Hochstieg kommt vor dem Fall

Das Sturzfaktormodell in der SKT: Wer hoch steigt, kann tief fallen. Das gilt auf der Karriereleiter wie auf dem Baum oder an der Fassade. Überall kommt es darauf an, seine Position kompetent zu sichern. Wie kann man seine Position im Baum kompetent sichern, so dass man auch bei einem weniger tiefen Fall keinen Schaden nimmt? Ein Bericht von Bernhard Schütte.

SKT in der Baumpflege macht auf den Laien nach kurzer Zeit einen relativ sicheren Eindruck. Der Kletteranfänger und auch der Zuschauer sehen in der Sicherung mit dem Seil das Ende der Gefahren. Man kann ja gar nicht herunterfallen, wenn man angebunden ist. Wenn nur die Äste nicht so dünn wären …

Natürlich muss man sich seinen Ankerpunkt sorgfältig wählen und zu dünne Äste waren schon Ursache von Stürzen, aber die Seilsicherung ist mitnichten das Ende aller Gefahren, sondern paradoxerweise sogar der Anfang einer anderen Gefahrengruppe. Der Kletterer kann nicht mehr auf den Boden, wohl aber noch in sein Seil stürzen. Hält er sein System nicht permanent auf Spannung oder übersteigt sogar seinen Ankerpunkt, kann er so weit fallen bis das Seil sich strafft und den Sturz abfängt. Die maximale Kraft, die beim Abfangen auftritt, wird als Fangstoß bezeichnet. Je größer der Fangstoß ist, desto größer wird auch das Verletzungsrisiko. Bis dahin ist noch alles ganz leicht nachzuvollziehen. Wovon hängt nun aber die Höhe des Fangstoßes ab? Zum besseren Verständnis der Zusammenhänge dient das so genannte Sturzfaktormodell.

Sturzfaktor (SF) = Sturzstrecke/Systemlänge

Sturzstrecke: Weg vom Beginn des Sturzes bis zum Punkt der Seilstraffung

Systemlänge: Weg zwischen Kambiumschoner und Gurt bei straffem System

Die Erdanziehungskraft beschleunigt fallende Körper mit 9,81 m/s². Je länger die Sturzstrecke, desto höher die erreichte Geschwindigkeit und damit die Kraft, die aufgebracht werden muss, um den Körper zu bremsen. Stürzt ein Kletterer in ein statisches Seil ohne jegliches Dehnungsvermögen, kann man die Vorgänge mit einem Sturz auf den Boden vergleichen. Je länger die Sturzstrecke, desto größer die Kraft, die auf den Körper beim Aufprall wirkt. Die Baumkletterseile sind jedoch halbstatisch, was bedeutet, dass sie durch Dehnung in der Lage sind, Energie aufzunehmen und damit den Fangstoß zu dämpfen. Im Einzelstrang können sich diese Seile bis etwa 5 % dehnen. Da im Baum mit Doppelseilklettertechnik gearbeitet wird, verringert sich der Wert entsprechend. Man darf also, im Gegensatz zu Bergsportseilen, von der Stoßdämpfung durch das Baumkletterseil keine Wunder erwarten.
Die Sturzstrecke bestimmt die Größe des möglichen Fangstoßes ohne Dämpfung. Die Systemlänge bestimmt, wie viel von dem Fangstoß durch Dehnung abgebaut werden kann, bevor er auf den Kletterer wirkt. Die Höhe des tatsächlichen Fangstoßes hängt also vom Verhältnis der Sturzstrecke zur Systemlänge ab und genau dieses Verhältnis drückt der Sturzfaktor aus.

Je höher der Sturzfaktor, desto höher der Fangstoß.

Die folgenden zwei Beispiele sollen dies verdeutlichen:

1. Der Kletterer hat seinen Ankerpunkt um einen Meter überstiegen. Das Seil ist straff. Er kann zwei Meter stürzen. Die Systemlänge beträgt einen Meter. 2 m / 1 m = 2
2. Der Kletterer ist im Baum aufgestiegen und hat sein System nicht verkürzt. Er steht vier Meter unter seinem Ankerpunkt und hat eine Systemlänge von acht Metern. Er kann vier Meter stürzen. 4 m / 8 m = 0,5

Im Beispiel 1 stürzt der Kletterer nur halb so tief wie in Beispiel 2. Dennoch wird der Fangstoß wesentlich höher, weil das halbstatische Klettersystem, welches einen Teil der Energie aufnehmen kann, im Beispiel 2 achtmal so lang ist wie im Beispiel 1.

Wie groß können die Fangstöße werden und wann werden sie zu Gefahren für Gesundheit und Leben?
Die Europäische Norm EN 1891, nach welcher die Seile geprüft werden, verlangt, dass der Fangstoß bei einem Sturzfaktor von 0,3 unter 6 kN bleibt. Einen solchen Fangstoß überlebt der menschliche Körper. Die Art und Schwere der Verletzungen hängt sehr von den individuellen Bedingungen des Sturzes ab. Leider sagt diese Prüfung eines neuen Seils im Einfachstrang nicht sehr viel über die reale Situation im Baum aus. Zum einen hängt der Kletterer an zwei Strängen, die sich natürlich weniger dehnen als ein einzelner, was den Fangstoß für den Kletterer auf jeden Fall größer macht, und zum anderen wird das Seil durch den Gebrauch gestreckt und verliert damit einen Teil seiner Dehnfähigkeit. In der SKT wird der Fangstoß demnach schon unterhalb des Sturzfaktors 0,3 die 6 kN erreichen.

