Sicherungstheorie Alpines Felsklettern - Alpinschule ALPINSTIL
Sicherungstheorie Alpines Felsklettern - Alpinschule ALPINSTIL
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Theoretischer Teil<br />
Sicherungstheoretische Grundlagen<br />
- Mag. Jürgen Reinmüller -<br />
Mitwirkende<br />
Michael Larcher<br />
Hans Bergmann<br />
Markus Eck<br />
Michael Rust<br />
Chris Semmel<br />
Jürgen Reinmüller<br />
Skizzen<br />
Georg Soja<br />
Angelika Zak<br />
v.01 | 2012 <strong>Alpinschule</strong> <strong>ALPINSTIL</strong> - alpinstil.at<br />
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ZIEL<br />
Bei bestmöglichem Handling im Falle des Falles<br />
größtmögliche Sicherheit für alle Beteiligten!<br />
Sicherheit für den Stürzenden<br />
Sicherheit / Handling für den Sichernden<br />
Kraftreduktion in der Umlenkung<br />
Kraftreduktion im Standplatz<br />
© Georg Soyer<br />
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MATERIALIEN<br />
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MATERIALIEN (Bandschlingen)<br />
POLYAMID (PA)<br />
• preisgünstig<br />
• gut verknotbar<br />
• Bruchdehnung bei 30 %<br />
Anwendungsbereiche:<br />
Standschlinge, Zwischensicherung, Expressschlinge<br />
POLYETHYLEN (PE)<br />
• extrem hohe Festigkeit bei minimalem Gewicht<br />
• niedriger Schmelzpunkt und bedingt bis nicht verknotbar<br />
• Bruchdehnung bei 7 - 9 %<br />
Anwendungsbereiche:<br />
Zwischensicherung, Expressschlinge<br />
MISCHGEWEBE (PA / PE)<br />
• Kombination aus PA und PE<br />
• Bruch in zwei Schritten (zuerst PE dann PA)<br />
Anwendungsbereiche:<br />
Standschlinge, Zwischensicherung, Expressschlinge<br />
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MATERIALIEN (Reepschnüre)<br />
POLYAMID (PA)<br />
• preisgünstig<br />
• gut verknotbar<br />
• Bruchdehnung bei 30 %<br />
Anwendungsbereiche:<br />
Rettungstechniken<br />
POLYETHYLEN (PE)<br />
• extrem hohe Festigkeit bei minimalem Gewicht<br />
• niedriger Schmelzpunkt und bedingt bis nicht verknotbar<br />
• Bruchdehnung bei 7 - 9 %<br />
Anwendungsbereiche:<br />
organisierte Bergrettung<br />
ARAMID (Kevlar)<br />
• extrem hohe Festigkeit<br />
• hinsichtlich der Knotenfestigkeit problematisch<br />
• UV-Licht anfällig > alle 5 Jahre tauschen!<br />
Anwendungsbereiche:<br />
Sanduhrschlinge, Standplatzschlinge<br />
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Spezifische MATERIALEIGENSCHAFTEN<br />
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MATERIALIEN<br />
Zusammenfassung<br />
Reepschnüre und Bandschlingen dienen der Kraftaufnahme (statisch)<br />
Dyneema ist etwa viermal so reißfest wie Polyamid.<br />
Der Schmelzpunkt von Dyneema leigt bei 144°, das entspricht etwa<br />
der Hälfte des Schmelzpunktes von Polyamid.<br />
Bandmaterialien werden durch UV-Belastung mehr geschädigt<br />
als Reepschnüre.<br />
Reepschnüre und Bandschlingen sollten alle zehn Jahre<br />
ausgewechselt werden.<br />
Prüfe Reepschnüre / Bandschlingen auf Tour sehr kritisch (Alter, Schäden)<br />
Kevlar- und Dyneema-Reepschnüre verlieren durch Knoten bis zu 75 % ihrer Festigkeit.<br />
Dyneema-Bandschlingen sind so glatt, dass Knoten bereits bei geringen Kräften laufen<br />
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FESTIGKEITEN bei versch. Befestigungen<br />
50% 100% 200% 70% 200% 70% 35% 200%<br />
© Georg Soyer<br />
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SICHERUNGSTHEORIE<br />
