 2
Kapitel 5: Gestaltung
114
Beide Materialien sind bereits normativ festgelegt, werden im Rahmen von
Reibungsprüfungen verwendet und weisen eine gute Übertragbarkeit zur Praxisrangfolge
Schuhe Öl auf (vgl. Regressionsrechnungen in Abbildung 57).
5.1.3 Ringversuch mit alternativen Referenzmaterialien
Im Rahmen eines europäischen Ringversuches mit fünf Prüflaboratorien wurde die
Reliabilität der alternativen Prüfverfahren und Referenzmaterialien überprüft60. Die Prüfung
der rutschhemmenden Eigenschaften eines Produktes sollte in verschiedenen Laboren
unter gleichen Bedingungen ablaufen und zu gleichen Ergebnissen und Bewertungen
führen. Tatsächlich resultieren Variationen innerhalb eines Referenzmaterials in
unterschiedlichen Ergebnissen und Bewertungen von Produkten.
Der Ringversuch wurde gemäß DIN ISO 5725-2 durchgeführt. Als Messverfahren kam das
maschinelle Prüfverfahren nach DIN EN ISO 13287 zum Einsatz. Zwei der fünf
Laboratorien verwenden eine baugleiche Prüfmaschine, folglich stehen Ergebnisse von
vier verschiedenen normgerechten Ausführungen zur Verfügung.
Materialien für die Vergleichsmessungen von Fußböden (Wasser):
- Referenzschuh „StarLP“, S82061
- Zwischenmedium: NaLS-Wasser 0,1%
- Prüfbodenbeläge:
o F801: Keramikfliese, raue Oberflächer
o F802: Keramikfliese, glatte Oberfläche
o F803: Spaltklinker, raue Oberfläche
o F804: PVC-Fußboden, glatte Oberfläche
Materialien für die Vergleichsmessungen von Schuhen:
- Referenzboden Eurotile II (gem. DIN EN ISO 13287), F717,
- Zwischenmedium: Motoröl SAE 10W-30,
60 Sollten die Vorschläge dieser Arbeit im Rahmen der Regelsetzung und Normung Berücksichtigung finden, sind umfangreichere Untersuchen und Ringversuche notwendig. 61 Der Schuh S820 entspricht dem Schuh S804. Beide sind mit dem Material „StarLP“ ausgestattet. Der Un-terschied liegt in der Produktionscharge des StarLP-Materials begründet.
Kapitel 5: Gestaltung
115
- Prüfschuhe:
o S821: Sicherheitsschuh 1, Gummi-Laufsohle,
o S822: Sicherheitsschuh 2, PU-Laufsohle,
o S823: Straßenschuh 1, TR-Laufsohle,
o S824: Straßenschuh 2, Gummi-Laufsohle.
Tabelle 20: Ergebnisse des Ringversuches mit alternativen Referenzmaterialien
Die Ergebnisse des Ringversuches sind in Tabelle 20 zusammengefasst. Für jede
Prüfkombination wurden 2 Messreihen mit je 5 Einzelmessungen durchgeführt, Mittelwert
und Standardabweichung für jedes Labor sowie Mittelwert, Wiederholstandardabweichung
Labor i 1 2 3 4 5
Mit
telw
ert
Wie
der
ho
l-st
and
ard
abw
eich
un
g
Ver
gle
ich
s-st
and
ard
abw
eich
un
g
F801 S820 0,1% NaLS Mittelwert Labor i 0,45 0,48 0,51 0,52 0,45
Keramik 1 StarLP Standardabweichung Labor i 0,035 0,019 0,042 0,007 0,023
F802 S820 0,1% NaLS Mittelwert Labor i 0,18 0,23 0,19 0,18 0,20
Keramik 2 StarLP Standardabweichung Labor i 0,007 0,016 0,013 0,000 0,012
F803 S820 0,1% NaLS Mittelwert Labor i 0,42 0,40 0,43 0,41 0,48
Klinker StarLP Standardabweichung Labor i 0,007 0,008 0,006 0,007 0,002
F804 S820 0,1% NaLS Mittelwert Labor i 0,22 0,24 0,31 0,20 0,27
PVC StarLP Standardabweichung Labor i 0,028 0,006 0,011 0,007 0,009
F717 S821 SAE 10W-30 Mittelwert Labor i 0,19 0,22 0,17 0,20 0,19
Eurotile II Sicherheitsschuh 1 Standardabweichung Labor i 0,000 0,003 0,001 0,021 0,004
F717 S822 SAE 10W-30 Mittelwert Labor i 0,27 0,29 0,29 0,31 0,29
Eurotile II Sicherheitsschuh 2 Standardabweichung Labor i 0,007 0,002 0,007 0,007 0,004
F717 S823 SAE 10W-30 Mittelwert Labor i 0,12 0,12 0,10 0,11 0,10
Eurotile II Freizeit 1 Standardabweichung Labor i 0,007 0,006 0,003 0,000 0,008
F717 S824 SAE 10W-30 Mittelwert Labor i 0,12 0,13 0,14 0,11 0,11
Eurotile II Freizeit 2 Standardabweichung Labor i 0,007 0,011 0,001 0,000 0,011
0,48
0,19
0,43
0,026 0,024
0,011 0,018
0,006 0,033
0,006 0,014
0,005 0,007
0,25 0,015 0,042
0,008 0,011
Fuß
bode
nprü
fung
, P
rüfm
asch
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gem
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SO
132
87
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m.
DIN
EN
IS
O 1
3287
Ref
eren
zbod
en E
urot
ile I
I M
otor
öl S
AE
10W
-30
Gesamt (alle Labore)
0,19
0,29
0,11
0,12
Fußbodenprüfung / Wasser
Schuhprüfung / Öl
0,010 0,016
Kapitel 5: Gestaltung
116
und Vergleichsstandardabweichung für alle Labore ermittelt. Die Prüfung von Fußböden
weist Vergleichsstandardabweichungen zwischen s = 0,018 und s = 0,042 auf. Im
Vergleich zu den letzten Ringversuchsergebnissen mit dem maschinellen Prüfverfahren
(vgl. DOKUMENT N154) sind die Abweichungen als niedrig einzustufen, wobei eine
Verbesserung der Präzision angestrebt werden sollte. Des Weiteren können
Verschleißerscheinungen der Fußböden nicht ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse
der Schuhprüfung mit Motoröl zeigen eine gute Reliabilität des vorgeschlagenen
Prüfverfahrens, eine geringe Spannweite der Ergebnisse und geringe
Vergleichsstandardabweichungen.
5.1.4 Definition von Wuppertaler Rangfolgen
Die weitere Auswertung bezieht sich auf die Ergebnisse mit den vorgeschlagenen
alternativen Baumusterprüfverfahren. Zur Vereinfachung wird analog zu der Terminologie
der „Normrangfolge“ und „Praxisrangfolge“ der Begriff „Wuppertaler Rangfolge“ (WRF)
eingeführt. Da die Praxisrangfolge keine Messgröße, sondern eine rechnerisch statistische
Vergleichsgröße ist, wird die „Wuppertaler Rangfolge“ eines Produktes unter Angabe des
Zwischenmediums definiert als Spezifikation von Prüfverfahren, Prüfparametern und
Referenzmaterialien, deren Ergebnis die Praxisrangfolge des Produktes abbilden. Jeder
der vier ermittelten Praxisrangfolgen wird somit eine Wuppertaler Rangfolge zugeordnet,
die das jeweilige rutschhemmende Potential in praktischen Situationen valide messbar
macht:
- Praxisrangfolge Fußböden Wasser Wuppertaler Rangfolge Fußböden Wasser,
- Praxisrangfolge Schuhe Wasser Wuppertaler Rangfolge Schuhe Wasser,
- Praxisrangfolge Fußböden Öl Wuppertaler Rangfolge Fußböden Öl,
- Praxisrangfolge Schuhe Öl Wuppertaler Rangfolge Schuhe Öl.
Kapitel 5: Gestaltung
117
Tabelle 21: Übersicht Wuppertaler Rangfolgen
Die Praxisrangfolgen Fußböden Öl und Schuhe Wasser werden durch die normativen
Baumusterprüfungen bereits abgebildet. Die Wuppertaler Rangfolge ist in diesen Fällen
gleich der Normrangfolge. Die Wuppertaler Rangfolgen für Fußböden Wasser und Schuhe
Öl entsprechen den eruierten alternativen Baumusterprüfungen. Die Wuppertaler
Rangfolgen sind in Tabelle 21 zusammengefasst.
Wuppertaler Rangfolge (WRF)Abkürzung
Beschreibung
WRF_Fußböden_Wasser
Rangfolge von Fußböden in Verbindung mit Wasser / Nässe, ermittelt mit:- maschinelles Prüfverfahren gem. DIN EN ISO 13287- Prüfparamter nach DIN EN ISO 13287- Winkelstellung des Schuhs: 0° / ebenes Vorwärtsgleiten- Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,1%- Referenzschuh mit Sohle aus "StarLP"
WRF_Fußböden_Öl
Rangfolge von Fußböden in Verbindung mit Öl, ermittelt mit:- Prüfverfahren, Prüfparameter und Referenzmaterialien nach DIN 51130, BGR 181 und ASR 1.5- Begehungsverfahren Schiefe Ebene- Zwischenmedium Motoröl SAE 10W-30- Referenzschuh Picasso, Uves Athletic oder LeipzigV73SP
WRF_Schuhe_Wasser
Rangfolge von Schuhen Verbindung mit Wasser / Nässe, ermittelt mit:- Prüfverfahren, Prüfparameter und Referenzmaterialien nach DIN EN ISO 13287, Prüfkombination Keramikfliese / Wasser- maschinelles Prüfverfahren- Winkelstellung des Schuhs: 0° / ebenes Vorwärtsgleiten- Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,5%- Referenzboden Eurotile 2
WRF_Schuhe_Öl
Rangfolge von Schuhen in Verbindung mit Öl, ermittelt mit:- Prüfverfahren und Prüfparameter nach DIN EN ISO 13287, - maschinelles Prüfverfahren- Winkelstellung des Schuhs: 0° / ebenes Vorwärtsgleiten- Zwischenmedium Motoröl SAE 10W-30- Referenzboden St-II oder Eurotile 2
Kapitel 5: Gestaltung
118
5.2 Statistisches Gefährdungsmodell
5.2.1 Zielstellung
Die Gefährdung Ausgleiten beim Gehen hängt gemäß dem Arbeitssystem-Modell von dem
Gefährdungspotential (hazard) der benutzten Produkte Fußboden und Schuh, den
gegebenen Umgebungsbindungen resp. Zwischenmedien und der Exposition durch den
gehenden Menschen mit seinem gangbedingten Anforderungsquotienten ab. Eine
Erhöhung der Reibung im System aus Fußboden, Schuh und Zwischenmedium kann
durch die Auswahl von Fußböden und Schuhen mit hohen rutschhemmenden
Eigenschaften als Maßnahme der Substitution bzw. technische Schutzmaßnahme
erfolgen. Die Entwicklung der Wuppertaler Rangfolgen ermöglicht die Beurteilung des
Gefährdungspotentials (hazard) von Fußböden und Schuhen. Die WRF sind als Ergebnis
einer alternativen Baumusterprüfung produktbezogene Kennwerte, die als
Eingangsinformation im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung benutzt werden können.
Zielstellung ist es, die Abhängigkeit der Gefährdung bzw. der Reibung im Reibungssystem
von dem Gefährdungspotential bzw. dem rutschhemmenden Potential von Fußböden und
Schuhen statistisch zu analysieren und in einem mathematischen Modell zu beschreiben.
Dies ermöglicht zum einen bei vorhandenen Produkten eine Beurteilung der Gefährdung,
und zum anderen die Auswahl sicherer Fußboden-Schuh-Kombinationen.
5.2.2 Modellentwicklung
Die Modellentwicklung erfolgt mittels der multivariaten Regressionsrechnung (vgl.
Kapitel 4.1.3).
5.2.2.1 Bestimmung der Einflussgrößen
Gemäß der Zielstellung soll erreicht werden, dass das statistische Gefährdungsmodell die
Abhängigkeit der Reibung von den unabhängigen Variablen der Wuppertaler Rangfolgen
für Fußböden und Schuhe beschreibt. Die Voraussetzung für ein multivariates
Regressionsmodell ist, dass das Modell möglichst alle beschreibenden Einflussgrößen
enthält. Im Rahmen der Untersuchungen wurden produktbezogene Kennwerte und
Parameter gemessen, beispielsweise jeweils 22 Kenngrößen für die Oberflächenrauheit
von Fußböden und Schuhen, produktbezogene Reibungswerte inkl. der Wuppertaler
Rangfolgen, Härte, Profilinformationen und Kontaktflächen. Für das Zwischenmedium
Wasser stehen insgesamt 68 Parameter, für das Zwischenmedium Motoröl 60 Parameter
zur Verfügung.
Kapitel 5: Gestaltung
120
Mit der Software SPSS wurde mittels „automatischer linearer Modellierung“ ausgewertet,
welche der Parameter einen signifikanten Einfluss im Rahmen eines Regressionsmodells
aufweisen. Die jeweils fünf Parameter – für Wasser und Motoröl – mit der größten
Relevanz als Einflussgrößen (Prädiktoren) sind in Abbildung 58 dargestellt. Die Grafiken
zeigen eindrucksvoll, dass die Reibung für beide Zwischenmedien in hohem Maße von
den Parametern der Wuppertaler Rangfolgen für Fußböden und Schuhe abhängig ist.
Weitere Einflussfaktoren und Produktparameter, wie Materialgruppen und
Oberflächenrauheit, zeigen eine niedrige Relevanz zur Spezifizierung des
Regressionsmodells. Diese Aussage lässt unter keinen Umständen die Schlussfolgerung
zu, dass diese Parameter keinen physikalischen Einfluss auf das Reibungssystem haben.
Vielmehr ist festzustellen, dass die produktbezogenen Reibungsgrößen der Wuppertaler
Rangfolgen zur Beschreibung des Modells ausreichen. Die weiteren Größen sind zudem
in den Reibungswerten der Wuppertaler Rangfolgen enthalten. Die Einbindung in das
Regressionsmodell würde nicht oder nur unwesentlich eine genauere Spezifizierung des
Modells bewirken. Zur konkreten Modellspezifizierung werden im Folgenden nur die
Wuppertaler Rangfolgen berücksichtigt und die weiteren Parameter vernachlässigt.
5.2.2.2 Modell-Spezifizierung
Das Modell enthält als Zielgröße bzw. abhängige Variable den Reibungswert µReibung und
zwei unabhängige Variablen, die durch die Reibungswerte der Wuppertaler Rangfolgen für
Fußböden µWRF-Fußboden und Schuh µWRF-Schuh gegeben sind. Sowohl die bisherigen
Analysen als die grafische Auswertung in Abbildung 59 (Messergebnisse (Wasser) sortiert
nach den Wuppertaler Rangfolgen) lassen eine lineare Abhängigkeit des Reibungswertes
von den Werten der Wuppertaler Rangfolge vermuten. Der Ansatz für die Schätzung des
statistischen Gefährdungsmodells lässt sich somit wie folgt formulieren:
μ _ μ _ ß _ μ _ _ (F. 27)
Kapitel 5: Gestaltung
121
Abbildung 59: Messergebnisse Wasser sortiert nach Wuppertaler Rangfolgen
Aus den Messergebnissen der kombinierten Fußboden-Schuh-Messungen sind für jedes
Zwischenmedium ca. 8500 Datensätze62 vorhanden, aus denen mit der Software SPSS
die Regressionskoeffizienten β0, β1 und β2 sowie die Störgröße u berechnet werden
können. Für das Zwischenmedium Wasser ergibt sich das statistische Gefährdungsmodell
zu:
μ _ 0,053 0,764μ _ ß ö _ 0,476 μ _ _ (F. 28)
Die Störgröße u ist normalverteilt mit dem Erwartungswert E(X) = 0 und der
Standardabweichung s = 0,089.
