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Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

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  • Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

    Zitat von Die Schatzjäger Beitrag anzeigen
    @mash:
    Kleine Zwischenfrage, interessehalber:
    Eine Schlinge hält ca. 20 KN - und ist statisch. Die könnte also bei einem gscheiden Sturz in die Schlinge direkt am Stand reißen. Okay, seh ich ein - mal abgesehen davon dass man sowieso nie enie 'Standschlinge' überklettern soll.

    Jetzt würd ich aber doch gerne wissen, wieso das Klettersteil mit Mastwurf da soviel besser ist. Wenn ich das auf 1 Meter ablänge und dann überklettere und mit voller Wucht reinfliege, würde ich sagen dass das auch ned mehr hält als die Schlinge. Und, obwohl leicht dynamisch, dürfte sich die Dynamik auf einer Länge von 1 bis 2 Metern Seil ned auswirken.

    Ich hab bislang den Hauptvorteil eines Mastwurfes mit Kletterseil im Zentralpunkt darin gesehen, dass man beweglicher ist und keine extra Schlinge braucht - aber ein Sturz mit hohem Sturzfaktor direkt in den Stand würde damit sicherlich nicht viel angenehmer werden - oder bin ich da jetzt echt so auf dem Holzweg ?

    Thomas
    Im Prinzip beschreibt der Sturzfaktor den einzige für die Kräfte im System wirkenden Kräfte relevanten Zusammenhang, wenn man Reibungen und dynamische Sicherungen und die Dynamik des Körpers des Kletterers, etc. vernachlässigt.

    Die Energie die ein Kletterer am Ende eines Sturzes in Form von Geschwindigkeitsenergie besitzt, kann so begriffen werden, dass der Kletterer umsomehr Energie hat, je höher er ursprünglich hinaufgeklettert ist. Um diese Geschwindigkeitsenergie abzubremsen muss eine Kraft entgegenwirken. Diese wird vom Seil generiert, dass sich dabei entsprechend dehnt. Wenn viel Seil ausgegeben ist (die Sturzhöhe groß ist), kann sich das Seil entsprechend weit dehnen. Je länger (Wegsträke) eine Kraft wirkt, desto mehr Energie kann sie abbauen. Beim weiten Sturz muss also viel Energie abgebaut werden, es steht aber auch viel Seil zur Verfügung. Beim kurzen Sturz ist zwar wenig Energie zum Umwandeln vorhanden, aber auch entsprechend wenig Seil, welches diese Energie aufnehmen kann. Ist jetzt das Seil weicher, so dehnt es sich ebenfalls weiter, d.h. es steht mehr Wegstrecke zum Energieabbauen zur Verfügung (Dehnung) und die Kraft kann dadurch kleiner sein.

    Für die Kräfte die aufs Seil wirken, sind somit die einzig relevanten Größen:
    - die Masse des Kletterers
    - der Sturzfaktor
    - die Elastizität des Seiles

    Der Sturzfaktor ist in der Praxis oft nicht so leicht zu vermeiden - die Masse des Kletterers ebenfalls nicht, die Elastizität des "Seiles" kann durch die Materialwahl beeinflusst werden. Bei einer Bandschlinge ist die Elastizität derart gering, dass sie wie in Versuchen gezeigt, bei Sturzfaktor 2 mit 80kg reißen kann. Dabei ist es unerheblich ob die Bandschlinge 1m lang ist und die Sturzhöhe 2m ist, oder ob die Bandschlinge 3m lang ist und die Sturzhöhe dafür 6m ist.
    Genauso ist das beim Kletterseil nicht entscheidend, es ist eben nur der Sturzfaktor relevant und Seile sind so konstruiert, dass sie auch Faktor-2-Stürze aushalten.