Der menschliche Körper kann Fangstöße bis etwa 12 kN überleben.

Ein Sturz bei Sturzfaktor 2 ist mit hoher Wahrscheinlichkeit tödlich, da der Fangstoß über diese Grenze hinausgeht. Allerdings muss man einschränken, dass das bei geringen Entfernungen zum Ankerpunkt aus zwei Gründen noch nicht gilt. Es ist nicht nur die Größe der einwirkenden Kraft, die das Ausmaß der Schäden bestimmt, sondern auch die Dauer ihrer Einwirkung. Bei Sturzfaktor 2 und sehr geringer Strecke ist die Lastspitze zeitlich so kurz, dass der Körper genügend Elastizität besitzt, um den Sturz zu überleben. Außerdem wird wegen der Nähe zum Ankerpunktstämmling eventuell mehr Bewegungsenergie in Reibungsenergie umgewandelt als bei einem freien Fall.

Um etwas mehr Licht ins Dunkel der Vermutungen und Schätzungen zu bringen, haben wir Sturzversuche mit einem Kraftmessgerät gemacht. Ziel war es, folgende Fragen zu beantworten:

1. Was passiert im Klettersystem bei SF 0,3? Bleiben wir unter den geforderten 6 kN?
2. Hat der Sturzfaktor einen höheren Einfluss auf den Fangstoß als die Sturzhöhe?
3. Ist ein Pendelsturz mit straffem Seil weniger gefährlich als ein Fallsturz aus gleicher Höhe?

Ein Problem, das die Aussage der Ergebnisse beeinträchtigt hat, war die Genauigkeit des Kraftmessgerätes. Das kürzeste Messintervall betrug eine Viertelsekunde. Alle Lastspitzen, die zwischen zwei Messungen auftraten, konnten nicht in der vollen Höhe gemessen werden. Um dennoch verwertbare Ergebnisse zu erhalten, haben wir zu jedem Versuchsaufbau einige Messungen durchgeführt und den höchsten Fangstoß übernommen. Diese Kraft tritt unter den genannten Bedingungen mindestens auf.

Als Probekörper diente uns ein Stammstück mit einem Gewicht von 80 kg. Für die ersten Versuche bei SF 0,3 nutzen wir ein 5 Jahre altes Seil mit einem Klemmknoten (9 mm, Distel, 4:1 Windungen) bei einer Systemlänge von 9 m. Zum einen konnten sich während dieser Versuche die Anbindungen am Stammstück und am Ankerpunkt setzen, zum anderen konnten wir beobachten, wie sich der Klemmknoten beim Sturz verhält. Die gemessenen Fangstöße betrugen knapp unter 6 kN und der Klemmknoten ist in drei aufeinander folgenden Messungen gerutscht, ohne dass wir ihn zwischendurch gelockert hätten.

Wir bleiben mit dem Klettersystem bei SF 0,3 nur knapp unter 6 kN (Messungenauigkeiten, Anbindungen setzen sich!). Der Klemmknoten rutscht nach und wirkt fangstoßdämpfend.

Die anderen Sturzversuche haben wir mit einem neuen Seil im fixierten Doppelstrang ohne Klemmknoten gemacht. 6 Referenzmessungen bei SF 0,3 zeigten, dass sich das neue Seil auf 3 Stürzen noch recken ließ und auf 17 m insgesamt 46 cm länger wurde. Danach änderte sich die Länge nicht mehr. Die gemessenen Fangstöße betrugen nun bei gleichem Sturzfaktor, aber ohne Klemmknoten, schon über 7 kN.

Schon bei SF 0,3 treten im Doppelstrang Fangstöße auf, die den Einsatz von Fangstoßdämpfern erfordern.

In den folgenden Tabellen sind die maximalen Fangstöße verzeichnet, die wir mit dem jeweiligen Versuchsaufbau erzielt haben. Alle Fangstöße oberhalb von 12 kN bedeuten Lebensgefahr (fett markiert).

Fangstoß mit Systemlänge 1 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 0,5	745
SF 1	1390
SF 2	1750

 

Fangstoß mit Systemlänge 2 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 0,5	960
SF 1	950
SF 2	2230

 

Fangstoß mit Systemlänge 4 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 0,5	1065
SF 1	1400
SF 2	1930

 

Der Fangstoß kann schon bei einem Sturz mit SF 1 tödlich sein!