Die Gleichung lässt sich als Regressionsebene im Raum grafisch darstellen (vgl.
Abbildung 60). Die berechnete Reibung kann bei kleinen Werten der WRF aufgrund des
negativen konstanten Gliedes einen negativen Wert annehmen. Da Reibung nicht negativ
sein kann, wird der Definitionsbereich der Modellgleichung auf positive Ergebnisse
beschränkt und negative Ergebnisse gleich null gesetzt.
62 Jeder Datensatz besteht aus dem Wert der Wuppertaler Rangfolge für Fußböden Wasser, dem Wert der Wuppertaler Rangfolge Schuhe Wasser und dem gemessenem Reibungswert der Kombination.
Kapitel 5: Gestaltung
122
Abbildung 60: Regressionsebene des statistischen Gefährdungsmodells Wasser
Abbildung 61: Bewertete Messergebnisse Wasser nach Wuppertaler Rangfolgen
Kapitel 5: Gestaltung
123
Zum Vergleich zur Regressionsebene werden in Abbildung 6163 die Ergebnisse der
Wassermessungen in ähnlicher dreidimensionaler Darstellung gezeigt. Die
Regressionsebene ist die Ebene, die durch die Punktwolke der Messergebnisse verläuft
und ist so gewählt, dass die Abweichungen zwischen berechnetem und gemessenem
Wert minimal werden. Diese Abweichungen sind ein Maß für die Streuung, die nicht durch
das Modell erklärt werden können. Ursächlich für diese Abweichungen können neben der
Messunsicherheit insbesondere die spezifische Interaktion zwischen Materialien sein.
Beispielsweise ist es möglich, dass ein Schuh mit einer Gummi-Laufsohle und ein Schuh
mit einer PU-Laufsohle den gleichen Wert der Wuppertaler Rangfolge haben, aber die real
auftretende Reibung auf einem Industriefußboden unterschiedlich ist. Festzuhalten ist,
dass durch das statistische Gefährdungsmodell eine mathematische Prognose des
Reibungswertes möglich ist. Dies bestätigen die statistischen Tests des
Regressionsmodells:
- Bestimmtheitsmaß R² = 0,735
- Femp = 11852 >> 5,3 = Ftab, Vertrauenswahrscheinlichkeit 99,5%
- Standardfehler s = 0,089
- Konfidenzintervalle der Regressionskoeffizienten, bei einer Vertrauens-
wahrscheinlichkeit von β = 95%
o des konstanten Gliedes: β0 = -0,053 ± 0,008
o der WRF_Fußböden_Wasser: β1 = 0,764 ± 0,016
o der WRF_Schuhe_Wasser: β2 = 0,476 ± 0,009
Mit dem bis hierher entwickelten Modell ist eine Prognose des Reibungswertes in
Abhängigkeit von produktbezogenen Kennwerten möglich. Allerdings ist durch die
Störgröße u die Prognose auf ein Intervall beschränkt, dass mit dem Standardfehler von
s = 0,089 als groß zu bewerten ist. Von sicherheitstechnischem Interesse ist vor allem die
Fragestellung, ob der prognostizierte Wert einer Fußboden-Schuh-Kombination mit einer
bestimmten Wahrscheinlichkeit den gewünschten Wert gem. Bewertungskonzept erreicht.
Dies wird mathematisch über die Störgröße u modelliert, die einer Normalverteilung mit
dem Erwartungswert E(X) = 0 und der Standardabweichung s = 0,089 genügt. Durch
Multiplikation der Standardabweichung mit verschiedenen Quantilen Qα der
Standardnormalverteilung kann das statistische Modell für verschiedene einseitige
63 Da es sich um die Darstellung von Messwerten handelt, sind die Achsen der WRF nicht skaliert
Kapitel 5: Gestaltung
124
Vertrauenswahrscheinlichkeiten bzw. Sicherheitsniveaus spezifiziert werden. Sollen
beispielsweise 90% der real auftretenden Werte über dem prognostiziertem Wert des
Modells liegen, ergibt sich die Störgröße u zu:
, ∙ 1,282 ∙ 0,089 (F. 29)
Es folgt zusammengefasst die Ungleichung des statistischen Gefährdungsmodells:
μ _ 90% 0,167 0,764 μ _ ß ö _ 0,476 μ _ _ (F. 30)
Die Ungleichung besagt, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% der reale
Reibungswert höher ist als der errechnete Wert. Die Betrachtung verschiedener
Sicherheitsniveaus erfolgt in Kapitel 5.2.3.
Grafisch veranschaulicht verschiebt sich die Regressionsebene nach unten (vgl.
Abbildung 62).
Abbildung 62: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) Wasser
Kapitel 5: Gestaltung
125
Zur praktischen Anwendung werden die Berechnungen als Nomogramm (vgl. Abbildung
63) dargestellt, anhand dessen die Bewertungsgruppen abgelesen werden können.
Die blauen Pfeile zeigen die Anwendung des Nomogramms: Ein Schuh mit einem Wert
der WRF Schuhe Wasser von 0,2 erreicht auf einem Fußboden mit dem Wert der WRF
Fußboden Wasser von 0,5 mit 90% Wahrscheinlichkeit einen Reibungswert von µ > 0,30.
Die Anwendung kann in verschiedenen Richtungen erfolgen. Ist in einem Arbeitsbereich
ein Fußboden verlegt, der den Wert von µWRF_Fußböden_Wasser = 0,5 kann durch senkrechte
Projektion ermittelt werden, dass ein Schuh mit mindestens µWRF_Schuhe_Wasser > 0,525
notwendig ist, um mindestens einen Reibungswert von µ = 0,45 zu erreichen.
5.2.3 Berücksichtigung der Messunsicherheit
Die Messungen zur Ermittlung des Wertes der Wuppertaler Rangfolgen und die
kombinierten Fußboden-Schuh-Messungen unterliegen Messunsicherheiten (vgl. Kapitel
3.3 und 4.2). In der Entwicklung des statistischen Gefährdungsmodells wird auf die
rechnerische Berücksichtigung der Messunsicherheit aus folgenden Gründen verzichtet:
Abbildung 63: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) - Nomogramm
Kapitel 5: Gestaltung
126
- Die vorhandene Störgröße resultiert u.a. aus der Messunsicherheit.
- Die Störgröße übersteigt im Betrag die Messunsicherheit und wird durch die
Modellierung der Störgröße ausreichend berücksichtigt.
- Die Messunsicherheiten genügen einer Normalverteilung. Eine Berücksichtigung in
der Berechnung des Modells lassen aufgrund der genügend großen Anzahl an
Beobachtungen keine wesentlichen Änderungen der Spezifikation des statistischen
Gefährdungsmodells erwarten.
5.2.4 Festlegung eines Sicherheitsniveaus
Das statistische Gefährdungsmodell wurde für ein Sicherheitsniveau von 90% berechnet.
Durch die Änderung im Faktor des Quantils der Standardnormalverteilung bei der
Berücksichtigung der Störgröße kann das Modell für verschiedene Sicherheitsniveaus
analog dargestellt werden. Abbildung 64 zeigt eine vergleichende Nomogramm-
Darstellung fünf verschiedener Sicherheitsniveaus (50%; 80%; 90%; 95%; 97,5%).
Abbildung 64: Statistisches Gefährdungsmodell Wasser - Nomogramm verschiedener
Sicherheitsniveaus
Kapitel 5: Gestaltung
127
Die nicht erklärbare Streuung der Werte um die Regressionsebene spiegelt sich im
Abstand der Linien im Nomogramm wieder. Auffällig ist, dass die rote Linie für das
Sicherheitsniveau von 95% nahezu gleich der grünen Linie für ein Sicherheitsniveau von
50% liegt. Wird eine Fußboden-Schuh-Kombination so gewählt, dass sie mit 95%-
Wahrscheinlichkeit einen Wert von mindestens µ = 0,30 erreicht und somit „bedingt sicher“
ist, erreicht diese Kombination zugleich mit 50%-Wahrscheinlichkeit einen Reibungswert
größer µ = 0,45 und wäre folglich als „sicher“ zu bewerten.
Für die weiteren Interpretationen und Berechnungen wird ein Sicherheitsniveau von 90%
gewählt. Da die Auswahl von Produkten derart erfolgen sollte, dass die Kombination in
den „sicheren“ Bereich fällt, wird zusätzlich ein Grad an Sicherheit berücksichtigt. Zudem
sind innerhalb der Festlegungen des Bewertungskonzeptes Sicherheitszuschläge
enthalten.
5.2.5 Validierung des Modells
Das Modell wurde durch weitere empirische Untersuchungen validiert. Dazu wurden
Messergebnisse (n = 277) des bis 2007 im Fachgebiet Sicherheitstechnik /
Arbeitssicherheit der BUW durchgeführten Forschungsprojektes „Übertragbarkeit der
Ergebnisse aus der Prüfung von Sicherheits-, Schutz- und Berufsschuhen nach DIN EN
13287 auf kritische Praxisbedingungen“ genutzt. Für die eingelagerten Produktproben
wurden die Werte der Wuppertaler Rangfolgen gemessen, daraus mit dem statistischen
Gefährdungsmodell die Reibungswerte prognostiziert und mit den Projekt-
Messergebnissen verglichen. Die Differenzen zwischen Mess- und Prognosewert genügen
einer Normalverteilung mit dem Erwartungswert E(X) = -0,02 und einer
Standardabweichung von s = 0,07. Dies entspricht in etwa der Verteilung der Störgrößen
des statistischen Gefährdungsmodells (E(X) = 0, s = 0,089). Bei einem Sicherheitsniveau
von 90% – das bedeutet, dass bei einem Vergleich 90% der Messwerte über dem
Prognosewert liegen sollten – sind 90,4% der Messwerte höher und 9,6% der Messwerte
tiefer als der Prognosewert. Folglich haben die weiteren empirischen Untersuchungen die
Validität des statistischen Gefährdungsmodells bestätigt.
Kapitel 5: Gestaltung
128
5.2.6 Statistisches Gefährdungsmodell für das Zwischenmedium Öl
Das statistische Gefährdungsmodell für das Zwischenmedium Öl wird analog zu dem
Modell für das Zwischenmedium Wasser entwickelt. Im Folgenden sind die wesentlichen
Ergebnisse zusammengefasst.
Die Gleichung des statistischen Gefährdungsmodells Öl ergibt sich zu:
μ _Ö 0,087 0,442μ _ ß ö _Ö 0,838 μ _ _Ö (F. 31)
Die Prüfung der Regressionsfunktion zeigt folgende Ergebnisse:
- Bestimmtheitsmaß R² = 0,728
- Femp = 11410 >> 5,3 = Ftab, Vertrauenswahrscheinlichkeit 99,5%
- Standardfehler s = 0,063
- Konfidenzintervalle der Regressionskoeffizienten, bei einer Vertrauens-
wahrscheinlichkeit von β = 95%
o des konstanten Gliedes: β0 = -0,087 ± 0,005
o der WRF_Fußböden_Öl: β1 = 0,442 ± 0,007
o der WRF_Schuhe_Öl: β2 = 0,838 ± 0,020
Über die Betrachtung und Modellierung der Störgröße u, folgt für ein Sicherheitsniveau
von 90% die Ungleichung des statistischen Gefährdungsmodells Öl, grafisch dargestellt in
Abbildung 65.
μ _Ö 90% 0,168 0,442μ _ ß ö _Ö 0,838 μ _ _Ö (F. 32)
Die zugehörigen Messergebnisse und das Nomogramm beinhalten die Abbildungen 66
und 67. Die Ergebnisse zur Validierung des Modells für das Zwischenmedium Öl
entsprechen mit geringen Abweichungen den Ergebnissen des statistischen
Gefährdungsmodells für Wasser (vgl. Kapitel 5.2.5)
Kapitel 5: Gestaltung
129
Abbildung 65: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) Öl
Abbildung 66: Bewertete Messergebnisse Öl nach Wuppertaler Rangfolgen
Kapitel 5: Gestaltung
131
5.3 Entwicklung der Rutschhemmungsmatrizen
Die Zielstellung ist die Entwicklung einer Handlungshilfe für die Praxis, die von
Gebäudeplanern, Gebäudebetreibern und den Akteuren des betrieblichen Arbeitsschutzes
als einfach anzuwendendes Präventionsinstrument genutzt werden kann.
Das entwickelte statistische Gefährdungsmodell beschreibt die Abhängigkeit der zu
erwartenden Reibung von den Werten der Wuppertaler Rangfolgen. Die
Rutschhemmungsmatrix verallgemeinert das Gefährdungsmodell durch Klassifizierung der
Wuppertaler Rangfolgen und Bewertung der Klassenschnittpunkte hinsichtlich der
Rutschgefährdung. Eine Klassifizierung führt zu einem gewissen Grad an „Unschärfe“, die
allerdings für den betrieblichen Einsatz akzeptabel ist, da die Produktauswahl über eine
Klassenbildung deutlich erleichtert wird.
Im Folgenden werden die Entwicklungen der Rutschhemmungsmatrizen für die
Zwischenmedien Wasser und Öl vorgestellt, die Anwendungsmöglichkeiten erläutert und
die Konsequenzen für den Markt von Fußboden- und Schuhprodukten dargestellt.
5.3.1 Rutschhemmungsmatrix - Wasser
Die Rutschhemmungsmatrix wird auf Grundlage des statistischen Gefährdungsmodells,
der Verteilung der Produkte innerhalb der Wuppertaler Rangfolgen, den Messergebnissen
der Fußboden-Schuh-Kombinationen und unter Berücksichtigung vorhandener,
praxisgerechter Anforderungen aus dem technischen Regelwerk erarbeitet.
Abbildung 68 beinhaltet das Nomogramm des statistischen Gefährdungsmodells für ein
Sicherheitsniveau von 90%. Auf den Achsen sind jeweils die Werte der Wuppertaler
Rangfolgen für die untersuchten Produkte markiert und stellen den Wertebereich
verfügbarer Produkte dar. Die Einteilung der Fußböden und Schuhe erfolgt in jeweils 4
Klassen:
- Fußböden / Schuhe ohne ausreichende Rutschhemmung,
- Fußböden / Schuhe mit ausreichender Rutschhemmung,
- Fußböden / Schuhe mit erhöhter Rutschhemmung,
- Fußböden / Schuhe mit hoher Rutschhemmung.
Die Klassengrenzen zwischen Produkten ohne und mit ausreichend rutschhemmenden
Eigenschaften stellen die Mindestanforderungen dar, die von den Produkten erreicht
werden sollten und sind so gewählt, dass der Klassenschnittpunkt als „bedingt sicher“
Kapitel 5: Gestaltung
132
bewertet wird. Die weiteren Klassen ergeben sich durch Erhöhung der
Mindestanforderung um ∆µ = 0,10.