    Reibung, Knoten, dynamische Sicherung, Verformung des Körpers etc. sind in dieser Erklärung nicht berücksichtigt.
    Zuletzt geändert von schrutkaBua; 31.05.2011, 11:05.
    ----

  • #2
    AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

    Ist es auch nicht so, dass der Mastwurf ab einer bestimmten Belastung beginnt durchzulaufen und somit so hohe Kräfte gar nicht zulässt... Natürlich hängt das stark vom Seildurchmesser/Material usw. ab. Ich hab mal irgendwo einen Bericht darüber gelesen. Ein Mastwurf mit z.B. einer dünnen Dyneema Bandschlinge (doppelt gelegt wie bei z.B. Standplatzreihenschaltung) soll schon bei einer Belastung von 90kg beginnen durchzulaufen. (Falls ich den Bericht wieder finde werde ich ihn posten).
    Einen Faktor 2 Sturz der nicht dynamisch gefangen wird möchte ich jedenfalls nie erleben..
    LG
    Alex

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    • #3
      AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

      Keine Dynamik (Elastizität) gibt's in Wirklichkeit nicht. Auch Bandschlingen besitzen eine gewisse (niedrige) Elastizität, sonst würden sie schon bei einem "Faktor-0,000001-Sturz" reißen.

      Die Knoten die verwendet werden, sind der vorherigen Betrachtung nicht von Relevanz - sie sind als absolut starr angenommen.

      In der Realität vermindert alles was irgendwie durchrutscht (z.B. Knoten, Sicherung) oder sich verformt (z.B. der Körper des Kletterers) die im Seil auftretende Kraft.
      ----

      Kommentar


      • #4
        AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

        Finde dieses Thema sehr interessant.
        Allerdings hat der Sturzfaktor mit einem Reißen der Bandschlinge nichts zu tun.

        Eine Bandschlinge kann eine gewisse Energie aufnehmen. Da, wie bereits besprochen, eine Bandschlinge keine Dynamik besitzt, nimmt eine Bandschlinge, egal wieviel Bandschlinge "ausgegeben", wurde immer die gleiche Energie auf.
        Gleiche Energie bedeutet auch immer gleiche Fallhöhe.

        Ein kleines Beispiel mit symbolischen Werten:

        Einer Bandschlinge verträgt bei 70kg 100cm Fallhöhe=gewisse Energie

        Wenn ich also,theoretisch, bei einer 30cm Schlinge den Stand komplett überklettere, würde die Schlinge nicht reißen, da die Schlinge noch Energie aufnehmen kann. SF=2

        Habe ich eine 120cm Schlinge und ich klettere nur bis auf "Standhöhe" und stürze, würde die Schlinge reißen, obwohl nur ein Sturzfaktor 1 vorliegt.

        Ich hoffe, ihr versteht was ich meine.

        Das bezieht sich alles nur auf das Material und nicht die Wirkung auf den Körper!

        Falls ich falsch liege, freue ich mich natürlich wenn mich wer aufklärt.
        Obwohl mich der SF in der Realität eigentlich gar nicht interessiert, denn Stürzen ist meistens nicht der Grund warum ich klettern geh, interessiert mich das aber.

        Lg Swemic
        Zuletzt geändert von swemic; 31.05.2011, 23:04.

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        • #5
          AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

          Zitat von swemic Beitrag anzeigen
          Eine Bandschlinge kann eine gewisse Energie aufnehmen. Da, wie bereits besprochen, eine Bandschlinge keine Dynamik besitzt, nimmt eine Bandschlinge, egal wieviel Bandschlinge "ausgegeben", wurde immer die gleiche Energie auf.
          Jedes Material benötigt um Energie "aufnehmen" zu können eine gewisse Dehnfähigkeit.

          Arbeit od .Energie~Kraft*Weg

          Die Kraft vergrößert sich je mehr das Material gedehnt wird (ist abhängig von der Dehnung). Und der Weg ist in diesem Fall die Strecke um die das Material gedehnt wird.

          Wenn jetzt ein Material "nicht dynamisch" wäre, würde sich dies in unserer Formel dadurch bemerkbar machen, dass wir für den Weg
          Null einsetzen müssten und somit die Kraft Richtung Unendlich ausschlägt, was sofort zum Bruch führen würde. Aus diesem Grund kann es kein "nicht dynamisches" Material geben.

