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Sicherheitstechnische Grundlagen im Seilgarten – Dynamische Kräfte und Stürze

Andreas Dudda — Wed, 28 Oct 2009 21:25:45 +0000

“Sturz ist nicht gleich Sturz”
Im Rahmen unserer Reihe zur Berechnung von Kräften in Seilgärten beschäftigen wir uns dieses Mal mit den Kräften, die bei einem Sturz in ein Seil auftreten. Dazu haben wir wieder eine Berechnungshilfe erstellt, die zum freien Download zur Verfügung steht.

Berechnet werden die jeweilgen Sturzfaktoren, der Fangstoß, die Sturzgeschwindigkeit, der g-Wert … und daneben werden allerlei physikalische Zusammenhänge über dynamische Kräfte im Seilgarten erklärt und bebildert. Hier ein Auszug aus dem Berechnungsprogramm:

Berechnung von Kräften im Seilgarten: Stürze und dynamische Kräfte

Beispiele:
a) Ein Kletterer (80kg) im Seilgarten – TopRopeSicherung – stürzt beim sog. “Todessprung” 8 Meter hinab. Die ausgegebene Seillänge beträgt 24 Meter. Bei dem Sturzfaktor von 0,33 beträgt der Fangstoß ca. 4,4KN – das sind etwa das 5,6-fache seines Körpergewichts. Kein Problem!

b) Ein Kletterer (80 kg) stürzt 4 Meter. Die ausgegebene Seillänge beträgt nur 4 Meter. Bei diesem Sturzfaktor von 1 beträgt der Fangstoß kritische 7 KN – das sind ca. das 7-fache seines Körpergewichts. Hier wird es kritisch.

c) Szenario wie im Beispiel b), nun aber 40 kg Körpergewicht: Sturzfaktor 1. Der Fangstoß beträgt ca. 4,8 KN. Bezogen auf das Körpergewicht des Kletterer sind das aber ca. das 12-fache.

Teste mithilfe der obigen Berechnungshilfe selbst: Je höher der Sturzfaktor und das Gewicht, desto härter der Fangstoß.

Der Fangstoß:

Die Kraft, die im Moment der maximalen Seildehnung auftritt, nennt man Fangstoß oder Fangstoßkraft. Es ist die maximale Kraft (der “Ruck”, die max. Bremskraft), die auf den Kletterer einwirkt, wenn ein Sturz abgefangen wird. Der menschliche Körper ist in der Lage 12 kN aufzufangen – aber dies schon mit schweren Verletzungen. Die EN-Normen schreiben vor, dass höchstens 6 kN (600 kg oder 0,6 t) Fangstoß zulässig sind. Dieses ist der angenommene Grenzwert, ab dem der menschliche Körper die auf ihn einwirkenden Kräfte nicht mehr unverletzt aufnehmen kann. Natürlich muss auch das Material, jedes Glied in der Sicherungskette, den Fangstoß aushalten, ohne zu brechen. Mithilfe unserer Berechnungshilfe kann man schnell den jeweiligen Fangstoß ermitteln.

Im Falle eines Sturzes darf ein Anwender niemals einen Fangstoß über 6 KN ausgesetzt werden!

Der g-Wert:

Der g-Wert (Kraft/Gewicht) gibt an, dem Wievielfachen des Körpergewichtes eine bestimmte Kraft entspricht. Da die Belastbarkeit des menschlichen Körpers etwa proportional zu seinen Gewicht ist, ist der “g-Wert” sehr aussagekräftig über die relative Härte des Sturzes. Ein Fangstoß von 9g heißt: Ein 80kg schwerer Kletterer fühlt dann 720kg auf sich lasten.
Bei sehr kurzen Belastungszeiten unter 0,5 Sekunden werden 20 g als die menschliche Belastungsgrenze beim Sturz in aufrechter Körperhaltung angesehen ( in waagerechter Körperhaltung – wie beim Hüftgurt möglich – wird die Belastungsgrenze wohl deutlich darunter liegen). Belastungen (auch kurzfristige) ab 10 g sind für den Menschen generell gefährlich.
Beim gleichen Sturz in das Seil bedeutet dieses, dass ein schwerer Kletterer mit wenig “g-Wert” belastet wird als ein leichter Kletterer, obwohl die absoluten Kräfte (Fangstoß) beim Schweren höher sind.