Liegt ein Feld (Schnittpunkt zweier Klassen) vollständig innerhalb eines
Bewertungsbereiches, ist die Zuordnung des Feldes eindeutig. Schneiden die Geraden
des Nomogramms ein Feld, ist die Zuordnung zu einem Bewertungsbereich nicht
eindeutig. Aus diesem Grund werden zusätzlich die Messergebnisse in die Bewertung der
Klassenschnittpunkte einbezogen. Die Messwerte innerhalb eines Feldes genügen jeweils
einer Normalverteilung. Das α-Quantil Qα gibt den Wert der Verteilungsfunktion an, über
dem (1 – α) Prozent der Werte liegen. Dargestellt sind die 10%-Quantile Q0,1 mit der
Bedeutung, dass 90% der Messwerte dieses Feldes über dem angezeigten Wert liegen.
Abbildung 68: Rutschhemmungsmatrix - Klassifizierung
Kapitel 5: Gestaltung
133
Die Klassifizierung und Bewertung mittels Ampelfarben lassen sich somit als
Rutschhemmungsmatrix darstellen (vgl. Abbildung 69). Für den Übergangsbereich der
Bewertungen „bedingt sicher“ zu „sicher“ werden Farbverläufe eingesetzt (Kriterium
Q0,1 ≥ 0,38).
Abbildung 69: Rutschhemmungsmatrix - Wasser
Die Rutschhemmungsklassen für Fußböden / Wasser werden mit „RW“ benannt. Die
Bezeichnung und die Nummerierung orientiert sich an den R-Klassen nach ASR 1.5 und
BGR 181, da die R-Klassen R 9, R 10 und R 11 (Außenbereiche) für Arbeitsbereiche mit
auftretender Nässe festgelegt sind. Diese Bezeichnung erlaubt es – bei einer Umsetzung
der Rutschhemmungsmatrix im technischen Regelwerk – die Anforderungen zu
übernehmen64, bspw. RW 9 statt R 9.
Die Rutschhemmungsklassen für Schuhe / Wasser werden mit „SW + Nummerierung“
benannt. Die Prüfung zur Ermittlung der Wuppertaler Rangfolge Schuhe Wasser ist gleich
der EG-Baumusterprüfung für Sicherheitsschuhe. Die Mindestanforderung bei der
64 Die Übernahme der Anforderungen muss im Rahmen der praktischen Umsetzung geprüft werden.
Kapitel 5: Gestaltung
134
Bereitstellung auf dem Markt beträgt für diese Prüfkombination (Eurotile 2 und ebenes
Vorwärtsgleiten) µ = 0,39. Die getroffene Festlegung des Mindestwertes für die Klasse
SW1 entspricht mit µ = 0,40 nahezu den geltenden Regelungen. Für Straßenschuhe
werden ähnliche Mindestwerte durch die zuständigen Normungsgremien empfohlen. Die
Rutschhemmungsmatrix bestätigt die Aussage, dass verbindliche Mindestanforderungen
für Straßenschuhe aus sicherheitstechnischer Sicht sinnvoll sind.
5.3.2 Rutschhemmungsmatrix - Öl
Die Entwicklung der Rutschhemmungsmatrix für das Zwischenmedium Öl erfolgt analog
zur Rutschhemmungsmatrix für das Zwischenmedium Wasser (vgl. Abbildungen 70 und
71).
Abbildung 70: Rutschhemmungsmatrix Öl - Klassifizierung
Kapitel 5: Gestaltung
135
Abbildung 71: Rutschhemmungsmatrix Öl
Als praxisgerechte Klassifizierung der Fußböden für Öl werden die R-Gruppen gem.
ASR 1.5 und BGR 181 übernommen. Die R-Klassen R-, R 9 und R 10 werden aufgrund
des Einsatzbereiches (Wasser) für die Rutschhemmungsmatrix Öl zur Klasse RÖ-
zusammengefasst. Da die Spannweite der Schuhe / Öl niedrig ist, werden für die Schuhe
nur drei Rutschhemmungsklassen festgelegt.
Ein Schuh der Klasse SÖ 1 (mit ausreichender Rutschhemmung) sollte auf einem
Fußboden der Klasse RÖ 11 (mit ausreichender Rutschhemmung) mindestens als
„bedingt sicher“ bewertet werden. Der Klassenschnittpunkt ist allerdings als „kritisch“
bewertet. Etwa 50% der Kombinationen von R 11-Fußböden und Sicherheitsschuhen
weisen kritisch zu bewertenden Reibungswerte auf. Wie bereits in Kapitel 4.3.4 erläutert,
ist in Frage zu stellen, inwieweit für Arbeitsbereiche mit Auftreten von Öl die
Rutschhemmungsklasse R 11 ausreichend ist. Gemäß der Rutschhemmungsmatrix sollten
in Arbeitsbereichen mit auftretendem Ölen und Fetten mindestens Schuhe der Klasse
SÖ 2 auf R 11-Fußböden getragen oder ein Fußboden der Klasse R 12 / RÖ 12
verwendet werden.
Kapitel 5: Gestaltung
136
5.3.3 Klassifizierung durch mobile Messgeräte
Die entwickelten Rutschhemmungsmatrizen basieren auf der Klassifizierung mit
stationären Prüfverfahren (maschinelles Prüfverfahren, Schiefe Ebene). Für den Einsatz
der Rutschhemmungsmatrizen als umfassendes Präventionsinstrument ist es
wünschenswert, eingebaute Fußböden in ihrem jeweiligen Gebrauchszustand hinsichtlich
ihrer rutschhemmenden Eigenschaften mit einem mobilen Messgerät klassifizieren zu
können.
Die Klassifizierung von Fußböden gemäß der WRF Fußböden wird mit den gleichen
Prüfparametern, zusätzlich zum maschinellen Prüfverfahren, mit dem
Begehungsverfahren Schiefe Ebene und dem Gleitmessgerät durchgeführt. In analoger
Weise werden durch multivariate Regressionsrechnung statistische Gefährdungsmodelle
berechnet. Abbildung 72 zeigt ein Nomogramm, in dem die statistischen
Gefährdungsmodelle – basierend für die Klassifizierung von Fußböden mit den
Prüfverfahren FST, SE und GMG (Prüfparameter gem. WRF Fußböden Wasser) –
vergleichend dargestellt sind. Die Geraden der Bewertungsgrenzen verlaufen trotz
unterschiedlicher Prüfverfahren und eingeschränkter Übertragbarkeit der Prüfverfahren
(vgl. Kapitel 4.7) sehr ähnlich, da alle drei Prüfverfahren in Verbindung mit dem
Gleitermaterial „StarLP“ und Wasser die Praxisrangfolge von Fußböden widerspiegeln und
Abbildung 72: Statisches Gefährdungsmodell Wasser - Vergleich verschiedener Messgeräte
Kapitel 5: Gestaltung
137
die Streuungen in der Übertragbarkeit durch die berücksichtigten Abweichungen des
Modells kompensiert werden. Die Klassifizierung eines eingebauten Fußbodens kann
somit in Arbeitsbereichen mit Auftreten von Nässe mit dem Gleitmessgerät65 erfolgen. Im
Rahmen der Gefährdungsbeurteilung steht die Möglichkeit offen, den Fußboden zu
klassifizieren und mit der Rutschhemmungsmatrix einen Schuh als sicherheitstechnische
Gestaltungsmaßnahme auszuwählen.
Die analoge Betrachtung für das Zwischenmedium Öl (vgl. Abbildung 73) führt zu dem
Schluss, dass für eine Klassifizierung von Fußböden in Arbeitsbereichen mit Auftreten von
Öl mit dem Gleitmessgerät66 nicht die Klassengrenzen der Rutschhemmungsmatrix Öl
verwendet werden können. Mittels weiterer Berechnungen könnte ein statistisches
Gefährdungsmodell entwickelt werden, dass eine Klassifizierung mit dem GMG
ermöglicht. Der Sachverhalt, dass Fußböden der Klassen R 12 und R 13 im Regelfall sehr
raue, strukturierte und profilierte Oberflächen aufweisen, die eine Messung mit dem
Gleitmessgerät unmöglich machen, sollte berücksichtigt werden.
65 Gleitermaterial: StarLP / Zwischenmedium: NaLS-Wasser 0,1% 66 Gleitermaterial: Vulka73 / Zwischenmedium: Motoröl SAE 10W-30
Abbildung 73: Statisches Gefährdungsmodell Öl – Vergleich ver-schiedener Messgeräte
Kapitel 5: Gestaltung
138
5.3.4 Anwendung der Rutschhemmungsmatrizen
Die Rutschhemmungsmatrizen bieten verschiedene Anwendungsmöglichkeiten.
Entsprechend der Systemabgrenzung sind die Rutschhemmungsmatrizen nicht für
Bereiche, in denen keine oder feste gleitfördernde Stoffe auftreten, aunzuwenden. Das
Präventionsinstrument ermöglicht insbesondere die Auswahl von Fußböden und Schuhen
in Arbeitsbereichen mit flüssigen gleitfördernden Stoffen, auch wenn diese temporär
auftreten. Welche der beiden Rutschhemmungsmatrizen angewendet werden kann,
entscheidet eine Analyse der im Arbeitsbereich zu erwartenden bzw. auftretenden
Zwischenmedien. Stellen wässrige Zwischenmedien (eingetragene Nässe, Reinigung,
etc.) die kritische Situation dar, kann die Rutschhemmungsmatrix für Wasser angewendet
werden. Treten viskose Zwischenmedien (Öle, Fette) auf, ist die Rutschhemmungsmatrix
Öl zu verwenden. Entsprechend dem Vergleich unterschiedlicher flüssiger
Zwischenmedien (vgl. Kapitel 3.1.3) stellen die Prüfmedien, mit denen die Matrizen
entwickelt wurden, durchschnittlich kritische Situationen dar, so dass bei anderen
gleitfördernden Stoffen ähnlich kritische oder höhere Reibungswerte zu erwarten sind.
Beide Rutschhemmungsmatrizen bieten eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten:
- Bei der Neuanlage einer Arbeitsstätte oder der Neugestaltung eines
Arbeitsbereiches können den zu erwartenden Zwischenmedien entsprechende
Fußböden ausgewählt werden. Den Fußboden-Klassen der
Rutschhemmungsmatrizen können zukünftig nach dem Vorbild der BGR 181 eine
Liste von Arbeitsbereichen und Mindestanforderungen an den zu verlegenden
Fußboden67 zugeordnet werden, beispielsweise:
o Eingangsbereiche RW10
o Außenbereiche RW11
o Mechanische Bearbeitungsbereiche RÖ12
- Ist das rutschhemmende Potential bzw. die Klasse des Fußbodens gem. der WRF
bekannt, können Schuhe ausgewählt werden, mit denen ein sicheres Gehen
ermöglicht wird.
- Bei Ausstattung mit Fußböden von Bereichen, die allgemein begangen werden und
bei denen davon auszugehen ist, dass die verwendeten Schuhe zum Teil keine
67 Anforderungen an den Verdrängungsraum zur Aufnahme von Zwischenmedien wurden nicht untersucht und sind gesondert zu betrachten.
Kapitel 5: Gestaltung
139
ausreichende Rutschhemmung aufweisen, können Fußböden so ausgewählt
werden, dass kritische Situationen vermieden werden.
- Durch die zusätzliche Vor-Ort-Messung der rutschhemmenden Eigenschaften eines
Fußbodens kann der Gebrauchszustand ermittelt werden und eine Klassifizierung
erfolgen (die von der Baumusterprüfung der WRF abweichen kann). Auf der
Rutschhemmungsmatrix basierend kann eine Entscheidung für einen Schuh
getroffen werden, der sicheres Gehen ermöglicht.
- Sind die Klassen der Produkte bekannt, kann auf dieser Informationsgrundlage
ohne weitere Messung die Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden.
Kapitel 5: Gestaltung
140
5.4 Quantifizierung des Fußboden- und Schuheinflusses
Die Komponenten Fußboden, Schuh und Zwischenmedium beeinflussen das
Reibungssystem unterschiedlich stark. GÖTTE ET.AL. 2003 beziffert den Einfluss des
Schuhs bei Auftreten von Zwischenmedien am Reibungssystem mit unter 5% als
vernachlässigbar klein und schließen darauf, dass der Fußboden der maßgebliche
Einflussfaktor im Reibungssystem ist. SEBALD 2007 widerlegt dies und quantifiziert, bei
Auftreten von Motoröl, den Einfluss des Schuhs mit 46% und den Einfluss des Fußbodens
mit 54%.
Die Untersuchung dieser Arbeit ermöglicht es, den Einfluss von Fußboden und Schuh für
die Zwischenmedien Wasser und Öl auf einer umfangreichen Datenbasis zu
quantifizieren. Die Regressionskoeffizienten der multivariate Regressionsrechnung der
statistischen Gefährdungsmodelle geben den Einfluss auf das Reibungssystem an.
Aufgrund der unterschiedlichen Messniveaus müssen zu einem direkten Vergleich die
standardisierten Regressionskoeffizienten herangezogen werden (vgl. Kapitel 4.1.3.2).
Tabelle 22 zeigt die standardisierten Regressionskoeffizienten der statistischen
Gefährdungsmodelle68. Das Verhältnis des Einflusses von Fußboden und Schuh bei
Wasser ergibt sich zu 70% / 30% und bei Auftreten von Öl zu 61% / 39%. Insgesamt
betrachtet haben bei Auftreten von Zwischenmedien die Komponenten Fußboden und
Schuh beide wesentlichen Einfluss. Zur Vermeidung von Ausgleitunfällen ist eine sichere
Kombination beider Komponenten auszuwählen.
Tabelle 22: Standardisierte Regressionskoeffizienten
68 Für jedes Zwischenmedium werden jeweils drei Modelle angegeben, die sich durch das Messverfahren zur Wuppertaler Rangfolge Fußböden unterscheiden. Es wurden jeweils die Verfahren SE, FST und GMG verwendet.
Wuppertaler Rangfolge
und Prüfverfahren,
Boden
standardtisierter
Koeffizient
Boden
Wuppertaler Rangfolge
und Prüfverfahren, Schuh
standardtisierter
Koeffizient
Schuh Summe Anteil Boden Anteil Schuh
WRF_Boden_W_FST 0,761 WRF_Schuh_W_FST 0,329 1,090 69,8% 30,2%
WRF_Boden_W_SE 0,752 WRF_Schuh_W_FST 0,320 1,072 70,1% 29,9%
WRF_Boden_W_GMG 0,762 WRF_Schuh_W_FST 0,329 1,091 69,8% 30,2%
WRF_Boden_Öl_FST 0,765 WRF_Schuh_Öl_FST 0,450 1,215 63,0% 37,0%
WRF_Boden_Öl_SE 0,725 WRF_Schuh_Öl_FST 0,450 1,175 61,7% 38,3%
WRF_Boden_Öl_GMG 0,664 WRF_Schuh_Öl_FST 0,450 1,114 59,6% 40,4%
Mittelwert Wasser 69,9% 30,1%
Mittelwert Öl 61,4% 38,6%
Mittelwert Gesamt 65,7% 34,3%
Kapitel 5: Gestaltung
141
5.5 Zusammenhänge von Reibungswerten mit Produktparametern
5.5.1 Zielstellung
Die sicherheitstechnischen Maßnahmen mit der umfassendsten Wirksamkeit sind
Maßnahmen des konstruktiven und additiven Primärschutzes (vgl. Kapitel 2.5.3). Für das
Gestaltungsfeld des additiven Primärschutzes, insbesondere für die Auswahl von
Fußböden und Schuhen, wurden mit den Rutschhemmungsmatrizen
anwendungsorientierte Instrumente entwickelt. Das Gestaltungsfeld des konstruktiven
Primärschutzes beinhaltet die inhärent sichere Konstruktion von Fußboden- und
Schuhprodukten. Für die Entwicklung und Optimierung von Produkten ist es für die
Hersteller von besonderem Interesse, Zusammenhänge zwischen Produktkenngrößen
(Material, Oberflächenrauheit und Profileigenschaften) und rutschhemmenden
Eigenschaften zu kennen, um ihre Produkte sicherheitsgerecht gestalten zu können.