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BASICS STURZENERGIE<br />
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BASICS STURZENERGIE<br />
Die auftretenden Kräfte sind abhängig von:<br />
Sicherungsgerät<br />
Sicherungsmethode<br />
Seiltyp/-durchmesser<br />
Seilführung<br />
Belastungsrichtungen<br />
Handkraft des Sichernden<br />
© Georg Soyer<br />
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FANGSTOSS<br />
= Kraft, die im Augenblick der größten Seildehnung<br />
auf den Stürzenden wirkt.<br />
abhängig von:<br />
Sturzfaktor (f)<br />
Seildurchlauf im Sicherungsgerät<br />
Gewicht des Stürzenden<br />
© Georg Soyer<br />
Maximale Fangstoßwerte beim Normsturz<br />
Einfach- und Zwillingsseil 12 kN<br />
Halbseil 8 kN (Einzelstrang)<br />
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STURZFAKTOR (f)<br />
Sturzhöhe<br />
= [zw. 0 und 2]<br />
ausgegebenes Seil<br />
tatsächlicher f durch<br />
Seilreibung oft höher<br />
als theoretischer f<br />
Maß für die Härte des Fangstoßes<br />
typischer Sportklettersturz: f = 0,3<br />
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BEISPIEL<br />
80 kg, 6-8 m Sturzhöhe, Sturzfaktor 2<br />
Bremskraft 4,4 kN<br />
Seildurchlauf 20 cm<br />
Bremskraft 3,2 kN<br />
Seildurchlauf 50 cm<br />
Bremskraft 1,6 kN<br />
Seildurchlauf 600 cm !!<br />
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Typische BREMSKRAFTWERTE<br />
(Durchlaufwerte)<br />
abhängig von der Handkraft des Sichernden hat jedes Gerät eine bestimmte Bremswirkung<br />
ab einem bestimmten Sturzzug kommt es zum Seildurchlauf im Sicherungsgerät<br />
Durchlaufwert erreicht<br />
Durchlaufwert nicht erreicht<br />
= dynamisch<br />
= statisch<br />
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Typische BREMSKRAFTWERTE<br />
(Durchlaufwerte)<br />
HMS<br />
Achter<br />
ATC<br />
Halbautomaten<br />
2,2 - 3,5 kN<br />
1,2 - 2,5 kN<br />
1,5 - 3 kN<br />
6 - 10 kN<br />
Auswirkungen auf die Sicherungskette<br />
Umlenkung<br />
F (Bremse)<br />
1,7 kN<br />
2,2 kN<br />
2,4 kN<br />
F (Umlenkung)<br />
3,8 kN<br />
4,9 kN<br />
5,6 kN<br />
Durchlauf<br />
71 cm<br />
30 cm<br />
13 cm<br />
© Georg Soyer<br />
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WIRKENDE KRÄFTE (Standplatz / Zwischensicherung)<br />
Umlenkungsbelastung<br />
= Fangstoß + Sturzzug<br />
max. Umlenkungsbelastung bei<br />
HMS am Fixpunkt = ca. 7,5 kN<br />
Umlenkung<br />
5,5 kN<br />
3,3 kN<br />
Sturzzug<br />
= Fangstoß – Reibung<br />
2,2 kN<br />
(HMS)<br />
Sturzzug bei HMS am Fixpunkt<br />
= ca. 2,53 kN (Durchlaufwert des HMS)<br />
Sturzzug bei Achtersicherung<br />
am Fixpunkt = 2 - 2,5 kN<br />
© Georg Soyer<br />
Bsp. HMS mit angenommenem<br />
Durchlaufwert von 2,2 kN<br />
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REIBUNG<br />
Umlenkung<br />
Sturzzug + Fangstoß wären gleich groß, wenn keine<br />
Reibung im System vorhanden wäre<br />
durch Reibung in der ZWS alleine wird etwa 1/3 der<br />
Fangstoßkraft aufgenommen<br />
Am Stand bzw. beim Sichernden kommen nur<br />
noch 2/3 der wirkenden Kraft an!<br />
© Georg Soyer<br />
schlechte Seilführung (Reibung erhöht)<br />
• weniger Kraft kommt am Standplatz an<br />
• dynamische Sicherung = nicht mehr dynamisch<br />
• größere Belastung der Umlenkung!<br />
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WIRKENDE KRÄFTE (Standplatz / Zwischensicherung)<br />
Standplatz<br />
3 - 5 kN<br />
statisch 5 - 10 kN<br />