Der Sturzfaktor:

Die “Härte des Sturzes” hängt bei dynamischen Seilen nicht von der Fallhöhe ab, sondern vom Sturzfaktor. Damit wird das Verhältnis zwischen der Sturzhöhe und der ausgegebener Seillänge angegeben (Sturzhöhe : Seillänge).
Kletterseile (Bergseile, dynamische Seile) sind wie Fangstoßdämpfer. Sie nehmen durch Dehnung Sturzenergie auf, um die Fangstoßkräfte gering zu halten. Je weiter ein Seil sich dehnen kann, desto besser kann die abzufangende Fallenergie von dem Seil absorbiert und die Einwirkung auf den Körper des Kletterers reduziert werden.
Da leuchtet es schnell ein, dass es einen Unterschied macht, ob ich 4 Meter stürze und dabei 20 Meter Seil ausgegeben wurde (Sturzfaktor = 4/20, also 0,2), welches meine Fallenergie aufnehmen kann oder ob bei diesem Sturz nur 10 Meter Seil (Sturzfaktor: 0,4) zur Energieaufnahme zur Verfügung stehen. Rein rechnerisch kann der Sturzfaktor max. 2 betragen, was einer “Vollbremsung” gleicht. Der Faktor 2 ist also der höchstmöglicher Sturzfaktor eines gesicherten Kletterers – der in der Praxis so nie vorkommen darf.

Grundsätzlich ist die “Härte” des Sturzes bei gleichem Sturzfaktor gleich – egal aus welcher Fallhöhe wir stürzen. Der kleine Unterschied bei gleichem Sturzfaktor zwischen einem Sturz aus 20 Meter und einem 5 Meter Sturz besteht allein darin, dass die Fangstoßkraft beim höheren Sturz länger auf den Körper einwirkt.

Linktipp: Eine nette Animation zum Sturzfaktor findet sich auf der Website von BEAL.

Die auftretenden Fangstoßkraft ist direkt proportional zum Sturzfaktor. Je höher der Sturzfaktor, desto härter der Fangstoß.

Hier einige Beispiele mit verschiedenen Sturzfaktoren:

Abb.1: Fangstoss, Sturzfaktor und Körpergewicht
Das Diagramm zeigt die Fangstoßkräfte (in Kilonewton) in Abhängigkeit vom Sturzfaktor und dem Körpergewicht.
Ausgegangen wurde bei unseren Berechnungen vom freien Fall in ein fixiertes Seil (statische Sicherung) mittlerer Härte.

Die obenstehende Abb.1 zeigt deutlich, dass bei höheren Sturzfaktoren der Einfluss des Körpergewichtes auf den Fangstoß zunehmend größer wird.

In Seilgärten (grüner Bereich) wird der Sturzfaktor 1 (gelber Bereich) niemals erreicht – handelt es sich doch immer um Toprope-Sicherungen, die unterhalb dieses Wertes liegen. In der Praxis sind uns unter extremsten Bedingungen (“Todessprung”) gemessene Werte bis 4,4KN bekannt.

Abb.2:

Abb.2: G-Wert und Sturzfaktor
Die Abbildung 2 verdeutlicht, dass bei Stürzen die relative Belastung (g-Wert=Lastvielfache) bei schwereren Kletterern geringer ist als bei leichteren Körpern.

Bei höheren Sturzfaktoren wird der Einfluss des Körpergewichts auf den g-Wert zunehmend größer.

Kurzfristige Belastungen (unter 0,5 Sekunden) unter 10g gelten noch als ungefährlich – siehe gelber Bereich.