Es wurden verschiedene Forschungsarbeiten zu der Thematik des Einflusses von
Oberflächeneigenschaften durchgeführt (z.B. LIEBS 2009, SCHNELL 2007, SMITH 1993,
WIEDER 1988). In den Untersuchungen werden die Parameter in Bezug zu einzelnen
(normativen) Reibungsmessverfahren gesetzt und Schlussfolgerungen abgeleitet. Diese
Arbeit stellt die Einzelergebnisse nicht in Frage69, zweifelt aber die Verallgemeinerung an.
Die hohe Anzahl an Messergebnissen wird genutzt, um ggf. verallgemeinernde
Hypothesen aufzustellen. Insbesondere steht die Interaktion verschiedener
Produktparameter im Fokus dieser Untersuchung. Es werden drei Ansätze verfolgt:
1.) Lineare Korrelation zwischen einzelnen Produktparametern und der
Praxisrangfolge,
2.) Multivariate lineare Regression zwischen mehreren Produktparametern und der
Reibung von Fußboden-Schuh-Kombinationen,
3.) Künstliche Neuronale Netze zwischen sich ggf. bedingenden Produktparametern
und der Reibung von Fußboden-Schuh-Kombinationen.
5.5.2 Lineare Korrelation
Mit der Praxisrangfolge wurden Kennwerte für die untersuchten Produkte ermittelt, die das
Reibungsverhalten in praktischen Situationen widerspiegeln. Die Praxisrangfolge dient als
Vergleichsgröße für die lineare Korrelation mit einzelnen Produktparametern.
69 Die Einzelergebnisse verschiedener Untersuchungen werden nicht anhand der Messdaten dieser Arbeit auf ihre Richtigkeit überprüft.
Kapitel 5: Gestaltung
142
Beispielsweise kann analysiert werden, ob sich die Reibung erhöht, wenn die Laufsohle
weicher ist. Die Auswertung erfolgt über Korrelationsmatrizen (Darstellung in Anhang 6), in
denen der Pearsonsche Korrelationskoeffizient für die Parameter untereinander und zur
Praxisrangfolge ermittelt wird.
Die Betrachtung aller untersuchten Proben zeigt, dass keine hohen Korrelationen, weder
für Fußböden, noch für Schuhe, zwischen Produkteigenschaften und dem
rutschhemmenden Potential bestehen. Dass keine hohe Korrelation (Kriterium festgesetzt
auf: r > 0,7) vorliegt, bedeutet nicht, dass die Oberflächeneigenschaften keinen Einfluss
auf die Reibung haben, sondern dass allgemeine Aussagen zu linearen Beziehungen nicht
möglich sind, z.B. kann die Aussage „je höher die Rauheit des Fußbodens ist, desto
besser sind die rutschhemmenden Eigenschaften“ nicht verifiziert werden. Vielmehr sind
die unterschiedlichen Produktparameter in Kombination zu betrachten. Wird die
Datenbasis jedoch auf die Auswertung auf eine Materialgruppe reduziert, lassen sich für
die Produktgruppen Betonstein, Naturstein und keramische Bodenbeläge bei Auftreten
von Öl positive Korrelationen zwischen der Oberflächenrauheit und den rutschhemmenden
Eigenschaften (Praxisrangfolge) finden.
5.5.3 Multivariate lineare Regression
Im Rahmen der Ermittlung der Einflussgrößen für das statistische Gefährdungsmodell
wurde diese Analyse bereits durchgeführt und dargestellt (vgl. Kapitel 5.2.2.1). Das
Ergebnis ist, dass die Produktkennwerte der Wuppertaler Rangfolgen ausreichen die
Reibung der Kombination hinreichend zu beschreiben. Für die Hersteller von Fußböden
und Schuhen ist dieses Ergebnis hilfreich, da im Rahmen der Produktentwicklung mit den
Prüfparametern der Wuppertaler Rangfolgen Instrumente zur Verfügung stehen, Produkte
hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit zu entwickeln.
5.5.4 Künstliche Neuronale Netze
Die Berechnung von Künstlichen Neuronalen Netzen (vgl. Kapitel 4.1.4) stellt eine
mathematisch komplexe Möglichkeit dar, die Abhängigkeit der Reibung in Fußboden-
Schuh-Kombinationen von einer Vielzahl, sich ggf. bedingenden Einflussgrößen zu
berechnen. Das Ziel ist, die Reibung anhand eines Satzes von Einflussgrößen zu
prognostizieren, beispielsweise soll die Reibung einer harten Gummi-Schuhsohle auf
einem glatten keramischen Fußboden bei Auftreten von Wasser vorhergesagt werden. Auf
Grundlage eines trainierten Netzes können durch Variation einzelner Parameter Aussagen
Kapitel 5: Gestaltung
143
für die Produktentwicklung abgeleitet oder Produkte für spezielle Anwendungsgebiete
entwickelt werden.
Abbildung 74 zeigt den schematischen Ablauf der Untersuchung. Der erste Schritt besteht
darin, das KNN mit bekannten Beobachtungen zu trainieren. Als Eingangsgrößen stehen
über 8500 verschiedene Datensätze zur Verfügung, die jeweils aus 68
Produktparametern70 und dem gemessenem Reibungswert einer Fußboden-Schuh-
Kombination bestehen. Die Software prüft die Eingangsgrößen, wählt die relevanten
Größen aus und berechnet auf dieser Grundlage das neuronale Netz.
Abbildung 74: Analyse mit Künstlichen Neuronalen Netzen - Ablaufschema
In einem zweiten Schritt wird die Anpassung des trainierten Netzes auf seine Richtigkeit
geprüft. Dazu werden die gleichen Datensätze als Eingangsgröße verwendet und durch
das Netz der zugehörige Reibungswert berechnet resp. prognostiziert. In einem dritten
Schritt werden die prognostizierten Reibungswerte mit den gemessenen Reibungswerten
verglichen. Geringe Abweichungen lassen sich als gute Anpassung des KNN
interpretieren. Abbildung 75 stellt die Häufigkeitsverteilungen der Differenzen zwischen
Mess- und Prognosewert (Residuen ek) für das Zwischenmedium Wasser dar. Etwa 50%
der Differenzen weisen eine Abweichung zwischen ek = -0,1 und ek = 0,1 auf, die zweiten
50% weisen größere Abweichungen bis ek > 0,3 auf. Die Standardabweichung der
70 Rauheitskenngrößen, Ergebnisse standardisierter Reibungsprüfungen, Materialgruppe, Härte, Profileigen-schaften
Kapitel 5: Gestaltung
144
Residuen beträgt sek = 0,131. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Einbindung einer
Vielzahl von Produktparametern keine genauere Prognose der Reibung erstellt werden
kann, als dies mit dem statistischen Gefährdungsmodell der Fall ist. Die Abweichungen
sind deutlich erhöht, was zu einer höheren Unsicherheit des Ergebnisses und somit nicht
zu verlässlicheren Aussagen führt.
Die Werte der Wuppertaler Rangfolgen sind Bestandteil der Eingangsgrößen. Aufgrund
der festgestellten Wichtigkeit dieser Einflussgrößen und der Beteiligung an der
Berechnung des KNN, sollte durch die Einbeziehung weiterer Größen ein genaueres
Prognosemodell entstehen. Als mögliche Begründungen für die höhere Ungenauigkeit
wird Folgendes vermutet:
- keine ausreichende Anzahl an Beobachtungen, für Variationen von 68 Parametern,
- fehlende Eingangsgrößen (z.B. spezifischere Materialangaben),
- fehlende Werte von Einzelgrößen (z.B. fehlende Rauheitskennwerte, weil Produkte
aufgrund ihrer Struktur nicht mit dem verwendeten Verfahren messbar sind),
- Verschleißerscheinungen zwischen Messung der Produktparameter und den
Reibungsmessungen,
- Beeinflussung durch Werte der nicht praxisgerechten normativen
Reibungsprüfungen.
Abbildung 75: Test des Künstlichen Neuronalen Netzes - Ergebnis
Kapitel 6: Diskussion
145
6 Diskussion
Die Zahl der Rutschunfälle ist in den letzten Jahren weitestgehend konstant geblieben und
stellt nach wie vor einen Schwerpunkt der Unfallstatistik dar. Damit verbunden sind die
Kosten für die Rehabilitation seitens der UVT sowie die betriebswirtschaftlichen
Ausfallkosten. Die Relevanz des Themas unterstreichen zahlreiche Veröffentlichungen
(vgl. Anhang 8). Im Folgenden werden die Hypothesen dieser Arbeit hinsichtlich der
Ergebnisse und der Praxisrelevanz diskutiert.
6.1 Diskussion der 1. Hypothese
Die nationalen und EG-Baumusterprüfungen von Fußböden und Schuhen sind nur
eingeschränkt praxisrelevant.
Zur Beurteilung des rutschhemmenden Potentials von Fußböden werden verschiedene
Reibungsprüfverfahren mit unterschiedlichen Referenzmaterialien und Prüfparametern
herangezogen und in harmonisierten Normen als EG-Baumusterprüfungen oder in
nationalen Normen und Regelungen als nationale Baumusterprüfungen definiert. Diese
Normen und Regelungen entstammen verschiedenen, (Normungs-)Gremien, da jeweils
autarke Zuständigkeiten für Straßenschuhe, Sicherheitsschuhe, unterschiedliche
Fußbodenarten und für nationale Regelungen bestehen. Eine gemeinsame Betrachtung
der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen erfolgt nicht. Ebenso werden in der Regelsetzung
weder die Vielfalt der Komponenten des Reibungssystems noch die sicherheitstechnische
Bewertung in Bezug auf den gehenden Menschen berücksichtigt. In der Folge sind nach
dem gegenwärtigen Stand der Technik unterschiedliche Prüf- und Bewertungsmethoden
vorhanden, deren Herleitungen und Festlegungen nicht auf ganzheitlichen
wissenschaftlichen Untersuchungen, sondern am insbesondere auf subjektiven
Erfahrungswerten der Regelsetzer beruhen.
Im Rahmen der Forschungsarbeit wurde erstmals eine umfassende und ganzheitliche
Analyse von praktischen Reibungssituationen durchgeführt und mit der Praxisrangfolge
einen Produktkennwert hergeleitet, der das rutschhemmende Potential des Produktes in
Verbindung mit flüssigen gleitfördernden Stoffen und der Vielfalt der Komponenten des
Reibungssystems widerspiegelt. Die vorhandenen standardisierten Beurteilungsmethoden
wurden auf ihre Validität bzw. Praxistauglichkeit getestet. Die Hypothese konnte durch die
umfassenden Untersuchungen und Auswertungen verifiziert werden. Praxisgerecht und
als Baumusterprüfverfahren geeignet sind die nationale Baumusterprüfung von Fußböden
Kapitel 6: Diskussion
146
nach DIN 51130 ausschließlich für Fußböden in Arbeitsbereichen mit Auftreten von Öl,
sowie die Baumusterprüfung von Schuhen in der Prüfkombination Keramikfliese mit
Wasser. Alle anderen untersuchten Verfahren sind mit den derzeitigen Prüfparametern
und Referenzmaterialien nicht als Baumusterprüfungen geeignet, da die Produkte nicht
praxisgerecht bewertet werden. Die durch die Anwendung harmonisierter Normen
ausgelöste Vermutungswirkung ist daher in Frage zu stellen. Die Einhaltung der
Schutzziele „Bereitstellung und Verwendung rutschhemmender Produkte“ der EU-
BauProdV, der PSA-Richtlinie bzw. der 8.ProdSV und der ASR 1.5 kann durch die
Prüfungen nicht gewährleistet werden.
Für Fußböden in Arbeitsbereichen mit Auftreten von Nässe ist keine der
Beurteilungsmethoden geeignet. Auch die Prüfverfahren, die mit dem Zwischenmedium
Wasser messen (GMG nach DIN 51131, Pendelmessgerät nach CEN/TS 16165), sind
aufgrund der Referenzmaterialien Slider 55, Slider 96 und SBR-Gummi nicht geeignet. Die
falsche Bewertung von Fußbodenprodukten führt dazu, dass Produkte nach dem Stand
der Technik richtig ausgewählt werden, aber nicht das gewünschte Sicherheitsniveau im
Arbeitsbereich erreichen. Dieser Sachverhalt ist mitbegründend für die hohen
Unfallzahlen, insbesondere in Eingangsbereiche mit eingetragener Nässe. Die erste
Hypothese ist somit verifiziert.
Die Bestrebungen des CEN TC 339, die Prüfverfahren für Fußböden zu vereinheitlichen,
sind weiterhin zu begrüßen. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sollten in der Normungsarbeit
berücksichtigt werden.
6.2 Diskussion der 2. Hypothese
Verbindliche Mindestanforderungen an die Rutschhemmung von Straßenschuhen sind
sicherheitstechnisch sinnvoll.
In vielen Arbeitsbereichen tragen die Beschäftigten ihre privaten Straßenschuhe,
üblicherweise wenn die weiteren Schutzfunktionen von Sicherheitsschuhen (Zehenschutz,
Durchtrittsicherheit, usw.) nicht benötigt werden. Straßenschuhe unterliegen keinen
rechtlich verbindlichen Regelungen an die Rutschhemmung der Laufsohle. Diese Studie
untersucht erstmalig eine umfassende Auswahl von Straßenschuhen hinsichtlich ihrer
rutschhemmenden Eigenschaften. Die Ergebnisse zeigen, dass Straßenschuhe eine
ebenso hohe Spannweite an rutschhemmenden Potentialen wie Sicherheitsschuhe
Kapitel 6: Diskussion
147
aufweisen, aber insgesamt auf einem niedrigeren Niveau liegen. Die Konsequenz ist, dass
in Verbindung mit Fußböden deutlich mehr kritische Situationen mit Straßenschuhen als
mit Sicherheitsschuhen auftreten. Würden die vorhandenen Empfehlungen71 an die
Rutschhemmung der Laufsohlen von Straßenschuhen, die etwa den Anforderungen an
Sicherheitsschuhe entsprechen, rechtlich verbindlich verankert werden, kann davon
ausgegangen werden, dass weniger kritische Praxissituationen auftreten werden. Die
zweite Hypothese dieser Arbeit ist somit verifiziert.
Bis zu einer verbindlichen Einführung von Mindestanforderung an die Rutschhemmung
von Straßenschuhen ist eine freiwillige Prüfung und Kennzeichnung seitens der
Schuhhersteller wünschenswert. Darüber hinaus sollten die Verbraucher für die Thematik
sensibilisiert werden, z.B. durch Publikationen von Verbraucherorganisationen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die UVT ihren Mitgliedunternehmen und
Versicherten das generelle Tragen Sicherheitsschuhen oder von geprüften
Straßenschuhen empfehlen können. Eine (freiwillige) Kennzeichnung ist notwendig, da
das rutschhemmende Potential von den Verbrauchern nicht anhand der Optik des Schuhs
resp. der Laufsohle erkennbar ist.
