| KP-13 - Berechnung der Bruchfestigkeit von Seilen nach StVO
verfasst 2011 - geändert am 27.05.2013
Dies ist der 2.Teil des Origiantextes, den ich für das Forum der Ourdoorseiten geschrieben habe. Zusammen mit dem vorangegangenen Beitrag: KP-12 - „Kräfteverteilung beim Kajak-Transport auf dem Autodach“ werden die Zusammenhänge bei meiner Methode des Kajaktransports umfassend erläutert.
... Seekajaking an einem sonnigen, warmen Küstenstreifen am Mittelmeer ist eine äußerst wunderbare Angelegenheit, wenn man nicht den Kajak mit den Auto dahinunter fahren müsste. Ein bisschen Theorie sollte man schon kennen, damit man auch weiß, ob man mit dem Boot sicher ankommt.
Über die Art der Befestigung habe ich mich im 1. Teil, im Beitrag KP-12 - „Kräfteverteilung beim Kajak-Transport auf dem Autodach“, ausgelassen. Dabei ist es unerheblich ob der Kajak direkt auf dem Dach auf einer weichen Unterlage oder auf einem Bootsträger aufliegt, weil die Sicherung gegen Verrutschen und Herunterfallen nicht durch Kraft- (Niederzurren) sondern durch Formschlüssigkeit (Abspannung) erreicht wird und die bei einem Elchtest oder einer Vollbremsung auftretenden Fliehkräfte einfach mit den Spannseilen abgefangen werden. In diesem Beitrag möchte ich am Beispiel meiner im Beitrag KP-11 - „Kajaktransport mit dem Auto“ beschriebenen Methode der Befestigung des Kajaks eine simple, allgemein verständliche Rechnung aufmachen, wie man bestimmen kann, ob die von mir verwendeten und von einigen der Forumsmitglieder kritisierten Seile überhaupt den gesetzlichen Bestimmungen entsprechen.
2. Teil - Bruchsicherheit von Seilen und Knoten
Welche Angaben und Daten benötigt man eigentlich für so eine Berechnung? Bei Kräfteberechnungen sind das eigentlich nur vier Werte: die Kraft, die auf das Seil wirkt, die Mindest-Bruchfestigkeit des Seils, die Beschleunigung, die der Kajak bei einer Vollbremsung erreicht und natürlich das Gewicht des Bootes, das transportiert wird. Eigentlich sind es nur drei Werte, die man diskutieren muss, denn die Kraft (F) wird aus dem Gewicht (m) des Kajaks und der negativen Beschleunigung = Bremsen (a) errechnet und zwar mit der
Formel: F = m x a.
Masse m (kg): Mein Kajak wiegt 28 kg und die zusätzlichen Einbauten (Kompass, Fußlenzpumpe, Textil-Lukendeckel) schätzte ich auf maximal 8 kg (sehr großzügig geschätzt, denn man will ja ein sicheres Ergebnis erhalten). Zusammen ergeben das dann 36 kg, die in die Berechnung mit eingehen.
Negative Beschleunigung = Bremsen a (m/ss): Hier bedeuten die Einheiten m = Meter und ss = Quadrat-sekunden. Um diesen Wert zu ermitteln, wird es relativ schwierig, denn woher soll man ihn nehmen. Ich habe in den verschiedensten Unfalluntersuchungen geblättert. Überall erhält man andere Werte für eine Vollbremsung. Eine meiner Meinung relativ zuverlässige Tabelle sagt, dass ein PKW auf griffiger Fahrbahn am besten bremst und dabei eine Bremsbeschleunigung von 8 m/ss erreicht. Ein andere Veröffentlichung gibt einen allgemeinen Erfahrungswert bekannt, dass bei einer Vollbremsung mit 1,0 bis 1,2 g (g = Erdbeschleunigung, 1 g entspricht 9,81 m/ss) zu rechnen ist. Umgerechnet sind das 9,81 bis 11,77 m/ss. Die für mich einleuchtendste Information fand ich bei der Autoindustrie. Die Airbagsensoren sprechen erst ab 2 g an, damit der Airbag nicht schon bei einer Vollbremsung auslösen kann. Das heißt eine Vollbremsung wird 2 g nie übersteigen. Da fühle ich mich für meine Berechnung bei einer Vollbremsung auf der absolut sicheren Seite. Das ist das zweieinhalbfache von dem Tabellenwert (8 m/ss = 0,8 g), den ich eigentlich als kompetent ansehe. Umgerechnet entsprechen 2 g einer Beschleunigung von 19,62 m/ss.