In Seilgärten (grüner Bereich) werden maximal 6g erreicht – dieses auch nur bei extremsten Sprüngen und für den Bruchteil einer Sekunde.

g-Werte im Vergleich: Kinderschaukel max. 2,5g, Schleudersitz ca. 15-20g, Achterbahn typisch (max) 4 (6)

Stürze im Seilgarten:

Die auftretenden Kräfte sind in Seilgärten relativ gering (i.d.R. 0,9 KN – 1,4 KN), handelt es sich doch um Toprope-Sicherungen. Der höchstmögliche denkbare Sturzfaktor liegt bei 0,99, in der Regel aber unter 0,5. Selbst beim sog. “Todesprung” errechnen wir einen Sturzfaktor von ca. 0,4 und damit einen Fangstoß um. 4,3 KN. Dieser Wert wurde in uns bekannten praktischen Versuchen bereits gemessen. Das alles ist für den menschlichen Körper unbedenklich – aber dennoch sehr erlebnisreich:-)
Auf die Umlenkung wirkt max. die doppelte Kraft des Fangstoßes – also ca. 9 KN. Diese Energie kann nur dann bedenklich werden, wenn das Oberseil, auf dem die Umlenkung angebracht ist, zu wenig Durchhang hat. Siehe dazu unsere anderen Berechnungshilfen (Excel-Dateien).

Der Normsturz:

Um die Qualität und Eigenschaften (Festigkeit, Dehnungsverhalten, Sturzzahl…) von Seilen vergleichen zu können, werden Seile dem sog. Normsturz unterzogen. Der Normsturz ist ein in EN-892 definierter Sturz, bei dem ein bestimmtes Gewicht (80 kg) aus einer bestimmten Höhe (4,80 m) herabfällt und vom ausgegebenen Seil (2,80m) abgebremst wird. Das fixierte Seil wird dabei in einem Karabiner (30 cm nach der Fixierung) umgelenkt. Es handelt sich also um einen statischen Sturz mit dem Sturzfaktor ca. 1,71.
Hierbei darf ein bestimmter Fangstoß (Einfachseile: 12 KN beim ersten Sturz) sowie eine bestimmte Dehnung (max. 40%)nicht überschritten werden.

Einfachseile werden beim Normsturz mit einem Gewicht von 80 kg getestet. Sie müssen mindestens 5 Stürze halten. Der maximal zulässige Fangstoß beim ersten Sturz beträgt 12 kN. Die meisten dynamischen Bergseile weisen einen deutlich geringeren Fangstoß als 12 kn auf.
Beispiel: Das technisches Merkblatt eines dynamisches Seils enthält folgende Kennzahlen:
Sturzzahl: 13 – 15 bedeutet, dass dieses Seil 13-15 Normstürze aushält.
Fangstoss: 9,8 KN bedeutet, dass bei diesem Seil im Normsturz ein Fangstoß von 9,8 KN gemessen wird.

Die Fangstoßdehnung (beim ersten Normsturz) liegt bei modernen Kletterseilen typischerweise zwischen 28 % und 35 %. Bei einem normalen Sportklettersturz mit einem Sturzfaktor von 0,3 liegt die dynamische Dehnung in der Größenordnung um 15 %.

Rechenmodell:

Unsere Rechenmodelle sind nur Annäherungen an die Wirklichkeit. Nicht berücksichtigt wurden Luftwiderstand und denkbarer Reibungswiderstand bei Umlenkungen, sowie Absorption durch andere Materialien im Sicherungssystem.
Ausgegangen wurde vom freien Fall und zwar in ein fixiertes Seil. (Man spricht hier von einer statischen Sicherung).

Urheberschutz und Nutzung:

Wir räumen Ihnen ganz konkret das Nutzungsrecht ein, sich eine private Kopie für persönliche Zwecke anzufertigen.
Nicht berechtigt sind Sie dagegen, die Materialien zu verändern und /oder weiter zu geben oder gar selbst zu veröffentlichen.
Die Urheberrechte für die Berechnungsformeln, Texte, Zeichnungen und Fotos liegen bei: onLINE-Seilgarten / Andreas Dudda.

Haftungshinweis:

Trotz sorgfältiger Kontrolle übernehmen wir keine Haftung für die Richtigkeit der Kräfteberechnung.

Download der Excel-Berechnungshilfe:

http://www.online-seilgarten.de/downloads/kraefteberechnung-im-seilgarten3-stuerze.xls

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Sicherheit gewinnt man, indem man Tore öffnet

Andreas Dudda — Mon, 25 May 2009 12:51:53 +0000

Sicherheit erreicht man nicht,
indem man Mauern errichtet.
Sicherheit gewinnt man,
indem man Tore öffnet.