6.3 Diskussion der 3. Hypothese
Die Erstellung einer Rutschhemmungsmatrix ist möglich.
Mit den Wuppertaler Rangfolgen wurden Prüfverfahren und Referenzmaterialien eruiert,
die eine praxisgerechte Bewertung von Fußboden- und Schuhprodukten ermöglichen. Des
Weiteren wurde nachgewiesen, dass die Reibung – und damit auch die Gefährdung des
Ausgleitens – einer Fußboden-Schuh-Kombination von den rutschhemmenden Potentialen
der Fußboden- und Schuhprodukte abhängig und statistisch prognostizierbar ist. Mit den
aus diesem Sachverhalt abgeleiteten Rutschhemmungsmatrizen steht ein einfach
anzuwendendes Präventionsinstrument zur Verfügung, dass die Gefährdung Ausgleiten
beim Gehen ganzheitlich betrachtet. Die Rutschhemmungsmatrix vereint die
Produktsicherheit durch die Baumusterprüfung und Klassifizierung von Produkten
(Wuppertaler Rangfolgen) mit der Arbeitssicherheit durch die Gefährdungsbeurteilung und
die Auswahl von sicheren Fußboden-Schuh-Kombinationen. Die Auswahl von
71 Spezifiziert im DIN-Fachbericht 156 und CEN ISO/TR 20880 (2007)
Kapitel 6: Diskussion
148
dauerhaften, kollektiven und willensunabhängigen Schutzmaßnahmen wird somit
ermöglicht. Die dritte Hypothese dieser Arbeit ist damit verifiziert.
Die Gefährdung Ausgleiten beim Gehen hängt von den rutschhemmenden Potentialen von
Fußböden und Schuhen ab. Die Hersteller und Interessenvertreter beider Produktgruppen
sollten nicht die Ursache für das Auftreten kritischer Situationen einzig bei der jeweiligen
anderen Produktgruppe suchen. Beide Produktgruppen haben das Potential die
rutschhemmenden Eigenschaften zu verbessern. Es werden konkrete Vorschläge für die
Klassifizierung von Fußböden und Schuhen unterbreitet. Die Bewertungsgrenzen sind
insgesamt diskutabel, wobei bedacht werden muss, dass wenn die Anforderungen an
Fußböden gesenkt werden, die Anforderungen an Schuhe erhöht werden müssen und
umgekehrt. Die Vorschläge für die Klassengrenzen wurden so gewählt, dass zum einen
vorhandene Regelungen weiterhin Bestand haben können und zum anderen, dass die
Anforderungen an beide Produktgruppen realistisch und Produkte dieser Klassen am
Markt vorhanden sind.
Die Umsetzung der Rutschhemmungsmatrix hat Konsequenzen für die Bewertung der am
Markt erhältlichen Fußboden- und Schuhprodukte. Auswertungen der Auswirkungen der
vorgeschlagenen Klassifizierung auf die Bewertung von Produkten sind in Anhang 7
dargestellt. Etwa 70% der Produkte der Bewertungsgruppe R 9 und ca. 50% der
Bewertungsgruppe R 10 bieten kein ausreichendes rutschhemmendes Potential und
dürften demnach nicht in Arbeitsbereichen verlegt werden, in denen Nässe auftritt.
Wiederum ca. 30% der Bodenbeläge der Bewertungsgruppe R- haben in praktischen
Situationen ein ausreichendes Potential und dürften nach den vorgeschlagenen
Regelungen in Arbeitsbereichen mit Nässe angewendet werden. Die untersuchten
Straßenschuhe erreichen zu 73% nicht die vorgeschlagenen Mindestanforderungen an
Schuhe. Zur Vermeidung von Ausgleitunfällen ist es notwendig, Fußböden und Schuhe mit
ausreichendem rutschhemmenden Potentialen zu verwenden. Folglich können nicht alle
der bisher verwendeten Produkte weiterhin in Arbeitsbereichen mit flüssigen
Zwischenmedien eingesetzt werden.
6.4 Diskussion der 4. Hypothese
Die Abhängigkeit der rutschhemmenden Eigenschaften einer Fußboden-Schuh-
Kombination von ihren Produkteigenschaften ist beschreibbar.
Kapitel 6: Diskussion
149
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Reibung einer Fußboden-Schuh-
Kombination in Abhängigkeit von produktbezogenen Parametern nicht genauer
beschrieben werden kann als es mit dem statistischen Gefährdungsmodell der Fall ist.
Konkrete Empfehlungen für die Gestaltung einzelner Produktparameter sind somit nach
den Ergebnissen dieser Arbeit nicht möglich und die Hypothese ist zu falsifizieren. Es
wurden mögliche Ursachen aufgezeigt, insbesondere wurde der Einfluss der Fußboden-
und Schuhmaterialien vernachlässigt. Es wurde nur eine Materialgruppe angegeben, da
chemische Analysen der Materialien zu aufwendig gewesen wären. Produkte innerhalb
einer Materialgruppe zeigen unterschiedliche rutschhemmende Eigenschaften, die
vorrangig eine Rückführung auf die chemische Zusammensetzung vermuten lassen und
die Adhäsionskomponente im Reibungssystem beeinflussen. Weitere Forschungen mit
materialwissenschaftlichem Schwerpunkt versprechen einen Beitrag zur inhärent sicheren
Konstruktion von Produkten zu leisten.
Allerdings spiegelt sich der Einfluss der Produktparameter sich in dem Ergebniswerten der
Wuppertaler Rangfolgen wider, so dass anhand dieser Prüfungen eine praxisgerechte
Produktentwicklung möglich ist. Die Einflussgrößen sind durch die Hersteller selbst zu
eruieren.
Kapitel 7: Zusammenfassung und Ausblick
150
7 Zusammenfassung und Ausblick
Das Reibungssystem aus Fußboden, Zwischenmedium, Schuh und
Umgebungsbedingungen ist ein komplexes physikalisches System mit zahlreichen
Produktvarianten, möglichen Kombinationen und Wechselwirkungen der einzelnen
Komponenten. Die Beurteilung der Gefährdung „Ausgleiten beim Gehen“ stellt die Akteure
des betrieblichen Arbeitsschutzes vor große Herausforderungen. Die Gefährdung kann
durch eine Kombination von sicherheitstechnischen Maßnahmen wirksam reduziert
werden, allerdings sind die bevorzugten Maßnahmen des konstruktiven und additiven
Primärschutzes als dauerhafte, kollektive und willensunabhängige Schutzmaßnahmen nur
eingeschränkt anwendbar. Instrumente zur praxisgerechten Auswahl von Fußboden-
Schuh-Kombinationen sind nur eingeschränkt anwendbar oder nicht vorhanden.
Eine ganzheitliche Prüfung und Bewertung der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen wird
im Rahmen der Normung nicht ausreichend berücksichtigt. Die nationalen und EG-
Baumusterprüfungen von Fußböden und Schuhen sind nur eingeschränkt praxisrelevant.
Die Erkenntnisse dieser Arbeit basieren auf der Analyse eines umfassenden
messtechnischen Abbildes von praktischen Kombinationen einer breiten Auswahl am
Markt verfügbarer Fußboden- und Schuhprodukte.
Dies ermöglicht die Bewertung der gängigen nationalen und EG-Baumusterprüfungen
hinsichtlich der praxisgerechten Bewertung mit dem Ergebnis, dass lediglich Fußböden für
Arbeitsbereich mit viskosen Zwischenmedien und Schuhe für die Einsatzbereiche mit
auftretender Nässe richtig bewertet werden. Insbesondere die nicht praxisgerechte
Bewertung von Fußböden für Arbeitsbereiche mit auftretender Nässe und das Fehlen
verbindlicher Mindestanforderungen an die Rutschhemmung von Straßenschuhen sind mit
hoher Wahrscheinlichkeit mitbegründend für die hohe Anzahl von Ausrutschunfällen.
Im Rahmen der Gestaltung setzen diese Forschungsarbeiten bei der Entwicklung von
sicherheitstechnischen Maßnahmen des konstruktiven und additiven Primärschutzes an.
Mit den Prüfverfahren zur Ermittlung der Wuppertaler Rangfolgen werden konkrete
Vorschläge für Referenzmaterialien, Prüfparameter und Mindestanforderungen
unterbreitet, die als Baumusterprüfverfahren von Fußböden für Arbeitsbereiche mit Nässe
und für Schuhe in Verbindung mit viskosen Zwischenmedien eine praxisgerechte
Bewertung ermöglichen. Das statistische Gefährdungsmodell und die
Rutschhemmungsmatrix bilden ein ganzheitliches Instrument zur Auswahl von Fußboden-
Schuh-Kombinationen. Das rutschhemmende Potential von Fußböden und Schuhen wird
Kapitel 7: Zusammenfassung und Ausblick
151
durch die Baumusterprüfungen (Wuppertaler Rangfolgen) ermittelt, klassifiziert und die
Gefährdung des Ausgleitens als Verknüpfung der Gefährdungspotentiale von Fußboden
und Schuh darstellt.
Eine Umsetzung der Ergebnisse dieser Forschungsarbeit bietet die Chance,
Ausgleitunfälle nachhaltig zu reduzieren.
Kurzfristig kann eine Umsetzung durch folgende Maßnahmen und Aktivitäten erfolgen:
- Information und Sensibilisierung der Verbraucher über die rutschhemmenden
Potentiale von Sicherheits- und Straßenschuhen. Aus eigenem Interesse sollten
Schuhe getragen werden, die Mindestanforderungen an die Rutschhemmung
erfüllen.
- Die Unfallversicherungsträger und Unternehmen können eine generelle
Empfehlung zum Tragen von Sicherheitsschuhen oder von hinsichtlich der
Rutschhemmung geprüften Straßenschuhen aussprechen.
- Die Hersteller von Straßenschuhen sollten ihre Produkte in Bezug auf die
Empfehlungen an die Rutschhemmung entwickeln, freiwillig prüfen und
kennzeichnen.
- Die Hersteller von Fußböden und Schuhen können die Referenzmaterialien und
Prüfparameter der Wuppertaler Rangfolgen zur praxisgerechten
Produktentwicklung heranziehen.
Mittelfristig sollten die Ergebnisse im Rahmen der Regelsetzung und Normung
umgesetzt werden:
- Die Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Rutschhemmungsmatrix
sollten im Rahmen einer Handlungshilfe von den Unfallversicherungsträgern
beschrieben und beispielsweise als Berufsgenossenschaftliche Information
veröffentlicht werden. Dabei ist eine Zusammenarbeit des Sachgebietes
„Fußböden, Rampen und Treppen“ mit dem Sachgebiet „Fuß- und Beinschutz“
wünschenswert.
- Das CEN TC 161 sollte in der EN ISO 13287 die Prüfkombination Stahlboden mit
Glycerin durch die Prüfkombination St-II mit Motoröl ersetzen.
Kapitel 7: Zusammenfassung und Ausblick
152
- Ergänzend zu der Fußbodenprüfung nach DIN 51130, ASR 1.5 und BGR 181 sollte
für eine Baumusterprüfung von Fußböden für Arbeitsbereiche mit Nässe eingeführt
werden. Konkret wird das Material „StarLP“ als Referenzmaterial, das
Zwischenmedium NaLS-Wasser 0,1% und das maschinelle Prüfverfahren
vorgeschlagen. Die Mindestanforderung an Bodenbeläge sollte mit diesen
Prüfbedingungen bei µ = 0,30 liegen unter der Voraussetzung, dass die Schuhe
den gegenwärtigen Empfehlungen an die Rutschhemmung entsprechen.
- Das CEN TC 339 sollte bei der Weiterentwicklung der CEN / TS 16165 die
Erkenntnisse dieser Arbeit berücksichtigen und valide Prüf- und
Bewertungsmethoden für Fußböden normativ umsetzen. Konkret werden die
Prüfverfahren zur Ermittlung der Wuppertaler Rangfolgen von Fußböden zur
Umsetzung vorgeschlagen.
- Nationale und EG-Baumusterprüfungen von Fußböden sollten um definierte
Verschleißmechanismen erweitert werden.
- Mindestanforderungen an die Rutschhemmung von Straßenschuhen sollten
rechtlich verbindlich eingeführt werden.
Langfristig sollten Fußboden- und Schuhprodukte ausschließlich mit validen
Prüfverfahren beurteilt werden. Verlegte und nicht praxisgerechte Fußböden sollten
sukzessive ausgetauscht werden. Eine engere Zusammenarbeit der zuständigen
Normungsgremien als auch der zuständigen Sach- und Arbeitsgebiete der DGUV, eine
ganzheitliche Betrachtung der Gefährdung Ausgleiten beim Gehen und die gemeinsame
Bearbeitung der Thematik Rutschhemmung sind wünschenswert.
Die Erkenntnisse des Forschungsvorhabens sollen in Veröffentlichung dargestellt werden.
Das Fachgebiet Sicherheitstechnik / Arbeitssicherheit plant konkret mehrere
Veröffentlichungen:
- Kurzdarstellung der Ergebnisse im „DGUV-Forum“
- Normungsrelevante Ergebnisse und Änderungsvorschläge im „KAN-Brief“
- Fachartikel über das Forschungsprojekt, ggf. mehrteilig, in einer deutschen
Fachzeitschrift (z.B. „Sicherheitsingenieur“, „sicher ist sicher“ oder „Technische
Sicherheit“) sowie einen englisch-sprachigen Artikel
Kapitel 7: Zusammenfassung und Ausblick
153
- Die Gesamtergebnisse des Forschungsvorhabens werden in ausführlicher Form mit
der Dissertation von Herrn Wetzel erfolgen (voraussichtlich im September 2013)
Des Weiteren sind Vorträge zu den Forschungsergebnissen geplant:
- Beteiligung am Call-for-papers der Fachmesse A+A im November 2013
- Anfrage eines Vortrages bei der Veranstaltung „Vom Problem zur Lösung“ im
Rahmen des Weltkongress Arbeitssicherheit in 2014
- Vorstellung der Ergebnisse im Rahmen der Präventionsarbeit in den DGUV-
Fachbereichen und der Normungsarbeit (Die Vorstellung der Ergebnisse im CEN
TC 161 WG3 „Rutschhemmung von Sicherheitsschuhen“ ist bereits im November
2012 erfolgt).