Umlenkung<br />
5,5 kN<br />
Zwischensicherung<br />
6 - 7 kN<br />
statisch bis 15 kN<br />
2,2 kN<br />
(HMS)<br />
3,3 kN<br />
© Georg Soyer<br />
Bsp. HMS mit angenommenem<br />
Durchlaufwert von 2,2 kN<br />
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KRÄFTE in der ZWISCHENSICHERUNG<br />
60%<br />
65%<br />
100%<br />
160% 158%<br />
100%<br />
75%<br />
125%<br />
100%<br />
© Angelika Zak<br />
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SICHERUNGSPRAXIS<br />
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SICHERUNGSMETHODEN<br />
Fixpunktsicherung Zentralpunktsicherung Körpersicherung<br />
(passiv)<br />
Körpersicherung<br />
(aktiv)<br />
© Georg Soyer<br />
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TEST: Kräfte in der Zwischensicherung<br />
Rahmenbedingungen<br />
Sturzfaktor 0,4 (4,8 m Sturzhöhe, 12 m ausgegebenes Seil)<br />
eine Zwischensicherung<br />
Bremsgeräte: HMS. Achter, Tube<br />
Fragestellungen<br />
Welche Kräfte wirken auf die Umlenkung?<br />
Ist der Sturz kontrolliert haltbar?<br />
Bestehen Gefahren für den Sichernden?<br />
Wie wirken sich Gewichtsunterschiede aus?<br />
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TEST: Kräfte in der Zwischensicherung<br />
inkl. subj. Einschätzung Sichernder bzw. Stürzender nach Sturz<br />
Aktive<br />
Körpersicherung<br />
Passive<br />
Körpersicherung<br />
Fixpunktsicherung<br />
Zentralpunktsicherung an<br />
der Ausgleichsverankerung<br />
Sichernder<br />
+<br />
Stürzender<br />
+++<br />
Sichernder<br />
+<br />
Stürzender<br />
+<br />
Sichernder<br />
+<br />
Stürzender<br />
++<br />
Sichernder<br />
- - - (Anprall)<br />
Stürzender<br />
+<br />
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TEST: Kräfte in der Zwischensicherung<br />
Partner gleich<br />
schwer<br />
F (Umlenkung)<br />
Fangstoßaufteilung<br />
Standhaken - Sichernder<br />
Subjektive Einschätzung<br />
Sichernder Stürzender<br />
Fixpunkt 5,77 kN (100 %) Nur Standhaken + ++<br />
Zentralpunkt 5,16 kn (-11 %)<br />
Zuerst Sichernder, nach<br />
Umschlagen des K3 auch<br />
---<br />
+<br />
Körper passiv 5,65 kN (-2 %)<br />
Körper aktiv 4,41 kN (-24 %)<br />
Standhaken<br />
Nur Sichernder,<br />
(Anprall)<br />
Selbstsicherung 1,5 m + +<br />
Nur Sichernder, bewusstes<br />
Abfedern im Moment des<br />
Sturzzugs<br />
+ +++<br />
Sichernder 64 kg, Stürzender 85 kg, Unterschied 32 %<br />
Körper Kollision mit Stürzenden --- ---<br />
Zentralpunkt Erschreckender Anprall, harter Sturz --- -<br />
(DAV Panorama 5/2002)<br />
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BELASTUNGSSITUATIONEN<br />
Nachstieg<br />
Abseilen<br />
Toprope<br />
Pendelsturz<br />
160 daN<br />
120 - 240 daN<br />
220 - 330 daN<br />
240 daN<br />
© Angelika Zak<br />
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KRÄFTEVERTEILUNG (Standplatz)<br />
35 daN<br />
75 daN<br />
Theorie<br />
Verteilung 1:1<br />
© Georg Soyer<br />
100 daN<br />
Praxis<br />
Verteilung 1:2 bis 1:4 (lt. DAV)<br />
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REIHENVERANKERUNG (Standplatz)<br />
© Georg Soyer<br />
Reihenschaltung<br />
mit Kletterseil<br />
Reihenschaltungsschlinge<br />
abgelängt mit Sackstich<br />
Reihenschaltungsschlinge<br />
abgelängt mit Mastwurf<br />
am Doppelstrang<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
FIXPUNKTSICHERUNG als Grundtechnik<br />
Ein solider Fixpunkt (> 10 kN)<br />