Urho Kekkonen

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Materialbelastung: Kräfteberechnung in der temporären Seilarbeit, 2

Andreas Dudda — Thu, 23 Apr 2009 15:32:50 +0000

Die Frage des letzten Artikels richtete sich nach der max. Materialbelastung in der tempörären Seilarbeit bei folgendem Szenario:

Spannweite des Seiles zwischen den Anschlagpunkten: 10 Meter
Personenanzahl: 5 Personen / ca. 400 kg
Durchhang d. Seiles unter Belastung: 60 cm

Die richtige Antwort lautet: ca. 50 kn (Kilonewton), das entspricht näherungsweise 5000 kg, also 5 Tonnen – inklusive dreifacher Sicherheitsreserve laut EN Norm 15567 *

Damit ist die Bruchlast des üblichen Klettermaterials i.d.R. bereits überstiegen. Diese Kräfte können nur mit Material aus der Industriesicherung noch sicher bewältigt werden.

Zur Berechnung

Philipp Strasser, der Betreiber von http://www.outdoorconcept.at , hält auf seiner Webseite eine Exceldatei zum freien Download bereit, um anhand des Durchhangs, der Personenlast und des Seilgewichts die resultierenden Kräfte auf Material und Ankerpunkte zu berechnen.

Es werden nur noch ein paar variable Daten benötigt, um die Kräfteberechung durchzuführen. Die Berechnung erfolgt anhand der Siebert-Formel und berücksichtigt den Sicherheitsfaktor von 3 laut EN 15567.

Diese Berechnungshilfe ist sehr praktisch, zumal das Thema rund um Kräfteberechnungen in Seilgärten immer wieder aufgekommt. Hier die Excel-Datei:
Berechnung der Seilzugkraft bei horizontal gespannten Seilen

Philipp Strasser ist u.a. auch der Autor des Buches “Spannung zwischen Bäumen“. Einen Auszug zum Thema Materialbelastungen in der temporären Seilarbeit finden wir übrigens hier:
Leseprobe zur Materialbelastung

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Lesetipp: Spannung zwischen Bäumen: Handbuch für temporäre Seilelemente

Aus dem Inhalt:
Materialbelastungen
Teilnehmersicherung in Bodennähe
Knoten
Mohawk Walk
Waldspielplatz
Hohe temporäre Elemente

â€¢â€¢â€¢â€¢â€¢

* Zur Norm EN 15567

Seit März 2008 ist die neue EN Norm 15567 veröffentlicht worden. Sie legt die Mindestanforderungen für Seilgartenanlagen und deren Betrieb festlegt. Die Norm gliedert sich in zwei Teile:
Teil 1: Konstruktion und sicherheitstechnische Anforderungen
Teil 2: Anforderungen an den Betrieb

Die Dokumente lassen sich beim Deutschen Institut für Normung kostenpflichtig bestellen – die Inhaltsangaben aber kann man gratis einsehen.

Wohl gemerkt: es handelt sich bei der EN 15567 um Mindestanforderungen. Die ERCA-Standards sind dadurch aber nicht überflüssig geworden. Vielmehr sind sie in vielen Bereichen sogar detaillierter und auch höher als das “Kompromisswerk” der EN 15567 Norm.

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Freizeiteinrichtung Kletterwald: Baumbeurteilung im Kletterwald

Andreas Dudda — Sat, 04 Apr 2009 20:27:39 +0000

“Der Bau und Betrieb von Kletterwäldern hat in den vergangenen fünf Jahren in Deutschland in rasantem Maße zugenommen. Derzeit gibt es mehr als 70 dieser Freizeiteinrichtungen, in fünf bis acht Jahren wird mit bis zu 600 Kletterwäldern in Deutschland gerechnet. Insbesondere Betreiber und Genehmigungsbehörden stehen daher vor neuen Herausforderungen, denn der Betrieb von Kletterwäldern setzt ein hohes sicherheitstechnisches Wissen, fundierte Kenntnisse über Bäume und ein hohes Maß an Sensibilität im Umgang mit der Natur voraus. Der nachfolgende Beitrag gibt Anregungen und Hinweise, wie ein Projekt Kletterwald unter der Prämisse der weitestgehenden Baum- und Bestandesschonung angegangen und begleitet werden kann. … ”