          Deshalb es egal ob du bei einem Sturzversuch eine 60er Bandschlinge bei einer Fallhöhe von 120cm, oder eine 120er Bandschlinge bei einer Fallhöhe von 240cm testest. Das Ergebnis wird das gleiche sein.
          Zuletzt geändert von schrutkaBua; 31.05.2011, 23:24.
          ----

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          • #6
            AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

            Ich bin ja ein bißchen blöd - aber ist da die Beschleunigung im 'freien' Fall schon mitgerechnet? Wenn man das Beispiel mit 10 multipliziert, wäre die Kraft nach 24 m freiem Fall wohl deutlich größer als bei 12 m ? Also ich meine ob der SF nicht exponentiell nach oben gehen müßte ?
            Zuletzt geändert von lalo; 01.06.2011, 00:16.
            Unter dem Schaf hängen vier Beine, die bis auf den Boden reichen.

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            • #7
              AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

              Zitat von lalo Beitrag anzeigen
              Ich bin ja ein bißchen blöd - aber ist da die Beschleunigung im 'freien' Fall schon mitgerechnet? Wenn man das Beispiel mit 10 multipliziert, wäre die Kraft nach 24 m freiem Fall wohl deutlich größer als bei 12 m ? Also ich meine ob der SF nicht exponentiell nach oben gehen müßte ?
              Nach 24m freiem Fall hast du natürlich eine höhere Geschwindigkeit als nach 12m freiem Fall. Allerdings hast du (den gleichen Sturzfaktor, z.B.: 2 vorausgesetzt) im einen Fall 12m Seil um deinen Fall zu bremsen und im anderen nur 6m. Dadurch wird die Verzögerung die du erfährst (und somit auch die Bremskraft die gleichzeitig die im Seil wirkende Kraft ist) in beiden Fällen gleich groß sein. 12m Seil werden sich bei der selben Kraft auch ungefähr doppelt soweit dehnen wie 6m Seil.

              Das ganze kann man natürlich auch in Formelzeichen ausdrücken:

              sturzfaktor.jpg

              Man sieht also, dass die im Seil wirkende Kraft F umso größer wird,
              - je größer die Masse des Kletterers ist
              - je kleiner die Dehnung ist
              - und je größer der Sturzfaktor ist.
              Zuletzt geändert von schrutkaBua; 01.06.2011, 01:27.
              ----

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              • #8
                AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                Dazu fallen mir ein paar nette pdfs ein die das mehr oder weniger kompliziert bis ins kleinste Detail erklären

                http://www.online-seilgarten.de/down...he-kraefte.pdf

                http://www.thomas-rosskopf.de/Downloads/Sturzphysik.pdf

                und hier sehr anschaulich erklärt ab Seite 3:
                http://www.alpenverein-muenchen-ober...u_juli_091.pdf

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                • #9
                  AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                  Zitat von schrutkaBua Beitrag anzeigen
                  Man sieht also, dass die im Seil wirkende Kraft F umso größer wird,
                  - je größer die Masse des Kletterers ist
                  - je kleiner die Dehnung ist
                  - und je größer der Sturzfaktor ist.
                  Genau so ist es.
                  Ich habe die Erfahrung gemacht, dass sich die wenigsten Leute vorstellen können, dass die Sturzhöhe theoretisch keinen (nennenswerten) Einfluss auf die Kraft, also den Fangstoß hat. Klingt ja wirklich ein wenig unrealistisch, dass ein 1m-Sprung in 1m Seil die gleiche Belastung auf Verankerung, Seil, Gurt und Körper haben soll wie der 100m-Sprung in 100m Seil.

                  Dass theoretisch kein Unterschied zwischen Theorie und Praxis besteht, wie Theoretiker den Praktikern immer wieder erklären
                  hat ja Dan Osman eindrücklich vorgeführt. Der ist oftmals dreistellige Sprunghöhen in ein einfaches Kletterseil gesprungen, bis es dann bei über 300m doch einmal schief gegangen ist.
                  Kontraproduktiv wäre da aber das Redundanzverlangen gewesen und damit die Verwendung von 2 Seilen statt einem. Das hätte die doppelte Kraftwirkung zur Folge. Eine Möglichkeit wäre natürlich gewesen, ein zweites Seil zu nehmen, das entsprechend länger ist und erst belastet wird, wenn das erste reißt. Aber das hätte wohl nicht so cool ausgesehen und Dan Osman war eben wohl unbestreitbar der Coolste seiner Zeit.

                  LG Hans
                  Nach uns die Sintflut.

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                  • #10
                    AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                    Zitat von GrazerHans Beitrag anzeigen
                    Kontraproduktiv wäre da aber das Redundanzverlangen gewesen und damit die Verwendung von 2 Seilen statt einem. Das hätte die doppelte Kraftwirkung zur Folge.
                    Warum? Erklär mir das bitte.