Literatur- und Quellenverzeichnis
154
Literatur- und Quellenverzeichnis
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89/656/EWG Richtlinie des Rates vom 30. November 1989 über
Mindestvorschriften für Sicherheit und
Gesundheitsschutz bei Benutzung persönlicher
Schutzausrüstungen durch Arbeitnehmer bei der Arbeit
(Dritte Einzelrichtlinie im Sinne des Artikels 16 Absatz 1
der Richtlinie 89/391/EWG) (89/656/EWG)
89/686/EWG Richtlinie des Rates vom 21. Dezember 1989 zur
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BAUPG 1998 Bauproduktengesetz in der Fassung der
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DIN EN ISO 13287:2008 Persönliche Schutzausrüstung – Schuhe –
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Prüfverfahren zur Bestimmung der Rutschhemmung;
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DIN EN ISO 13565-1 Geometrische Produktspezifikationen (GPS) -
Oberflächenbeschaffenheit: Tastschnittverfahren -
Oberflächen mit plateauartigen funktionsrelevanten
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DIN EN ISO 13565-2 Geometrische Produktspezifikationen (GPS) -
Oberflächenbeschaffenheit: Tastschnittverfahren -
Oberflächen mit plateauartigen funktionsrelevanten
Eigenschaften - Teil 2: Beschreibung der Höhe mittels
linearer Darstellung der Materialanteilkurve; Stand:
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DIN EN ISO 20344 Persönliche Schutzausrüstung – Prüfverfahren für
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DIN EN ISO 868 Kunststoffe und Hartgummi - Bestimmung der
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DIN ISO 5725-2 Genauigkeit (Richtigkeit und Präzision) von
Messverfahren und Messergebnissen – Teil 2:
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Verzeichnis der Abbildungen
167
Verzeichnis der Abbildungen
Abbildung 1: Zielstellung Rutschhemmungsmatrix .............................................................. 9
Abbildung 2: Methodisches Vorgehen ............................................................................... 10
Abbildung 3: Arbeitspakete und Zeitplan ........................................................................... 12
Abbildung 4: Übersicht Rechtsgrundlagen ........................................................................ 19
Abbildung 5: Reibungskräfte .............................................................................................. 28
Abbildung 6: Komponenten des Reibungssystems (nach BGI/GUV-I 8687, SEBALD 2007, FISCHER 2005, PARIDON 2005, GÖTTE ET.AL. 2003) ...................................... 30
Abbildung 7: Prinzipien zur Reibungsmessung [nach LEHDER 2011] ................................. 31
Abbildung 8: Fußboden- und Schuhtester [FG ARBSI 2012] .............................................. 32
Abbildung 9: Fußboden- und Schuhtester, schematische Zeichnung [FG ARBSI 2012] ... 33
Abbildung 10: Ergebnisdiagramm FST .............................................................................. 34
Abbildung 11: Gleitmessgerät 200 (links) und GMG-Gleiterplatte (rechts) [FG ARBSI] ...... 35
Abbildung 12: Aufbau der Schiefen Ebene [DIN 51130] .................................................... 36
Abbildung 13: Pendelmessgerät [FG ARBSI 2012] ............................................................. 38
Abbildung 14: Arbeitssystemmodell 'menschlicher Gang' (nach KAHL 2012) ..................... 40
Abbildung 15: Stütz- und Schwebphase im Gangzyklus [LEHDER 2011] ............................ 41
Abbildung 16: Kräfteverhältnis beim Aufsetzen des Fußes [SEBALD 2007] ........................ 41
Abbildung 17: Schutzkonzept 'Auslöseschwelle und Grenzwert‘ [SEBALD 2007] ............... 47
Abbildung 18: Methodische Gestaltungskonzeption Ausgleiten (nach KAHL ET.AL. 2012) .. 49
Abbildung 19: Spannweite der rutschhemmenden Eigenschaften der Schuhe ................. 55
Abbildung 20: Beispiele von Adaptern für verschiedene Schuhformen ............................. 56
Abbildung 21: Beispiele für Sonderschuhe ........................................................................ 57
Abbildung 22: Vergleiche von Zwischenmedien [GUNKEL 2010, HAUSMANN 2011] ............. 58
Abbildung 23: Rauheitsmessgerät Mitutoyo SJ-201 [MITUTOYO 2007] ............................... 59
Abbildung 24: Ausflussmessgerät ..................................................................................... 60
Abbildung 25: Ablauf Messreihe ........................................................................................ 65
Abbildung 26: Reihenfolge der Messreihen und Kontrollmessungen der Schuhe ............. 67
Verzeichnis der Abbildungen
168
Abbildung 27: Beispiel Umrechnungsmodell (nach SEBALD 2007) .................................. 70
Abbildung 28: Ablaufschritte der multivariaten Regressionsanalyse [nach BACKHAUS ET.AL. 2011] ........................................................................................................... 71
Abbildung 29: Beispiele für Veränderungen von Fußböden .............................................. 79
Abbildung 30: Korrekturrechnung ...................................................................................... 80
Abbildung 31: Bewertete Messergebnisse - Wasser ......................................................... 82
Abbildung 32: Bewertete Messergebnisse - Öl .................................................................. 82
Abbildung 33: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe .............. 83
Abbildung 34: Gefährdungssituationen Wasser – Straßenschuhe .................................... 85
Abbildung 35: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R- ............................................................................................... 86
Abbildung 36: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R9 .............................................................................................. 86
Abbildung 37: Gefährdungssituation Wasser - Sicherheits- und Straßenschuhe auf Fußböden R10 ............................................................................................ 87
Abbildung 38: Gefährdungssituation Öl - Sicherheits- und Straßenschuhe ....................... 88
Abbildung 39: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe ............................................. 88
Abbildung 40: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe auf Fußböden R11 .............. 89
Abbildung 41: Gefährdungssituation Öl - Sicherheitsschuhe auf Fußböden R12 .............. 90
Abbildung 42: Bewertete Ergebnismatrix (Wasser) sortiert nach Praxisrangfolgen ........... 93
Abbildung 43: Regressionsrechnung Normrangfolgen Fußböden zur Praxisrangfolge Fußböden Wasser ...................................................................................... 96
Abbildung 44: Regressionsrechnung Normrangfolgen Fußböden zur Praxisrangfolge Fußböden Öl ............................................................................................... 98
Abbildung 45: Regressionsrechnung: Normrangfolge prEN 15673-1 zu Praxisrangfolgen Fußböden ................................................................................................... 99
Abbildung 46: Lage des Gleiters Slider 96 innerhalb ausgewählter Messreihen ............. 101
Abbildung 47: Regressionsrechnung Normrangfolgen Schuhe zur Praxisrangfolge Schuhe Wasser...................................................................................................... 102
Abbildung 48: Regressionsrechnung Normrangfolgen Schuhe zur Praxisrangfolge Schuhe Öl .............................................................................................................. 102
Abbildung 49: Vorverschleiß von Fußböden - Beispiele .................................................. 103
Verzeichnis der Abbildungen
169
Abbildung 50: Häufigkeiten von Verschleißerscheinungen .............................................. 104
Abbildung 51: Gefährdungssituationen bei der Verwendung von Sicherheits- und Straßenschuhen ....................................................................................... 105
Abbildung 52: Übertragbarkeit Prüfverfahren (Picasso / Öl) – absolut ............................ 107
Abbildung 53: Übertragbarkeit Prüfverfahren (StarLP / Wasser) - absolut ...................... 107
Abbildung 56: Mögliches Referenzmaterial "StarLP" ....................................................... 111
Abbildung 57: Regressionsrechnung PRF-Fußböden-Wasser zu den Prüfverfahren SE und GMG mit dem Gleitermaterial „StarLP“ .............................................. 112
Abbildung 58: Keramikfliesen Standardbelag II und Eurotile 2 ........................................ 113
Abbildung 57: Regressionsrechnung Praxisrangfolge Schuhe Öl zu alternativen Referenzmaterialien .................................................................................. 113
Abbildung 58: Bedeutung der Prädiktoren / Einflussgrößen ............................................ 119
Abbildung 59: Messergebnisse Wasser sortiert nach Wuppertaler Rangfolgen .............. 121
Abbildung 62: Regressionsebene des statistischen Gefährdungsmodells Wasser ......... 122
Abbildung 63: Bewertete Messergebnisse Wasser nach Wuppertaler Rangfolgen ......... 122
Abbildung 64: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) Wasser ...................................... 124
Abbildung 65: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) - Nomogramm ........................... 125
Abbildung 66: Statistisches Gefährdungsmodell Wasser - Nomogramm verschiedener Sicherheitsniveaus .................................................................................... 126
Abbildung 67: Statistisches Gefährdungsmodell (90%) Öl .............................................. 129
Abbildung 68: Bewertete Messergebnisse Öl nach Wuppertaler Rangfolgen.................. 129
Abbildung 69: Statistisches Gefährdungsmodell Öl (90%) - Nomogramm ...................... 130
Abbildung 70: Rutschhemmungsmatrix - Klassifizierung ................................................. 132
Abbildung 69: Rutschhemmungsmatrix - Wasser ............................................................ 133
Abbildung 72: Rutschhemmungsmatrix Öl - Klassifizierung ............................................ 134
Abbildung 71: Rutschhemmungsmatrix Öl....................................................................... 135
Abbildung 74: Statisches Gefährdungsmodell Wasser - Vergleich verschiedener Messgeräte ............................................................................................... 136
Abbildung 75: Statisches Gefährdungsmodell Öl – Vergleich verschiedener Messgeräte .................................................................................................................. 137
Abbildung 74: Analyse mit Künstlichen Neuronalen Netzen - Ablaufschema .................. 143
Verzeichnis der Abbildungen
170
Abbildung 77: Test des Künstlichen Neuronalen Netzes - Ergebnis ................................ 144
Abbildung 76: Rauheitskenngrößen [VOLK 2005; DIN EN ISO 4287; DIN EN ISO 4288; DIN
EN ISO 13565-1; DIN EN ISO 13565-2] .................................................... 180
Abbildung 77: Vergleich von Sicherheits- mit Straßenschuhen, Zwischenmedien Wasser und Öl ....................................................................................................... 181
Abbildung 78: Korrelationsmatrix Produktparameter - Fußböden .................................... 182
Abbildung 79: Korrelationsmatrix Produktparameter – Schuhe ....................................... 182
Abbildung 80: Klassifizierung Fußböden - Konsequenzen .............................................. 183
Abbildung 81: Klassifizierung Schuhe - Konsequenzen .................................................. 183
Verzeichnis der Tabellen
171
Verzeichnis der Tabellen
Tabelle 1: Unfallstatistik SRS-Unfälle ................................................................................ 17
Tabelle 2: Anforderungen an Fußböden bei der Bereitstellung auf dem Markt ................. 21
Tabelle 3: Anforderungen an Sicherheitsschuhe gemäß DIN EN ISO 20344 .................... 23
Tabelle 4: Bewertungsgruppen von Fußböden nach BGR 181 und ASR 1.5 .................... 25
Tabelle 5: Bewertungen von Fußböden mit dem Pendelmessgerät [nach UKSRG 2011] . 44
Tabelle 6: Vorschläge für biomechanisch-basierte Reibzahlgrenzwerte [BÖNIG 1996] ...... 46