• normkonformer Bohrhaken<br />
• mind. armdicke Sanduhr<br />
• Bäume<br />
• massive Köpfel und Blöcke<br />
bestes Handling<br />
optimale Sicherheit<br />
auch mit Zentralkarabiner<br />
…<br />
© Georg Soyer<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
REIHENVERANKERUNG als Grundtechnik<br />
mind. ein solider Fixpunkt (> 10 kN)<br />
• normkonformer Bohrhaken<br />
• mind. armdicke Sanduhr<br />
• Bäume<br />
• massive Köpfel und Blöcke<br />
Redundanz<br />
Lastverteilung wählbar<br />
einheitliches System<br />
…<br />
© Georg Soyer<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
REIHENVERANKERUNG (Festigkeiten)<br />
© Georg Soyer<br />
Festigkeit<br />
grenzwertig<br />
empfehlenswert<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
KRÄFTEVERTEILUNG am Standplatz<br />
Hohe Krafteinträge (Spitzen) auf verbleibende<br />
Sicherungspunkte (bei Ausbruch) vermeiden!<br />
© Georg Soyer<br />
klassisches<br />
Kräftedreieck<br />
fixiertes<br />
Kräftedreieck<br />
bzw. Abseilstand<br />
doppelt abgebundenes<br />
Kräftedreieck<br />
Kräfteverteilung mit<br />
Reihenschaltungsschlinge<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
SELBSTSICHERUNG außerhalb der Sicherungskette<br />
© Georg Soyer<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
SICHERUNGSGERÄT + SEIL = System<br />
Optimale Abstimmung des Sicherungsgerätes<br />
in Abhängigkeit von Seildurchmesser und<br />
Handkraft des Sichernden!<br />
+ +<br />
ES<br />
DS<br />
ZS<br />
(8,9 - 11 mm)<br />
(7,8 - 9 mm)<br />
(7,5 - 8 mm)<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
KRÄFTEREDUKTION durch richtige SEILTYPEN / SEILFÜHRUNG<br />
© Georg Soyer<br />
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35 | 56
RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
HALBSEILTECHNIK<br />
Umgelenktes Bremsseil löst F2-Problematik!<br />
© Georg Soyer<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
REIHENVERANKERUNG (viele Fixpunkte)<br />
„Standplatzkrake“ für kritische Standplätze<br />
Dyneema oder Kevlarreepschnur<br />
© Georg Soyer<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
KRÄFTEVERTEILUNG<br />
+<br />
_<br />
* Relativ gleichm. Belastung der Fixpunkte in jede Zugrichtung<br />
Aber:<br />
Durch Reibung zw. Karabiner und Schlinge kommt es zu einer<br />
Kräfteverteilung im Verhältnis von 1:2 bis 1:4 auf die Fixpunkte<br />
(je nach Reibung in Abh. vom Schlingenmaterial und Winkel)<br />
* Neuer Energieeintrag bei Ausbruch (bis 8 kN!)<br />
* Verlust der Bremsseilkontrolle durch „Hochklappen“<br />
* Große Seildurchläufe durch „Hochklappen“<br />
* Bei Banddurchtrennung (Steinschlag) keine Redundanz<br />
* Sackstich im Bandmaterial nach Belastung schwer lösbar<br />
* Liegen Fixpunkte zu weit auseinander (> 120°) wird jeder einzelne<br />
mit mehr als 100 % belastet<br />
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RESÜMEE / PRAXISEMPFEHLUNG<br />
REIHENSCHALTUNG<br />
+<br />
* einfacher, schneller, übersichtlicher Aufbau<br />
* einheitliches, fixes System für Fels und Eis<br />
* Redundanz<br />
* geringer neuer Energieeintrag bei Ausbruch<br />
* ungestörte Bedienung der Partnersicherung<br />
_<br />
* „weiches Auge“ > keine Querbelastungen, offenen Verschlüsse möglich<br />
* Solide Fixpunkte erforderlich<br />
* Kräfteverteilung nur bedingt möglich<br />
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ENTSCHEIDUNGSMATRIX<br />
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ENTSCHEIDUNGSMATRIX<br />
