Montag, 20.11.2017

Ankerpunktbelastung im Einfachseilaufstieg

Die doppelte Belastung des Ankerpunktes gilt als großer Nachteil des Einfachseilaufstiegs. Dagegen geht man beim abgewürgten Aufbau davon aus, dass nur die einfache Kraft auf den Ankerpunkt wirkt. Doch welche Rolle spielt dabei die Reibung? Wie wirken sich Lastspitzen aus? Und stimmt die Kalkulation für den abgewürgten Aufbau so überhaupt?
Baumpfleger und Arboristik-Student Max Soballa hat das Ganze mal für Euch geprüft: Im Rahmen seiner Bachelor-Arbeit hat er sich ausführlich mit der Thematik beschäftigt.

Gastbeitrag von Max Soballa |

Die Ankerpunktbelastung ist ein wichtiges Thema in der Baumpflege: Die Folgen eines Ankerpunktversagens möchte sich kein Kletterer ausmalen. Doch wann genau welche Lasten entstehen, ist oft nur schwer zu schätzen. Versuch macht klug, sagt man ja – also testen wir doch einfach.

Material und Aufbau Bildrechte bei: Max Soballa

Material und Aufbau

Um die Kräfte am Ankerpunkt bewert- und vergleichbar zu machen, braucht es einen Versuchsaufbau, der verschiedene Parameter einbezieht, die der Berufspraxis möglichst nahe kommen.
Unser Seil wird jeweils auf ähnlicher Höhe über den Ast geführt und unten am Stamm festgeknotet: ein klassischer Einfachstrang-Aufbau.

Hängt sich nun der Kletterer ins Seil, sollte durch das „Gegengewicht“ Baum der Theorie zufolge eine doppelte Belastung auf den Ankerpunkt wirken. Das kann jedoch praktisch nicht stimmen, weil die Reibung die Krafteinwirkung verringert. Aber wie sehr? Ein Kraftmessgerät am fixierten Seilende, sowie ein Kraftmessgerät direkt unter dem Ankerpunkt werden die Belastung dokumentieren.

Beobachtungen beim statischen Aufbau

So lange der Kletterer nur im Seil hängt, ohne aufzusteigen, wirken niedrigere Kräfte als bei Bewegung: Tatsächlich sind es nur 63 bis 67 Prozent der rechnerischen Ankerpunktbelastung. Man sieht auf diese Weise sehr schnell: Es findet – ohne Bewegung – keine Kraftverdopplung am Ankerpunkt statt. Die Reibung nimmt hier über 30 Prozent der Kraft aus dem System.
(Baut man testweise aber eine Rolle als Ankerpunkt ein, um einen annähernd reibungsfreien Zustand zu simulieren, liegen die Messwerte nur noch minimal unter der rechnerischen Belastung.)

Beobachtungen beim dynamischen Aufbau

Doch wie sieht das Ganze beim Klettern aus? Per Treppenaufstieg (also mit Steigklemme, mitlaufendem Sicherungsgerät und Fußsteigklemme) geht es am Seil hinauf.
Zunächst messen wir hier mit Rolle statt Ast, um den „worst case“ der minimalen Reibung darzustellen. Die Gesamtbelastung liegt jetzt sogar über der rechnerischen Belastung. Dafür sind die Lastspitzen verantwortlich, die der Kletterer beim Aufstieg mit jedem Schritt verursacht.

Ankern wir dann wie gewohnt am Ast, sinkt die messbare Belastung zwar wieder – aber erstaunlicherweise nicht an beiden Messpunkten gleichermaßen: Bei einem 80 Kilo schweren Kletterer müssten der Theorie zufolge beide Messgeräte in etwa 0,78 kN anzeigen. Stattdessen liegt der Wert des stammnahen Kraftmessers deutlich niedriger, während der Kraftmesser unterhalb des Ankerpunktes einen höheren Wert anzeigt. Die Reibung dämpft also die Lastspitzen, die am Stammfuß ankommen.

Doch letzten Endes kommt es uns auf die Gesamtbelastung an. Und die ist zwar niedriger als beim Versuch mit der Rolle, kommt aber der Theorie dann doch recht nahe. Würden sich die gemessenen Lastspitzen (die das Gewicht des Kletterers ja übersteigen) einfach addieren, müsste die Gesamtbelastung am Ankerpunkt sogar noch höher sein als die doppelte Gewichtskraft des Kletterers. Dem aber wirkt die Reibung entgegen – so dass die Faustformel letztlich doch wieder stimmt.

Zum Vergleich: Der würgende Aufbau Bildrechte bei: Max Soballa

Zum Vergleich: Der würgende Aufbau

Umso interessanter wird es allerdings, wenn wir das Seil würgend, also oben am Ast mit einem Schmetterlingsknoten fixiert, einbauen: Theoretisch dürfte nun nur das einfache Gewicht des Kletterers den Ankerpunkt belasten.

Das Messgerät zeigt jedoch deutlich höhere Werte: Lastspitzen durch Bewegung können bei diesem Aufbau nicht durch Reibung ausgeglichen werden, so dass in etwa die 1,5fache Gewichtskraft des Kletterers auf den Ankerpunkt wirkt.

Das bedeutet aber, dass die Verwendung des Doppelstrangs kritisch überdacht werden muss, wann immer man seinen Einsatz mit einer Reduktion der Ankerpunktbelastung begründet.

Ja, sie ist noch immer niedriger als beim Einfachstrang – sollte der Ankerpunkt aber brechen, kann kein tieferliegender Ast den Sturz auffangen. Im Einfachstrang dagegen kann das Seil von vornherein so eingebaut werden, dass weitere Äste einen Sturz abbremsen könnten.

Fazit

Die Reibung setzt in den statischen Versuchen die Ankerpunktbelastung stark herab: um bis zu 37 Prozent im Vergleich zur rechnerischen, also doppelten Belastung.
Auch beim dynamischen Aufbau ist ein hoher Einfluss der Reibung festzustellen. Sie dämpft die Lastspitzen, die am Stammfuß ankommen, und führt im Ergebnis dazu, dass die Ankerpunktbelastung nicht noch höher ist, als bloß die doppelte Gewichtskraft des Kletterers. Insgesamt stimmt also die Faustformel: Auf den Ankerpunkt wirkt beim Einfachseilaufstieg das doppelte Gewicht des Kletterers.

Was nicht stimmt, ist die Annahme, beim würgend eingebauten System wirke nur die einfache Gewichtskraft des Kletterers auf den Ankerpunkt: Es ist etwa die 1,5fache Kraft.
Insofern sollte in der Praxis genau überlegt werden, ob bei dünneren Ankerpunkten der würgende Einbau mit seiner etwas geringeren Ankerpunktbelastung aber ohne die Möglichkeit zusätzlicher „sturzdämpfender“ Äste dem Einfachseilaufstieg immer vorzuziehen ist.

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