Tabelle 7: Wuppertaler Grenzwerte (nach SKIBA 1997 und LEHDER 2011) ......................... 46
Tabelle 8: Bewertungskonzept der Rutschgefahr [nach BGI / GUV-I 8687] ...................... 48
Tabelle 9: Kurzübersicht Bodenbeläge nach Materialien, Anzahlen und R-Gruppen ........ 52
Tabelle 10: Kurzübersicht Schuhe nach Laufsohlenmaterialien ........................................ 53
Tabelle 11: Marktanteile Laufsohlenmaterialien von Straßenschuhen .............................. 54
Tabelle 12: Übersicht der produktbezogenen Reibungsprüfungen von Fußböden ............ 61
Tabelle 13: Übersicht über die produktbezogenen Reibungsmessungen von Schuhen .... 62
Tabelle 14: Verwendetes Bewertungskonzept ................................................................... 81
Tabelle 15: Übersicht Normrangfolgen .............................................................................. 92
Tabelle 16: Übersicht Praxisrangfolgen ............................................................................. 94
Tabelle 17: Übertragbarkeit Prüfverfahren (Picasso / Öl) - Korrelation ............................ 107
Tabelle 18: Übertragbarkeit Prüfverfahren (StarLP / Wasser) – Korrelation .................... 107
Tabelle 19: Eruierung von Referenzmaterialien - Fußbodenprüfung Wasser .................. 110
Tabelle 20: Ergebnisse des Ringversuches mit alternativen Referenzmaterialien .......... 115
Tabelle 21: Übersicht Wuppertaler Rangfolgen ............................................................... 117
Tabelle 22: Standardisierte Regressionskoeffizienten ..................................................... 140
Tabelle 23: Übersicht der untersuchten Fußböden - Teil 1 .............................................. 173
Tabelle 24: Übersicht der untersuchten Fußböden - Teil 2 .............................................. 174
Tabelle 25: Übersicht der untersuchten Sicherheitsschuhe ............................................. 175
Tabelle 26: Übersicht der untersuchten Straßenschuhe .................................................. 176
Verzeichnis der Tabellen
172
Tabelle 27: Übersicht der untersuchten Sonderschuhe ................................................... 177
Tabelle 28: Basispolymere von Laufsohlenmaterialien [Rübekeil] ................................... 178
Anhang 1: Übersicht der untersuchten Fußböden
173
Anhang 1: Übersicht der untersuchten Fußböden
Tabelle 23: Übersicht der untersuchten Fußböden - Teil 1
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1 F701 Parkett Buche Holz 6,9° R9 0,32 0,30 0,14 92 F702 Holzdiele Douglasie, unbehandelt Holz 22,5° R11 0,38 0,32 0,48 143 F703 Holzdiele Fichte, unbehandelt Holz 17,2° R10 0,40 0,25 0,37 174 F704 Laminat Palisander, superglänzend Laminat 1,6° R- 0,34 0,05 0,05 15 F705 Laminat Buche, strukturiert Laminat 4,7° R- 0,42 0,38 0,11 56 F706 Laminat Buche Laminat 5,2° R- 0,50 0,24 0,14 57 F707 Parkett Eiche, versiegelt Holz 11,5° R10 0,29 0,29 0,21 198 F708 Betonstein geschliffen, versiegelt Betonstein 21,9° R11 0,64 0,67 0,48 209 F709 Betonstein geschliffen Betonstein 14,0° R10 0,63 0,46 0,68 2910 F710 Betonstein feingestrahlt, versiegelt Betonstein 32,3° R12 0,73 0,65 0,73 -11 F711 Betonstein strukturiert, versiegelt Betonstein 14,6° R10 0,52 0,48 0,06 3012 F712 Betonstein, unbehandelt Betonstein 33,8° R12 0,67 0,61 0,73 -13 F713 Betonstein geschliffen Betonstein 21,6° R11 0,68 0,76 0,68 2514 F714 Polyamid-Teppich Taft Velours Textile Bodenbeläge 28,9° R12 0,30 0,60 0,63 -15 F715 Polyamid-Teppich Taft Schlinge Textile Bodenbeläge 28,2° R12 0,34 0,72 0,67 -16 F716 Polyamid-Teppich Taft Kreusel-Velours Textile Bodenbeläge 30,7° R12 0,45 0,71 0,62 -17 F717 Referenzfliese ISO13287, Eurotile 2 Referenzböden 10,2° R10 0,53 0,41 0,20 1318 F718 Sauberlauf-Matte, Textil Textile Bodenbeläge 34,1° R12 0,42 0,73 0,66 -19 F719 Aluminiumprofilmatte, Nadelfilz Textile Bodenbeläge 21,0° R11 0,50 0,73 0,68 -20 F720 Stahlblech VA glatt Bleche 3,4° R- 0,62 0,27 0,06 321 F721 Aluminiumblech mit Tränenprägung Bleche 16,8° R10 0,45 0,36 0,29 222 F722 Stahlblech Riffel (Raute) Bleche 24,5° R11 0,63 0,49 0,56 1323 F725 Stahlgitter-Rost, verzinkt Roste 9,4° R9 0,60 - - 924 F726 Stahlgitter-Rost, verdrillt, verzinkt Roste 16,0° R10 - - - -25 F727 Aluminium-Blechprofilrost Roste 23,7° R11 - - - -26 F728 Stahlgitter-Rost, verzinkt, gestanzt Roste 32,4° R12 - - - 1527 F729 Stahlgitter-Rost, verzinkt, gestanzt Roste 31,6° R12 - - - -28 F730 GFK Rost Roste 39,2° R13 0,65 - - 1729 F731 Feinsteinzeug profiliert Keramik 35,6° R13 0,74 - - 2630 F732 Feinsteinzeug "glatt" Keramik 6,0° R- 0,44 0,25 0,10 1131 F733 Feinsteinzeug unglasiert Keramik 24,8° R11 0,70 0,54 0,47 3132 F734 Feinsteinzeug "glatt" Keramik 11,7° R10 0,64 0,34 0,21 1633 F735 Feinsteinzeug profiliert Keramik 27,5° R12 0,70 - - 1934 F736 Feinsteinzeug glasiert, feinkörnig Keramik 23,3° R11 0,55 0,48 0,54 3435 F737 Feinsteinzeug glasiert Keramik 7,5° R9 0,27 0,21 0,14 1036 F738 Feinsteinzeug profiliert, unglasiert Keramik 26,1° R11 0,72 0,78 0,60 -37 F739 Feinsteinzeug unglasiert Keramik 9,8° R9 0,54 0,28 0,17 1538 F740 Feinsteinzeug glasiert Keramik 4,5° R- 0,31 0,21 0,07 639 F741 Feinsteinzeug poliert, glasiert Keramik 2,3° R- 0,16 0,06 0,04 140 F744 Spaltklinker Keramik 25,4° R11 0,66 0,53 0,38 2041 F745 PVC mit Noppen Elastische Bodenbeläge 4,4° R- 0,14 0,24 0,16 542 F746 PVC glatt Elastische Bodenbeläge 7,3° R9 0,25 0,30 0,16 1143 F747 PVC mit Einstreuungen Elastische Bodenbeläge 18,2° R10 0,52 0,46 0,29 2744 F748 PVC glatt Elastische Bodenbeläge 4,0° R- 0,18 0,13 0,29 445 F749 PVC glatt Elastische Bodenbeläge 6,3° R9 0,27 0,23 0,14 946 F750 PVC glatt Elastische Bodenbeläge 5,0° R- 0,21 0,14 0,11 447 F751 PVC mit Einstreuungen Elastische Bodenbeläge 15,2° R10 0,48 0,44 0,29 2348 F752 Linoleum Elastische Bodenbeläge 7,3° R9 0,22 0,25 0,15 1649 F754 Arbeitsplatzmatte, PVC Elastische Bodenbeläge 11,1° R10 0,26 0,29 0,22 8
Anhang 1: Übersicht der untersuchten Fußböden
174
Tabelle 24: Übersicht der untersuchten Fußböden - Teil 2
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50 F755 selbstklebende Folie innen Elastische Bodenbeläge 6,7° R9 0,27 0,28 0,15 1351 F756 Kunststoff-Holz-Verbundwerkstoff WPC Elastische Bodenbeläge 17,5° R10 0,27 0,26 0,51 2752 F757 Arbeitsplatzmatte, Gummi Elastische Bodenbeläge 18,0° R10 0,39 0,54 0,60 1853 F758 selbstklebende Folie außen Elastische Bodenbeläge 19,6° R11 0,48 0,46 0,33 5054 F759 begehbares Glas mit Siebdruck Glas 5,2° R- 0,44 0,28 0,07 955 F760 begehbares Glas geätzt Glas 19,2° R11 0,52 0,39 0,30 1356 F761 Fußboden-Farbe auf Estrich Beschichtungen 14,8° R10 0,32 0,31 0,22 1457 F762 Bodenbeschichtung auf Acrylbasis Beschichtungen 7,2° R9 0,27 0,27 0,12 758 F763 Flüssiger Kunststoff auf Kunstharzbasis Beschichtungen 3,9° R- 0,29 0,16 0,08 459 F764 Betonestrich Betonstein 33,6° R12 0,51 - - -60 F765 Polyurethanharzsystem, matt Beschichtungen 4,3° R- 0,22 0,25 0,12 8
61 F766Polyurethanharzsystem, matt, Zusatz von Vollglaskugeln
Beschichtungen19,4° R11
0,56 0,59 0,31 18
62 F767Polyurethanharzsystem, strukturiert,Quarzsand-Einstreungen
Beschichtungen23,9° R11
0,75 0,75 0,47 -
63 F768 Beschichtung, Einstreungen, strukturiert Beschichtungen 36,8° R13 0,77 - - -64 F769 PU-Siegel Antislip Beschichtungen 18,3° R10 0,47 0,48 0,27 2965 F770 Marmor, finish Valley White Naturstein 6,3° R9 0,29 0,13 0,12 1766 F771 Betonstein innen Betonstein 8,3° R9 0,53 0,42 0,14 867 F772 Betonstein innen versiegelt Betonstein 4,3° R- 0,30 0,14 0,06 568 F773 Granit, poliert Naturstein 3,4° R- 0,24 0,08 0,04 469 F774 Granit, geschliffen Naturstein 5,9° R- 0,56 0,38 0,17 1270 F775 Granit geflammt Naturstein 32,8° R12 0,62 0,64 0,80 3071 F776 Granit, caress finished Naturstein 4,7° R- 0,18 0,11 0,05 672 F777 Marmor, gebürstet Naturstein 7,8° R9 0,51 0,36 0,13 473 F778 Quarzit Schiefer, poliert Naturstein 13,7° R10 0,49 0,31 0,27 2074 F779 Sandstein, geschliffen Naturstein 29,7° R12 0,65 0,73 0,98 5875 F780 Betonstein-Gehwegplatten Betonstein 29,6° R12 0,78 0,70 0,85 4676 F781 Betonstein-Pflaster Betonstein 38,8° R13 0,74 - - -77 F782 Asphalt Asphalt 38,3° R13 0,64 - - -78 F783 Keramikfliese ISO 13287, Eurotile 1 Referenzböden 12,8° R10 0,69 0,30 0,19 1779 F784 Stahlboden ISO 13287 Referenzböden 3,6° R- 0,48 0,14 0,05 280 F785 Standardbelag SI DIN 51130 (2010), Keramik Kalibrierböden 10,5° R10 0,60 0,47 0,34 1381 F786 Standardbelag SII DIN 51130 (2010), Keramik Kalibrierböden 18,8° R10 0,57 0,41 0,39 2282 F787 Standardbelag SIII DIN 51130 (2010), Keramik Kalibrierböden 20,9° R11 0,64 0,65 0,45 -83 F788 Laminat DIN 51131 Kalibrierböden 6,3° R9 0,26 0,19 0,10 1384 F789 Stahlboden DIN 51131 Kalibrierböden 8,2° R9 0,57 0,30 0,11 685 F790 Marmor, spaltrau Naturstein 16,5° R10 0,67 0,49 0,4 1786 F791 Waschbeton Betonstein 32,8° R12 0,63 0,76 0,89 3387 F795 Standardbelag St-I DIN 51130 (2011), Keramik Kalibrierböden 11,2° R10 0,66 0,59 0,41 1788 F796 Standardbelag St-II DIN 51130 (2011), Keramik Kalibrierböden 20,9° R11 0,61 0,52 0,59 2589 F797 Standardbelag St-III DIN 51130 (2011), Keramik Kalibrierböden 27,0° R12 0,61 0,65 0,7290 F800 Standardbelag St-IIIa DIN 51130 (2012), Keramik Kalibrierböden 27,0° R12 0,67 0,73 0,81 36
Anhang 2: Übersicht der untersuchten Schuhe
175
Anhang 2: Übersicht der untersuchten Schuhe
Sicherheitsschuhe
Tabelle 25: Übersicht der untersuchten Sicherheitsschuhe
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1 S703 Sicherheitsschuh Gummi 69 4,9 0,56 0,61 0,14 0,14
2 S704 Sicherheitsschuh Gummi 54 3,6 0,58 0,62 0,27 0,32
3 S705 Sicherheitsschuh Gummi 65 7,1 0,77 0,56 0,10 0,17
4 S706 Sicherheitsschuh Gummi / EVA 68 2,8 0,55 0,54 0,16 0,14
5 S707 Sicherheitsschuh Gummi / EVA 70 3,0 0,54 0,51 0,11 0,10
6 S708 Berufsschuh Gummi 59 2,6 0,53 0,46 0,13 0,15
7 S710 Sicherheitsschuh Gummi 67 6,3 0,61 0,60 0,13 0,15
8 S711 Sicherheitsschuh Gummi 55 4,8 0,62 0,57 0,34 0,30
9 S712 Sicherheitsschuh Gummi 57 5,0 0,47 0,37 0,15 0,13
10 S713 Sicherheitsschuh Gummi 59 3,9 0,42 0,43 0,16 0,16
11 S714 Sicherheitsschuh Gummi 71 6,0 0,55 0,46 0,11 0,10
12 S715 Sicherheitsschuh TPU 84 3,5 0,42 0,33 0,18 0,12
13 S717 Sicherheitsschuh TPU 72 3,3 0,36 0,31 0,17 0,12
14 S718 Sicherheitsschuh TPU 65 3,6 0,42 0,35 0,16 0,12
15 S719 Sicherheitsschuh TPU 68 4,6 0,39 0,29 0,13 0,12
16 S720 Sicherheitsschuh TPU 60 3,2 0,43 0,29 0,20 0,10
17 S721 Berufsschuh PVC 60 3,4 0,49 0,47 0,22 0,15
18 S722 Sicherheitsschuh TPU 68 3,7 0,43 0,35 0,21 0,15
19 S723 Sicherheitsschuh PU 62 4,8 0,47 0,42 0,23 0,14
20 S724 Sicherheitsschuh PU 48 4,0 0,50 0,44 0,28 0,20
21 S725 Sicherheitsschuh PU 48 4,0 0,52 0,46 0,28 0,21
22 S726 Sicherheitsschuh PU 55 4,8 0,52 0,44 0,21 0,13
23 S727 Sicherheitsschuh PU 56 3,3 0,46 0,42 0,19 0,09
24 S728 Sicherheitsschuh PU 57 4,8 0,60 0,49 0,25 0,21
25 S730 Sicherheitsschuh PU 53 3,7 0,61 0,56 0,29 0,27
26 S731 Sicherheitsschuh PU 60 3,8 0,46 0,40 0,22 0,16
27 S732 Sicherheitsschuh PU 60 6,0 0,47 0,45 0,20 0,16
28 S733 Sicherheitsschuh PU 57 5,6 0,48 0,46 0,21 0,13
29 S734 Sicherheitsschuh PU 71 4,3 0,49 0,43 0,20 0,11
30 S735 Sicherheitsschuh PU 53 6,2 0,49 0,47 0,23 0,18
31 S736 Berufsschuh PVC 53 2,4 0,47 0,48 0,19 0,16
32 S737 Berufsschuh Gummi 60 3,4 0,68 0,59 0,32 0,07
33 S738 Sicherheitsschuh PU 54 3,7 0,46 0,43 0,18 0,12
34 S739 Sicherheitsschuh TPU 73 5,2 0,37 0,28 0,18 0,11
35 S740 Sicherheitsschuh Gummi 65 5,2 0,61 0,57 0,14 0,18
36 S741 Sicherheitsschuh Gummi/PU 68 3,8 0,54 0,49 0,16 0,14
37 S742 Sicherheitsschuh PU 52 4,0 0,47 0,42 0,22 0,13
38 S743 Sicherheitsschuh PU 55 4,3 0,46 0,42 0,23 0,15
39 S744 Sicherheitsschuh Gummi 67 5,8 0,59 0,52 0,17 0,10
40 S745 Sicherheitsschuh PU 68 4,3 0,47 0,41 0,19 0,13
41 S746 Berufsschuh Sonstige 64 3,0 0,31 0,22 0,15 0,14
42 S747 Sicherheitsschuh Gummi 57 19,4 0,48 0,43 0,20 0,11
43 S748 Sicherheitsschuh PVC 65 13,6 0,52 0,49 0,15 0,13
44 S749 Berufsschuh Gummi 61 2,3 0,55 0,46 0,23 0,19
45 S756 Sicherheitsschuh Gummi 57 6,1 0,46 0,40 0,15 0,14
46 S800 Sicherheitsschuh PU 58 4,4 0,63 0,44 0,21 0,15
47 S801 Sicherheitsschuh PU 66 4,4 0,50 0,39 0,16 0,13
48 S802 Sicherheitsschuh PU 59 5,2 0,57 0,50 0,21 0,15
Anhang 2: Übersicht der untersuchten Schuhe
176
Straßenschuhe
Tabelle 26: Übersicht der untersuchten Straßenschuhe
Nu
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1 S702 HML-Schuh Gummi 60 2,7 0,23 0,18 0,19 0,10
2 S757 Straßenschuh (Sandale) Sonstige 54 3,0 0,34 0,31 0,17 0,15
3 S758 Straßenschuh (Sandale) Sonstige 38 2,7 0,29 0,78 0,11 0,13