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Sonderformen<br />
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VERSPANNTES Kräftedreieck<br />
© Georg Soyer<br />
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Var. REIHENVERANKERUNG mit Verspannung<br />
© Georg Soyer<br />
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Variante REIHENVERANKERUNG<br />
© Georg Soyer<br />
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STANDPLATZ mit „PLUS-CLIPP“<br />
© Georg Soyer<br />
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Weiterführende Informationen<br />
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NORMÜBERPRÜFUNG SEILE<br />
© Georg Soyer<br />
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SEILNORM – Was wird getestet?<br />
Fangstoß<br />
max. Kraft, die beim Normsturz bei größter Seildehnung wirkt<br />
Seile mit höherem Fangstoß sind weniger dynamisch (härtere Sturz)<br />
darf bei Einfach- und Zwillingseilen 12 kN, bei Halbseilen 8 kN nicht überschreiten<br />
Sturzzahl<br />
direktes Maß für die Sicherheitsreserven eines Seiles<br />
Einfach- und Halbseile im Einzelstrang müssen mind. 5 Normstürze (80 bzw. 55 kg) halten<br />
Zwillingsseile im Doppelstrang müssen mind. 12 Normstürze (80 kg) halten<br />
Scharfkantenfestigkeit<br />
Seil wird beim Normsturz nicht über eine großrundige Kante (5 mm) umgelenkt sondern<br />
über eine Kante mit einem Radius von 0,75 mm<br />
ein Seil muss für die Bezeichnung „scharfkantenfest“ dem Sturz einmal standhalten<br />
Gebrauchsdehnung<br />
gibt die Elastizität des Seils bei statischer Belastung mit 80 kg an<br />
darf bei Einfach- und Zwillingseilen 10 %, bei Halbseilen 12 % nicht überschreiten<br />
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SEILNORM – Was wird getestet?<br />
Dynamische Dehnung<br />
Dehnung des Seils beim Normsturz<br />
soll sicherstellen, dass ein Seil nicht zu elastisch ist<br />
darf 40 % nicht überschreiten<br />
Mantelverschiebung<br />
Seilstück von 2 m wird 5 x hintereinander durch eine Metalltrommel gezogen und gewalkt<br />
Verschiebung des Mantels gegenüber dem Kern darf nicht mehr als 40 mm betragen<br />
Knotbarkeit<br />
ein Sackstich im Seil wird mit 100 N (10 kg) festgezogen und dann auf 1 N (1 kg) entlastet<br />
danach darf der Innendurchmesser des Knotens maximal 1,1 mal so groß sein<br />
wie der Seildurchmesser<br />
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NORMÜBERPRÜFUNG KARABINER<br />
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REIHENSCHALTUNGSSCHLINGE<br />
© Georg Soyer<br />
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HANDKRAFT<br />
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FESTIGKEIT Mastwurf im Einzelstrang<br />
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FAQ<br />
Warum „weiches Auge“ immer im tieferen Fixpunkt?<br />
Vorstiegssturz mit ZWS: Kraft auf den Standplatz relativ gering<br />
Vorstiegssturz ohne ZWS (F2): geringerer Energieeintrag bei Ausbruch des tieferen Fixpunktes<br />
Nachstiegssturz: geringerer Energieeintrag bei Ausbruch des tieferen Fixpunktes<br />
Warum Karabineröffnung in den Exen auf selber Seite?<br />
Warum mehr als 100% je Fixpunkt bei Ausgleich über 120° möglich?<br />
Faktor = 1 / [2 · cos (Winkel/2)]<br />
Bsp: 145°<br />
1 / [2 · cos (145/2)] = 1 / [2 · cos (72,5)] = 1 / [2 · 0,3] = 1,66<br />
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