Seile
Seile sind wohl der wichtigste (unterschätzte) Ausrüstungsgegenstand beim Klettern. Die beiden entscheidenden Normen sind die DIN EN 892 für dynamische Seile und die DIN EN 1891 für statische Seile. Man sieht direkt, hier wird nicht nach Einfachseilen, Halbseilen und Zwillingsseilen unterschieden, sondern nach dynamischen und statischen.
Dynamische Seile
Richtig heißt die Norm: „Bergsteigerausrüstung – Dynamische Bergseile; Deutsche Fassung EN 892:2012+A1:2016“ und ist nur gültig für Kernmantelseile (ggf. Kapitel über Seilaufbau und -materialien).
Folgende Eigenschaften, die das Seil besitzen muss, werden in der Norm beschrieben: Konstruktion, Mantelverschiebung, statische Dehnung, dynamische Dehnung, maximale Fangstoßkraft und Sturzanzahl. Ohne zu sehr in Detail zu gehen werde ich hier kurz die Anforderungen an statische und dynamische Dehnung, max. Fangstoßkraft und Sturzanzahl erklären.
Vor allen Prüfungen wird ein neues Stück Seil zunächst konditioniert, das heißt für mindestens 24 Stunden bei definierter Temperatur und Luftfeuchte gelagert. Erst in den eigentlichen Prüfverfahren, z.B. bei der Durchmesserbestimmung oder der Dehnungsprüfung, wird das Seil dann mit einer Gewichtskraft belastet, damit es sich setzt und seine angegebene Dicke erreicht. Ich vereinfache bewusst die Beschreibung der Prüfanweisung, da keinem interessierten Laien damit geholfen ist zu wissen, dass z. B. die Kraft 60 ± 5 s gehalten werden muss, das Prüfmuster 10 ± 0,5 min ruhen soll, oder dass der Haltepoller eine maximale Rautiefe kleiner 6,3 µm haben muss.
Die statische Dehnung wird bestimmt, indem ein 1,5 m langes Seilstück mit 80 kg belastet und die Längenänderung bestimmt wird. Dabei darf die Längung bei Einfach- und Zwillingsseilen 10 % und bei Halbseilen 12 % nicht übersteigen.
Die dynamische Dehnung wird mit Gewichten von 80 kg bei Einfach- und Zwillingsseilen und 55 kg bei Halbseilen durchgeführt. Das Seil wird am Gewicht mit einem Achterknoten befestigt und vor jedem Sturz so angehoben, dass sich der Befestigungspunkt 2,3 m oberhalb der Umlenkplatte befindet. Dieser Wert steht wörtlich so in der Norm. Am anderen Ende ist das Seil unterhalb der Umlenkplatte fixiert. Dieser Abstand wird bei jedem Prüfmuster gemessen (die Norm nennt ihn H0) und liegt konstruktionsbedingt bei etwa 2,3 m. In der Formel zur Berechnung der dynamischen Dehnung taucht zusätzlich eine Konstante von 300 mm auf, die vermutlich den Streckenanteil zwischen Umlenkplatte und Fixierung am Poller abbildet. Das ergibt eine effektive Seillänge von rund 2,6 m. Das Gewicht fällt somit mindestens 4,6 m (2,3 m + 2,3 m) zuzüglich der Seildehnung. Damit wird das Seil mit einem Sturzfaktor von etwa 1,7 belastet. Zur Messung wird die maximale Falltiefe bestimmt. Die dynamische Dehnung darf 40 % nicht übersteigen. So kann aus dem rund 2,6 m langen Seil plötzlich ein 3,6 m langes Seil werden, was schon beachtlich ist.
Um die maximale Sturzanzahl zu bestimmen wird dieser Test einfach so lange wiederholt bis das Seil reißt. Die Anzahl der Versuche, bei denen das Seil nicht gerissen ist, ist die maximale Sturzanzahl.
Man mag sich nun fragen, warum es keine untere Grenze der dynamischen Dehnung gibt. Ganz einfach, es wird ja ebenfalls noch die maximale Fangstoßkraft bestimmt. Um diese zu bestimmen wird ein schnelles Kraftmessgerät (wahrscheinlich ein Dehnungsmessstreifen) in den Versuch eingebaut und die maximale Kraft gemessen, die 12 kN bei Einfach- und Zwillingsseilen und 8 kN bei Halbseilen nicht überschreiten darf.
Um nun die die minimale dynamische Dehnung abzuschätzen, müssen wir ein wenig Theorie betreiben. Sie leitet sich aus der maximalen Fangstoßkraft ab. Um die beiden Eigenschaften zu vergleichen habe ich ein kurzes MATLAB Skript geschrieben und den Fall inklusive Seildehnung berechnet (hookesches Gesetz und so lange mit der Federkonstante rumgespielt, bis die Maximal- und Minimalwerte herauskamen). Es folgt, dass bei den oben beschriebenen Bedingungen die Fangstoßkraft bei 40 % Seildehnung etwa 8,52 kN ist. Um die maximale Fangstoßkraft von 12 kN zu erreichen darf sich das Seil nicht mehr als 26,6 % dehnen.
Diese Zahlen sind bisher nur Zahlen. Um den Unterschied zwischen 40 % und 26 % Seildehnung zu verstehen muss ich kurz auf das Hookesche Gesetz eingehen. Es beschriebt die Kraft, die in einem Federsystemen zu einer bestimmten Längenänderung führt. Kurz gesagt: „doppelte Kraft = doppelte Längenänderung“ oder: „doppelte Federkonstante = halbe Längenänderung“. Daraus folgt, um von 40 % Seildehnung auf 26 % zu kommen, muss das Seil etwa doppelt so stabil sein. Es kann also ein gewaltiger Unterschied zwischen den zertifizierten dynamischen Kletterseilen bestehen.
EINWURF: Leider ist dieser Ansatz viel zu einfach um ein Seil zu modellieren. Dazu werden andere Methoden verwendet, das SLS oder Standard Linear Solid Model - welches auch noch nicht perfekt funktioniert. Zu dem SLS werden dann noch Kraftkomponenten höherer Ordnung zusammen mit zeitlich verzögerten Dämpfungskomponenten verwendet, so dass man dynamische und statische Eigenschaften auch am Computer nachvollziehen kann.
Statische Seile
Die Norm für statische Seile heißt: „Persönliche Schutzausrüstung zur Verhinderung von Abstürzen – Kernmantelseile mit geringer Dehnung; Deutsche Fassung EN 1891:1998“ und ist wiedermal zuständig für Kernmantelseile mit einem Durchmesser von 8,5 mm bis 16 mm.
Die Norm setzt - wie zu erwarten - ganz andere Schwerpunkte als die Norm für dynamische Kletterseile. Es werden folgende Eigenschaften definiert: Material, Seildurchmesser, Knotbarkeit, Mantelverschiebung, Dehnung, Schrumpfung, Masse je Längeneinheit, Masse des Materials des äußeren Mantels, Masse des Kernmaterials, Spitzenauffangkraft, dynamische Leistung und statische Belastbarkeit.
Ein Band fürs Leben
Beide Normen geben keine Empfehlung eines Materials, lediglich die Norm für statische Seile setzt eine Schmelztemperatur des Materials von über 195°C voraus, was die Materialauswahl deutlich einschränkt. Auch wird der Einfluss äußerer Einflüsse, wie Feuchtigkeit und Temperatur, bei statischen Seilen ausgiebiger getestet, da diese Arbeitsseile prinzipiell auch bei schlechten Wetterbedingungen, in Höhlen usw. eingesetzt werden.