( Textquelle: siehe unten )

Den ganzen Artikel finden Sie u.a. auf den Seiten der IAPA (International Adventure Park Association):
Die neue Freizeiteinrichtung Kletterwald – Teil 2: Baumbeurteilung im Kletterwald vor und nach der Errichtung. Von: Marc Wilde und Marko Wäldchen,Tecklenburg

Marc Wilde und Marko Wäldchen sind öffentlich bestellte und vereidigte Baumsachverständige. Mehr Infos zu ihnen unter http://www.kletterwald-profi.de

Der o.g. Artikel ist übrigens erschienen in Heft 4/2008 der Zeitschrift “AFZ Der Wald - Allgemeine Forstzeitschrift für Wald und Forstwirtschaft” .

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Mitgliedschaft im ERCA

Andreas Dudda — Fri, 06 Feb 2009 15:40:08 +0000

Seit heute sind wir offizielles Mitglieder der ERCA – European Ropes – Courses Association. Dieser Verein zur Förderung von Ropes Courses e.V. mit Sitz in Hannover vertritt die Interessen europäischer Trainer, Seilgartenbauer und Betreiber von mobilen und stationären Seilgärten. Die ERCA vertritt das Ziel, das Thema Sicherheit kontinuierlich weiterzuentwickeln und bestimmte Sicherheitsstandards vorzuschlagen. Dabei handelt es sich insbesondere um:

Ethische Standards
Baustandards für stationäre und temporäre Seilgarten
Betriebsstandards
Ausbildungsstandards
Inspektionsstandards

http://www.erca.cc

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Schlüsselkompetenzen für lebenslanges Lernen

Andreas Dudda — Fri, 26 Dec 2008 19:56:32 +0000

Empfehlung des Europäischen Parlaments und des Rates vom 18. Dezember 2006 zu Schlüsselkompetenzen für lebensbegleitendes Lernen [Amtsblatt L 394 vom 30.12.2006].
ZUSAMMENFASSUNG

“In einer Wissensgesellschaft ist der Erwerb von Schlüsselkompetenzen wie Wissen, Fähigkeiten und Einstellungen, die an das jeweilige Umfeld angepasst sind, für alle Personen von grundlegender Bedeutung. Diese Kompetenzen sind ein Gewinn für den Arbeitsmarkt, den sozialen Zusammenhalt und den aktiven Bürgersinn, denn sie bringen Flexibilität, Anpassungsfähigkeit, Zufriedenheit und Motivation. Da jeder Einzelne diese Kompetenzen erlangen sollte, stellt die vorliegende Empfehlung ein Referenzinstrument für die Mitgliedstaaten dar, um sicherzustellen, dass sie die Schlüsselkompetenzen vollständig in ihre Strategien und Infrastrukturen, vor allem im Bereich des lebenslangen Lernens, integriert haben.” …
Der gesamte Text auf Europa.eu – Zusammenfassung der Gesetzgebung – Schlüsselkompetenzen für lebenslanges Lernen

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de

Erlebnispädagogik und Seilgarten in Schaumburg!

Andreas Dudda — Mon, 22 Dec 2008 13:05:02 +0000

Der Landkreis Schaumburg ist um ein erlebnispädagogisches Angebot reicher. Mit unserem mobilen Niedrigseilgarten führen wir erlebnispädagogische Programme, Sozial- und Teamtrainings für Schulklassen, Teenager- und Jugendgruppen durch. Damit stellen wir im Landkreis einen hochwirksamen Rahmen zu Verfügung, um Persönlichkeits- und Teamentwicklung zu stärken und Schlüsselqualifikationen zu erlernen – zu erleben.

http://www.online-seilgarten.de

Wir sind mit unserem erlebnispädagogischen Angeboten noch recht neu. Einige Institutionen und öffentliche Träger konnten wir bereits in kurzer Zeit für unser Vorhaben gewinnen. Aber nätürlich haben wir keine multi-Millionen-Euro-Marketing-Kampagne noch namhafte Sponsoren. Wenn Dir onLINE also gefällt, dann erwäge es doch bitte, einem Freund davon zu erzählen oder setze einen Link auf unsere Webseite.

Quelle dieser Mitteilung: www.online-seilgarten.de