4 S759 Straßenschuh (sonstige) Gummi / TR 53 1,6 0,36 0,27 0,12 0,08
5 S760 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 69 6,7 0,57 0,78 0,19 0,11
6 S761 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 64 5,9 0,47 0,78 0,22 0,17
7 S762 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 64 5,2 0,28 0,25 0,18 0,12
8 S763 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 61 5,1 0,37 0,25 0,22 0,11
9 S764 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 50 6,3 0,33 0,28 0,18 0,15
10 S765 Straßenschuh (Wander/Winterschuh) Gummi 71 5,7 0,54 0,52 0,16 0,07
11 S766 Straßenschuh (Sportschuh) Gummi 70 7,5 0,29 0,26 0,17 0,15
12 S767 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi 55 2,2 0,31 0,25 0,15 0,08
13 S768 Straßenschuh (Herrenschuh) Latex 41 2,5 0,41 0,45 0,18 0,22
14 S769 Straßenschuh (Damenschuh) Latex 36 1,0 0,32 0,29 0,15 0,08
15 S770 Straßenschuh (Herrenschuh) PU 58 1,6 0,21 0,13 0,13 0,12
16 S771 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi 60 1,6 0,26 0,25 0,21 0,14
17 S772 Straßenschuh (Damenschuh) Latex 61 1,3 0,28 0,15 0,14 0,06
18 S773 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi / TR 63 1,9 0,35 0,22 0,15 0,06
19 S774 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi / TR 79 0,9 0,30 0,25 0,12 0,05
20 S775 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi / TR 80 0,1 0,37 0,19 0,17 0,04
21 S776 Straßenschuh (Damenschuh) PE-PU 67 0,6 0,45 0,39 0,17 0,08
22 S777 Straßenschuh (Damenschuh) PE-PU 67 1,7 0,29 0,33 0,18 0,07
23 S778 Straßenschuh (Damenschuh) TPU 78 0,2 0,42 0,24 0,20 0,09
24 S779 Straßenschuh (Damenschuh) PVC 89 0,1 0,35 0,15 0,10 0,00
25 S780 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi / TR 69 0,1 0,42 0,20 0,11 0,03
26 S781 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi 63 2,5 0,35 0,30 0,17 0,12
27 S782 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi / TR 71 2,6 0,27 0,29 0,18 0,12
28 S783 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi 67 1,3 0,34 0,31 0,12 0,11
29 S784 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi 71 2,0 0,24 0,24 0,15 0,13
30 S785 Straßenschuh (Herrenschuh) TRR 64 2,5 0,23 0,23 0,14 0,12
31 S786 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi / TR 64 4,5 0,52 0,50 0,11 0,15
32 S787 Straßenschuh (Sportschuh) Gummi 67 4,2 0,20 0,15 0,13 0,07
33 S788 Straßenschuh (Sportschuh) 65 4,4 0,27 0,25 0,15 0,10
34 S789 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi 60 3,7 0,29 0,24 0,18 0,14
35 S790 Straßenschuh (Sandale) PU 63 4,3 0,39 0,30 0,24 0,11
36 S791 Straßenschuh (Sandale) Gummi / EVA 47 0,0 0,32 0,30 0,14 0,12
37 S792 Straßenschuh (Sandale) Gummi / EVA 68 2,7 0,25 0,32 0,17 0,14
38 S793 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi / TR 60 4,2 0,32 0,19 0,16 0,03
39 S794 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi / TR 70 1,7 0,46 0,37 0,16 0,10
40 S795 Straßenschuh (Herrenschuh) Gummi/PU 52 3,9 0,19 0,18 0,16 0,13
41 S796 Straßenschuh (Herrenschuh) 48 1,2 0,17 0,12 0,15 0,15
42 S797 Straßenschuh (Herrenschuh) 36 0,9 0,45 0,32 0,04 0,02
43 S798 Straßenschuh (Herrenschuh) Leder 95 0,1 0,54 0,30 0,03 0,01
44 S799 Straßenschuh (Herrenschuh) Leder 93 0,2 0,40 0,37 0,08 0,12
45 S803 Straßenschuh (Damenschuh) Gummi / TR 64 0,6 0,39 0,24 0,14 0,05
46 S804 Straßenschuh (Schustermaterial) Gummi / TR 67 0,7 0,35 0,30 0,16 0,11
47 S805 Straßenschuh (Schustermaterial) Gummi 87 0,0 0,38 0,33 0,11 0,12
48 S806 Straßenschuh (Schustermaterial) Gummi 67 0,9 0,40 0,35 0,16 0,11
Anhang 2: Übersicht der untersuchten Schuhe
177
Sonderschuhe
Tabelle 27: Übersicht der untersuchten Sonderschuhe
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1 S701 Schuh SBR-Gummi DIN 51131 95 0,0 0,46 0,37 0,02 0,01
2 S750 Schuh Slider96 CEN/TS 16165 91 0,0 0,51 0,39 0,04 0,01
3 S751 Schuh Slider96 CEN/TS 16165 58 0,0 0,28 0,09 0,04 0,01
4 S752 Schuh Picasso DIN 51130 78 4,4 0,60 0,48 0,11 0,18
5 S753 Schuh Leipzig V73 73 3,1 0,53 0,48 0,19 0,13
6 S754 Schuh Autoreifen Winterreifen 62 6,7 0,53 0,47 0,18 0,23
7 S755 Schuh Autoreifen Sommerreifen 69 7,1 0,39 0,38 0,12 0,10
8 S810 Schuh Leipzig V73SP DIN 51130 72 3,1 0,55 0,49 0,20 0,15
Anhang 3: Übersicht Basispolymere für Laufsohlen
178
Anhang 3: Basispolymere für Laufsohlen
Tabelle 28: Basispolymere von Laufsohlenmaterialien [Rübekeil]
Ma
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Anhang 4: Rauheitskenngrößen
180
Abbildung 76: Rauheitskenngrößen [VOLK 2005; DIN EN ISO 4287; DIN EN ISO 4288; DIN
EN ISO 13565-1; DIN EN ISO 13565-2]
Anhang 5: Vergleich von Sicherheitsschuhen mit Straßenschuhen
181
Anhang 5: Vergleich von Sicherheitsschuhen mit Straßenschuhen
Abbildung 77: Vergleich von Sicherheits- mit Straßenschuhen, Zwischenmedien Wasser und Öl
Anhang 6: Korrelationsmatrizen Produktparameter
182
Anhang 6: Korrelationsmatrizen Produktparameter
Abbildung 78: Korrelationsmatrix Produktparameter - Fußböden
Abbildung 79: Korrelationsmatrix Produktparameter – Schuhe
Ra
[µm
]
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]
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]
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Material Fußboden 1,00 -0,12 -0,05 -0,11 -0,06 -0,14 0,35 0,01 -0,16 -0,02 -0,15 -0,12 -0,45 -0,30 0,03 0,02 -0,06 -0,02 -0,11 0,00 -0,29 0,04 0,09 0,05Ra [µm] 1,00 0,98 1,00 0,94 0,98 -0,14 0,58 0,86 0,86 0,98 0,13 -0,07 0,14 0,74 0,76 0,92 0,88 0,90 0,91 0,14 -0,24 0,35 0,53Rz [µm] 1,00 0,99 0,98 0,96 -0,11 0,57 0,82 0,86 0,94 0,07 -0,11 0,10 0,64 0,67 0,87 0,84 0,81 0,88 0,10 -0,21 0,42 0,61Rq [µm] 1,00 0,96 0,98 -0,13 0,58 0,86 0,88 0,97 0,13 -0,09 0,12 0,74 0,76 0,92 0,88 0,89 0,91 0,13 -0,24 0,37 0,54Rt [µm] 1,00 0,93 -0,15 0,52 0,88 0,90 0,88 0,20 -0,08 0,21 0,69 0,71 0,86 0,85 0,84 0,84 0,25 -0,34 0,31 0,53Rp [µm] 1,00 -0,24 0,62 0,90 0,80 0,96 0,21 0,02 0,25 0,70 0,72 0,89 0,84 0,89 0,85 0,24 -0,27 0,36 0,57Rmr (20%) [%] 1,00 -0,37 -0,27 0,04 -0,20 -0,34 -0,54 -0,81 -0,13 -0,13 -0,13 -0,11 -0,22 -0,04 -0,71 0,16 0,19 -0,11RS [µm] 1,00 0,50 0,46 0,59 0,17 0,13 0,26 0,32 0,34 0,49 0,45 0,48 0,47 0,29 -0,30 -0,10 0,21Rpk [µm] 1,00 0,73 0,82 0,40 -0,02 0,35 0,69 0,70 0,81 0,80 0,85 0,73 0,34 -0,20 0,23 0,45Rvk [µm] 1,00 0,76 0,06 -0,37 -0,10 0,66 0,69 0,81 0,85 0,72 0,87 -0,14 -0,22 0,40 0,49Rk [µm] 1,00 0,08 0,05 0,20 0,76 0,77 0,92 0,86 0,91 0,89 0,23 -0,26 0,30 0,49Mr1 [%] 1,00 0,19 0,29 0,16 0,17 0,13 0,15 0,23 0,02 0,32 0,07 -0,28 -0,07Mr2 [%] 1,00 0,42 -0,10 -0,12 -0,08 -0,17 0,03 -0,19 0,59 0,02 -0,21 -0,08Rsk [-] 1,00 0,14 0,14 0,14 0,10 0,24 0,02 0,73 -0,12 -0,10 0,10Pa [µm] 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,89 0,25 -0,37 0,16 0,29Pq [µm] 1,00 0,94 0,95 0,94 0,91 0,23 -0,37 0,18 0,31Pz [µm] 1,00 0,98 0,98 0,98 0,20 -0,34 0,29 0,44Pt [µm] 1,00 0,95 0,97 0,15 -0,35 0,29 0,44Pp [µm] 1,00 0,92 0,32 -0,33 0,22 0,40Pv [µm] 1,00 0,07 -0,33 0,35 0,47Psk [-] 1,00 -0,06 -0,26 0,01Ausflusszeit [s] 1,00 -0,40 -0,61PRF_Fußböden_Wasser 1,00 0,76PRF_Fußböden_Öl 1,00
Korrelationsmatrix Fußböden
PR
F_F
uß
bö
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F_F
uß
bö
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_Öl
Oberflächenkennwerte
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l Fuß
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n
Korrelationskoeffizienten r < -0,9 Korrelationskoeffizienten -0,9 < r < 0,7 Korrelationskoeffizienten 0,7 < r < 0,9 Korrelationskoeffizienten r > 0,9
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]
Rz
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Pp
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Pv
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Psk
[-]
Material Schuh 1,00 0,05 0,05 0,04 0,10 0,02 0,12 0,00 0,00 0,03 0,06 -0,03 -0,09 -0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,02 -0,07 -0,31 0,04 -0,09 -0,38 -0,38Ra [µm] 1,00 0,99 1,00 0,97 0,96 0,45 0,72 0,74 0,90 0,96 -0,23 -0,41 -0,10 0,85 0,86 0,94 0,92 0,92 0,95 -0,05 0,08 -0,07 -0,34 0,04 0,33Rz [µm] 1,00 0,99 0,99 0,97 0,43 0,68 0,75 0,89 0,96 -0,24 -0,39 -0,11 0,81 0,83 0,92 0,90 0,90 0,92 -0,08 0,13 -0,12 -0,37 0,05 0,36Rq [µm] 1,00 0,98 0,96 0,46 0,71 0,75 0,91 0,96 -0,23 -0,41 -0,11 0,85 0,86 0,94 0,92 0,92 0,95 -0,06 0,08 -0,08 -0,35 0,05 0,34Rt [µm] 1,00 0,95 0,41 0,71 0,79 0,89 0,94 -0,19 -0,34 -0,15 0,80 0,82 0,91 0,89 0,89 0,91 -0,04 0,08 -0,22 -0,33 0,02 0,30Rp [µm] 1,00 0,25 0,67 0,86 0,81 0,98 -0,10 -0,22 0,05 0,79 0,80 0,89 0,87 0,91 0,86 0,04 0,12 -0,07 -0,39 0,06 0,36Rmr (20%) [%] 1,00 0,17 -0,02 0,60 0,28 -0,49 -0,75 -0,75 0,41 0,41 0,44 0,44 0,33 0,54 -0,34 -0,08 -0,08 -0,06 -0,04 0,11RS [µm] 1,00 0,60 0,62 0,71 -0,24 -0,02 0,08 0,59 0,60 0,68 0,63 0,67 0,66 0,13 0,31 -0,23 -0,15 -0,12 0,08Rpk [µm] 1,00 0,66 0,84 0,25 0,05 0,23 0,70 0,72 0,76 0,76 0,83 0,68 0,17 0,18 -0,10 -0,40 0,08 0,33Rvk [µm] 1,00 0,82 -0,26 -0,58 -0,37 0,79 0,80 0,87 0,86 0,82 0,91 -0,20 0,02 -0,07 -0,31 0,08 0,34Rk [µm] 1,00 -0,15 -0,24 0,03 0,83 0,84 0,92 0,89 0,93 0,89 0,03 0,09 -0,07 -0,38 0,04 0,36Mr1 [%] 1,00 0,52 0,51 -0,09 -0,09 -0,15 -0,13 -0,05 -0,23 0,45 0,10 -0,02 -0,14 -0,01 -0,09Mr2 [%] 1,00 0,68 -0,42 -0,41 -0,43 -0,42 -0,32 -0,51 0,43 0,10 -0,06 -0,04 -0,07 -0,06Rsk [-] 1,00 -0,05 -0,05 -0,09 -0,10 0,02 -0,18 0,61 0,08 -0,03 -0,01 -0,11 -0,14Pa [µm] 1,00 1,00 0,97 0,97 0,97 0,96 0,03 0,08 -0,16 -0,28 0,05 0,32Pq [µm] 1,00 0,98 0,98 0,97 0,96 0,02 0,09 -0,16 -0,28 0,05 0,32Pz [µm] 1,00 0,99 0,99 0,99 -0,01 0,09 -0,14 -0,32 0,05 0,35Pt [µm] 1,00 0,98 0,98 -0,02 0,10 -0,14 -0,32 0,05 0,35Pp [µm] 1,00 0,95 0,07 0,11 -0,14 -0,35 0,06 0,35Pv [µm] 1,00 -0,08 0,07 -0,13 -0,28 0,04 0,34Psk [-] 1,00 0,28 -0,34 -0,20 -0,11 0,02Profiltiefe Schuh 1,00 -0,27 -0,18 0,37 0,46Kontaktfläche Schuhe [%] 1,00 0,16 0,09 -0,11Härte, Shore A 1,00 -0,05 -0,17PRF_Schuhe_Wasser 1,00 0,73PRF_Schuhe_Öl 1,00
Korrelationskoeffizienten r < -0,9 Korrelationskoeffizienten 0,7 < r < 0,9 Korrelationskoeffizienten -0,9 < r < 0,7
PR
F_S
chu
he_
Was
ser
PR
F_S
chu
he_
Öl
Korrelationsmatrix Schuhe
Korrelationskoeffizienten r > 0,9
Oberflächenkennwerte
Mat
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l Sch
uh
Pro
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fe S
chuh
Kon
takt
fläch
e S
chuh
e [%
]
Här
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Sho
re A
Anhang 8: Ergebnisse und Publikationen Dritter
183
Anhang 7: Konsequenzen für Fußboden- und Schuhprodukte
Abbildung 80: Klassifizierung Fußböden - Konsequenzen
Abbildung 81: Klassifizierung Schuhe - Konsequenzen
Anhang 8: Ergebnisse und Publikationen Dritter
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Anhang 8: Ergebnisse und Publikationen Dritter
Publikationen:
- Alexandra Liebs, Ellen Waßmann, Hardy Müller: Beurteilung der rutschhemmenden Eigenschaften von Sicherheits- und Berufsschuhen; Technische Überwachung 04/2009; Springer VDI Verlag
- Richard Bowman: Slip resistance testing – zones of uncertainty; Paper accepted for Qualicer 2010, Castellon, 02/2010
- 30 % mehr Wegeunfälle - DGUV – http://www.dguv.de/inhalt/presse/2010/Q3/halbjahreszahlen/index.jsp
- Aufs Glatteis gefallen - Dr. Klaus Ruff - Sicherheitsprofi 8.10
- Best Foot Forward - Safety, Protective and occupational footwear in Europe Dr. Markus Scherer - Health and safety International July 2010
- Slips, Trips and Falls - Responses and caution must be heightened in the workplace - Neal Etchells - Health & Safety International November 2010
- Sturzunfälle vermeiden - "Na, wie jeht et?" - "Och, jans jut!"; H. J. Joka; Sicherheitsingenieur 03/2011
- Sicherheitsschuhe und deren Einfluss auf den Stütz- und Bewegungsapparat - eine Literatur-studie; U. Noll et. al.; Arbeitsmedizin, Sozialmedizin, Umweltmedizin 04/2011
- Einfluss von Schuhsohlenmaterialien auf die Rutschhemmung; L. Rübekeil, Sicherheitsingenieur 07/2011
- BGW: Stürzen, Stolpern und Ausrutschen sind die Hauptursachen; sicher ist sicher 7-8/2011
- Forschungsprojekt Ursachen von SRS-Unfällen bei Feuerwehreinsatzkräften, A. Korten et. al.; Brandschutz 12/2011
- Ursachen und Präventionsansätze für SRS-Unfälle bei Feuerwehrangehörigen; A. Kibele; Brandschutz 02/2012
- Unfallbrennpunkt: Schnee und Eisglätte – Unterweisung; BG RCI; http://www.stbg.de/html/unfallbrennpunkt/schnee_unterweisung.pdf
- Aus der Arbeit des Fachbereiches Persönliche Schutzausrüstungen (PSA): Aktuelles aus dem Sachgebiet Fußschutz: Untersuchung von Präparaten zur Erhöhung der Rutschhemmung; Andreas Vogt; Dr. Detlef Mewes; Orhan Ceylan; sicher ist sicher; 01/2013