                    Kommentar


                    • #11
                      AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                      Ja, bei dynamischen Seilen kann ich mir auch vorstellen, dass nur der Sturzfaktor einen Einfluss hat.

                      Bei statischem Material kann das aber nicht der Fall sein. Da Schrutkabua sich hier so bemüht hat, habe ich heute auch ziemlich drüber nachgedacht. Am Anfang habe ich gedacht, ich hab mich geirrt. Aber der Gedanke über die Praxis lies mich mit Arbeitskollegen darüber diskutieren und wir haben eine Lösung gefunden, die nur von der Fallhöhe abhängig ist. Dass die alleinige Abhängigkeit vom Sturzfaktor falsch ist, konnten wir aber nicht widerlegen. Bin aber schon gespannt, was ihr zu unserer Lösung sagt.

                      Danke für die konstruktiven Beiträge!

                      Lg Swemic
                      Angehängte Dateien
                      Zuletzt geändert von swemic; 01.06.2011, 22:00.

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                      • #12
                        AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                        Zitat von swemic Beitrag anzeigen
                        Bei statischem Material kann das aber nicht der Fall sein.
                        Schrutkabua hat schon richtig gesagt, dass es kein vollkommen unelastisches Material gibt. Das, was in der Seil- und Sicherungstechnik als „statisch“ bezeichnet wird, ist auch elastisch, nur halt mit viel steiferem Verhalten, größerer Federkonstante, wie der Techniker sagen würde.
                        Zitat von swemic Beitrag anzeigen
                        Da Schrutkabua sich hier so bemüht hat, habe ich heute auch ziemlich drüber nachgedacht. Am Anfang habe ich gedacht, ich hab mich geirrt. Aber der Gedanke über die Praxis lies mich mit Arbeitskollegen darüber diskutieren und wir haben eine Lösung gefunden, die nur von der Fallhöhe abhängig ist. Dass die alleinige Abhängigkeit vom Sturzfaktor falsch ist, konnten wir aber nicht widerlegen. Bin aber schon gespannt, was ihr zu unserer Lösung sagt.
                        Und damit sind wir schon bei eurer Lösung, die vorab einmal richtig ist. Das was ihr unter der Wurzel als Konstante c habt, ist nichts anderes als der Kehrwert der Federkonstante, ich nenne sie mal kF.
                        Die Federkonstante kF berechnet sich mit
                        kF= E*A/L0.
                        Dabei ist E der Elastizitätsmodul, der eine Materialkonstante darstellt. Statikseile und Bandschlinge haben ein wesentlich größeres E als Kletterseile und beispielsweise ein Stahlseil erst recht, aber auch ein Stahlseil ist elastisch.
                        A ist der Flächenquerschnitt des Seils/Bandschlinge.
                        L0 ist die Länge im unbelasteten Zustand, entspricht bei einem Faktor-1-Sturz also der Fallhöhe.
                        Wenn du dein c in der Formel durch obgenannte Beziehung ersetzt, fällt die Fallhöhe raus, d.h. der Fangstoß ist unabhängig von der Fallhöhe. Zur wirkenden Gesamtkraft käme dann noch die statische Gewichtskraft dazu.
                        Zitat von klausinthesun Beitrag anzeigen
                        Warum? Erklär mir das bitte.
                        Mit obiger Formel lässt sich das erklären, zwei Seile haben insgesamt den doppelten Querschnitt, die Federkonstante ist also auch doppelt so hoch, mit 2 Seilen springst also in ein doppelt so steifes System.

                        Weil ich jetzt so brav geantwortet habe, darf ich jetzt auch eine Frage stellen?
                        Wie kann ich am Stand mit Selbstsicherung über Bandschlinge, z. Bsp. für die Vorbereitung fürs Abseilen, einen Faktor-2-Sturz bauen?
                        Mein Zugang: Entweder kann ich dort stehen, dann dient die Selbstsicherung halt dazu, dass ich nicht runterstolpere oder ich hänge sowieso schon statisch drin.

                        LG Hans
                        Nach uns die Sintflut.