Wenn man von dem Ausreißer bei Systemlänge 2 m und SF 1 absieht, kann man erkennen, dass sich in jeder Tabelle mit steigendem SF auch der Fangstoß erhöht. Betrachtet man dann tabellenübergreifend, welche Fangstöße bei gleichem SF, aber unterschiedlicher Systemlänge auftraten, so findet man diese mit etwas Toleranz zumindest in ähnlichen Größenordnungen.

Gleiche Sturzfaktoren bewirken bei unterschiedlicher Systemlänge Fangstöße in ähnlichen Größenordnungen.

Ordnet man die Werte nicht nach Systemlänge, sondern Sturzstrecke, ergibt sich folgendes Bild.

Fangstoß mit Sturzstrecke 1 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 1 (Systemlänge 1 m)	1390
SF 0,5 (Systemlänge 2 m)	960

 

Fangstoß mit Sturzstrecke 2 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 2 (Systemlänge 1 m)	1750
SF 1 (Systemlänge 2 m)	950
SF 0,5 (Systemlänge 4 m)	1065

 

Fangstoß mit Sturzstrecke 4 m
Sturzfaktor	Kraft in daN
SF 2 (Systemlänge 2 m)	2230
SF 1 (Systemlänge 4 m)	1400

 

Auch hier fällt der oben erwähnte Ausreißer auf. Alle anderen Werte lassen die Interpretation zu, dass die Aussage des Modells stimmt.

Die Höhe des Fangstoßes hängt nicht allein von der Sturzstrecke ab. Entscheidend ist das Verhältnis von Sturzstrecke zu Systemlänge, der Sturzfaktor.

Was bedeuten diese Ergebnisse für das praktische Klettern im Baum?

1. Der Ankerpunkt darf nicht überstiegen werden, weil der Fangstoß bei einem Sturz lebensgefährlich sein kann.
2. Das Klettersystem muss beim Aufstieg immer verkürzt werden, weil auch der Sturz unterhalb des Ankerpunktes zu schweren Verletzungen führen kann.

Fangstoßdämpfer im Klettersystem machen nur bedingt Sinn, weil sie, nicht anders als die Stoßdämpfer im Auto, einen gewissen Weg brauchen, um die Kräfte zu verringern. Dieser Weg als Sturzraum ist in dichteren Baumkronen oft gar nicht verfügbar. Dass in unseren Messungen der Klemmknoten durch Rutschen den Fangstoß reduziert hat, soll keine falsche Sicherheit vermitteln. Auch der Ropeguide als Kambiumschoner mit fangstoßdämpfendem Element lädt nicht zum permanent sorglosen Umgang mit Schlaffseil oder Überklettern des Ankerpunktes ein.

In Nebenversuchen haben wir unser Stammstück Pendelstürzen im straffen System ausgesetzt. Der Aufprall am Stamm wurde beim Erreichen des Lotes durch ein sich straffendes statisches Seil simuliert. Das Kletterseil kann den Fangstoß nicht verringern, da es während des Pendelns schon straff ist. Die auftretenden Kräfte werden also nur von Stamm und Körper aufgenommen. Wenn die Dehnung im System ausbleibt, wird der Sturz härter. Wir wollten wissen, um wie viel härter.

Pendelsturz
Systemlänge	Sturzfaktor	Kraft in daN
5,40 m	SF o,5	1830
5,55 m	SF 1	2390

 

Die Systemlänge unseres Pendelsturzaufbaus war etwas länger als die 4 m aus den letzten Freifall-Messungen. Der Fangstoß nach dem Pendelsturz mit SF 0,5 war aber nur noch 1 kN geringer als der beim Sturz ins Seil mit SF 2.

Bei einem kontrollierten Pendelschwung zurück ins Lot des Ankerpunktes kann man sich mit den Füßen abfangen und durch Beugen der Beine den Fangstoß dämpfen. Diese Möglichkeit gibt es bei einem Sturz ins schlaffe Seil nicht. Handelt es sich aber um einen echten Pendelsturz, bei dem der Kletterer keine Kontrolle hat und ungebremst an den Stamm schlägt, ist das Verletzungsrisiko sogar noch größer als bei einem Sturz ins Seil. Wie kann man solche Risiken verringern?

1. Bei Arbeiten in der Außenkrone sollte man immer prüfen, ob der Bau einer Umlenkung sinnvoll erscheint. Das ist oft nicht nur sicherer, sondern auch bequem.
2. Fühlt man sich auf dem Weg nach außen unsicher, kann man sich an den kritischen Positionen mit dem Halteseil zwischensichern.
3. Birgt der Weg nach innen Pendelsturzgefahr, kann man sich mit einer Seilbucht oder einem kompletten System, das man aus dem Seilende baut, auf dem Rückweg sichern.

Der Artikel sollte keinem Kletterer Angst machen. Er sollte aber dazu anregen, die eigene Klettertechnik gelegentlich zu hinterfragen. Gefahren werden nicht kleiner, wenn man sie sich kleiner vorstellt oder einfach ignoriert.

Der Autor: Bernhard Schütte (E-Mail) Dipl.-Ing. Forstwissenschaft, Fa. happy tree Baumpflege, seit 9 Jahren Ausbildungsleiter im Team der Münchner Baumkletterschule