Wann bricht ein Ankerpunkt?

Feld- und Laborversuche zur Bruchfestigkeit grüner Äste: Etwa jeder fünfte Unfall, den die GBG von 2000 bis 2007 untersuchte, steht in Verbindung mit Ankerpunktversagen. Das heißt, die Ankerpunkte brachen durch das Gewicht des Kletterers oder durch Fangstöße infolge von Standastversagen. In einer derzeit laufenden Diplomarbeit an der TU Dresden sollen die bisherigen Erkenntnisse zur statischen Biegebelastbarkeit um Daten aus Sturzsituationen ergänzt werden. Ein Zwischenbericht.

Ob ein Ankerpunkt, den ich als Kletterer benutze, mich trägt, hängt von vielen Faktoren ab. Dazu zählen Holzart, Aststärke, Alter, Gesundheitszustand, Temperatur und Wassergehalt des Holzes, der Faserverlauf, die Hebalarmlänge, der Belastungswinkel und vieles mehr. Nur einige dieser Faktoren sind beeinflussbar. (Davon zu trennen ist die Frage, welche Belastungen durch den Kletterer auf den Ankerpunkt ausgeübt werden.) In dieser Diplomarbeit soll zunächst einmal untersucht werden, wie belastbar Äste als Ankerpunkte unter statischer und unter dynamischer Krafteinwirkung sind. Das heißt: Bei welcher Sturzbelastung treten welche Kräfte auf und wie sind die mit den statischen Lasten, Gewicht des Kletterers mit allem Material, vergleichbar? Natürlich treten bei korrekter Anwendung der SKT theoretisch keine Stürze auf, da Schlaffseil konstant vermieden wird. Dennoch kann allein ein Fehler beim Aufstieg im Footlockseil oder ein brechender Ast, auf dem man steht, einen kleinen Sturz und einen Fangstoß am Ankerpunkt zur Folge haben.

Zur Beleuchtung dieser Frage sind Feldversuche an 26 Ästen von Hybridpappeln durchgeführt worden. Die Äste wurden unter dem abgebildeten Versuchsaufbau abgebrochen und die nötige Kraft gemessen. Die statische Kraft wurde durch einen Greifzug aufgebracht, der über eine Umlenkrolle lotrecht am Ast zog. Die dynamische Belastung / der Fangstoß wurde durch ein Fallgewicht von etwa 100 Kilogramm induziert, welches aus verschiedenen Höhen fiel und über eine Stahlkette die Kraft auf den Ast übertrug. Durch die Verwendung einer Kette konnte die Dämpfung durch ein Textilseil vermieden werden. Diese soll später im Fallturm ermittelt werden. Dadurch kann die Fangstoß-Dämpfung von Ast und SKT-System einzeln ermittelt werden. Aus der gemessenen Kraft wurde dann die Bruchspannung pro Ast berechnet. Diese ist die physikalische Größe, die die zum Bruch notwendige Kraft unabhängig von Astdurchmesser und Hebelarmlänge wiedergibt.

Vorläufige Ergebnisse: Durch die Anbindung des Gewichts etwa 0,5 – 3,5 Meter vom Stamm entfernt reduzierte sich der Fangstoß gegenüber einem starren Ankerpunkt um 50 – 65 %. Das heißt, durch die Durchbiegung des Astes wird die auftretende Kraft gedämpft bzw. abgefangen. Dieses Ergebnis war zu erwarten, wird sogar durch die Dämpfung des Kletterseils und die Verformung des menschlichen Körpers im Fall des Falls noch weiter beeinflusst. Was das für einzelne Sturzsituationen bedeutet, soll in der späteren Auswertung erläutert werden.

Dagegen lieferte der Vergleich der Bruchspannungen ein unerwartetes Ergebnis: Die für den Bruch nötige Spannung ist statisch höher als dynamisch. Das heißt, bei den Fallversuchen brach der Ast unter ca. 10 bis 20 % niedrigeren Werten als bei Verwendung des Greifzuges. Das bedarf insofern der Prüfung, als die meisten Werkstoffe – vergleicht man die Spannungen – kurzzeitigen Krafteinwirkungen i.d.R. besser widerstehen als dauerhaften. (Es besteht eine Abhängigkeit der Bruchspannung von der Geschwindigkeit der Krafteinwirkung. Eine Erklärung hierfür versuche ich nachzuliefern.) Deshalb werden 2009 Laborversuche stattfinden, die diese Ergebnisse überprüfen. Im Labor lassen sich bessere Bedingungen einstellen, d.h. im Feldversuch störende / verfälschende Faktoren können ausgeschlossen werden. Zudem ist die Auswertung des Feldversuchs zum Zeitpunkt der Formulierung des Artikels noch nicht abgeschlossen. Die vollständigen Ergebnisse werden nach Versuchende unter www.Gruen-in-Form.net und evtl. auch in anderen Medien veröffentlicht.