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                        • #13
                          AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                          Zitat von GrazerHans Beitrag anzeigen
                          Wie kann ich am Stand mit Selbstsicherung über Bandschlinge, z. Bsp. für die Vorbereitung fürs Abseilen, einen Faktor-2-Sturz bauen? LG Hans
                          Das kannst du nicht,wenn du schön brav am Standplatz bleibst. Aber wenn du den Fixpunkt überkletterst bis die Banschlinge gespannt ist und dann stürzst, -dann ist der Sturzfaktor = 2.
                          - Ich hege aber den Verdacht, dass du das ohnehin weisst und deine Frage nur rethorisch ist... :-)

                          Gruss, FBR

                          PS: So ein Szenario beschreibt Pingus im Thread:
                          > http://www.gipfeltreffen.at/showthread.php?t=51482 < und nennt das "Herumkaspern"
                          Zuletzt geändert von FBR; 02.06.2011, 11:30.

                          Kommentar


                          • #14
                            AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                            Zitat von GrazerHans Beitrag anzeigen
                            Genau so ist es.
                            Ich habe die Erfahrung gemacht, dass sich die wenigsten Leute vorstellen können, dass die Sturzhöhe theoretisch keinen (nennenswerten) Einfluss auf die Kraft, also den Fangstoß hat. Klingt ja wirklich ein wenig unrealistisch, dass ein 1m-Sprung in 1m Seil die gleiche Belastung auf Verankerung, Seil, Gurt und Körper haben soll wie der 100m-Sprung in 100m Seil.
                            Wobei hier leider wieder einmal eine gewisse Begriffsverwirrung zuschlägt und das Vermitteln oft nicht vereinfacht. Die von uns hier besprochene Kraft ist ja die maximale auftretende Kraft. Fälschlicherweise wird diese Kraftspitze in der Alpinliteratur und -Ausbildung als Fangstoß bezeichnet. Ein Stoß ist aber eine über eine Zeit wirkende Kraft.

                            Bei einem weiteren Sturz wirken die Kräfte viel länger auf den Körper, was:
                            a) dann nicht mehr so leicht durch Verformung vom Körper überdeckt (abgefedert) werden kann und
                            b) durch die längere Zeiteinwirkung sowieso mehr wahrgenommen wird.

                            Dadurch lassen sich dann auch einige in der Praxis beobachtbare Effekte erklären. Oft taucht z.B. die Frage wenn ich das erkläre, auf: "Warum zieht sich dann der Knoten bei einem weiteren Sturz mehr zu als bei einem kleinen Rutscher mit gleichem Sturzfaktor, wenn ja die Kraft gleich ist?" .... Weil eben die Kraft länger auf den Knoten einwirkt und so "mehr Zeit hat" den Knoten zuzuziehen.


                            Das ganze ist leider oft wirklich nicht einfach zu vermitteln. In der Praxis wird trotzdem ein weiter Sturz gefährlicher bleiben (schon alleine wegen der auftretenden Geschwindigkeit) und das Material hält ja mitlerweile zum Glück sowieso.
                            Zuletzt geändert von schrutkaBua; 02.06.2011, 13:15.
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                            • #15
                              AW: Sturzfaktor 2 - Warum Bandschlingen reißen und Seile nicht

                              Zitat von schrutkaBua Beitrag anzeigen
                              Deshalb es egal ob du bei einem Sturzversuch eine 60er Bandschlinge bei einer Fallhöhe von 120cm, oder eine 120er Bandschlinge bei einer Fallhöhe von 240cm testest. Das Ergebnis wird das gleiche sein.
                              In einem Fallversuch leuchtet mir das ein. Aber was hat das mit der Realität zu tun?
                              Bei einem Faktor-2 Sturz in eine Bandschlinge wird vermutlich nur der geringste Teil der Fallenergie durch die Dehnung der Bandschlinge aufgenommen. Der größte Teil dagegen durch die "Verformung" des menschlichen Körpers. Diese Verformung hat aber Grenzen und nimmt nicht im Sinne einer Federkonstante mit der einwirkenden Kraft zu.
                              Daher hat die Fallhöhe in der Realität doch einen ganz entscheidenden Einfluss darauf, ob die Schlinge reißen wird oder nicht.
                              Zuletzt geändert von tille; 02.06.2011, 15:24.

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