Errechnen wir nun die maximal auftretende Kraft in kgxm/ss oder N = Newton bei meinem Kajak bei einer Vollbremsung:
F = m x a = 36 kg x 19,62 m/ss = 706,32 kgxm/ss = 706,32 N = 70,6 daN
In Worten heißt das: Der Kajak wird bei einer Vollbremsung mit einer maximalen Kraft von 706 N nach vorne drängen. Diese Kraft gilt es zurückzuhalten, damit der Kajak oben auf dem Autodach liegen bleibt. 706 N oder aufgerundet 71 daN müssen von der Verspannung gemeistert werden. Die Bezeichnung daN heißt Dekanewton (= 10 Newton) und ist eine Einheit, die z.B. in der Ladungssicherung zur Angabe der Tragefähigkeit oder der Mindest-Bruchfestigkeit von Seilen oder Gurten verwendet wird, wie wir gleich sehen werden.
Jetzt wissen wir, mit welcher maximalen Kraft wir es zu tun haben, damit der § 22 der StVO eingehalten wird. In meinem konkreten Fall mit 71 daN.
Nach den Berechnungen entsprechend den „anerkannten Regeln der Technik“ bräuchte ich nur mit einem Wert von 28 daN zu kalkulieren. Das wären dann nur zwei Fünftel von den 71 daN, die ich für meine Berechnung angesetzt habe. Nur gut, dass die „anerkannten Regeln der Technik“ mit ihren DIN-Normen und der VDI-Richtlinie für Fahrzeuge nur im gewerblichen und nicht im privaten Bereich verbindlich vorgeschrieben sind. Die Gründe dafür brauche ich nun wohl nicht extra erläutern.
Jetzt müsste man nur noch ermitteln, welches Seil diese 71 daN aushält und alles wäre geregelt. So einfach ist es aber nicht! Ein paar Faktoren muss man schon noch berücksichtigen.
Ich habe in meine Seile Schlaufen geknotet, die ja die Bruchlast eines Seils verringern. Ich verwende dazu den einfachen Überhandknoten, weil ich die Schlaufen ja nicht mehr lösen muss. Das ist der Knoten der die Bruchlast am weitesten heruntersetzt. Das Seil hat dann nur noch eine Mindestbruchfestigkeit von 65 Prozent. Bei einer Schlaufe mit doppeltem Schlag wären es immerhin noch 85 Prozent. Bei einem gespleißten Auge in gedrehtem Tauwerk reduziert sich die Bruchlast nicht und bleibt zu 100 Prozent erhalten, na ja nahezu. Manche Hersteller von Kunststoffseilen rechnen bei einem Augspleiß mit einem Abschlag von 10 % auf die Bruchfestigkeit. Ich habe deshalb die Stahlringe in meine Traggriffe am Kanadier gespleißt und nicht geknotet. Eines der größten deutschen Logistikunternehmen, das mir meinen LKW-Führerschein gesponsert hatte, verwendete zumindest 1972 für bestimmte Transportzwecke mit Kopflaschungen speziell hergerichtete Halteseile, in denen an den Enden die Augen eingespleißt waren, um die Bruchsicherheit des Seils nicht herabzusetzen. Das nur am Rande zur Information. Bleiben wir aber wieder auf der sicheren Seite und verwenden 65 Prozent.
Durch die schräge Abspannung vom Kajakbug zur Dachreling verringert sich die Bruchfestigkeit nochmals um 5 Prozent, weil ja nur ein Teil der Kraft parallel zum Kajak wirksam wird. Das habe ich mit dem Kräfteparallelogramm ermittelt, für diejenigen von Euch, die zu den Fachleuten gehören.
Wenn ein Seil für die Kajaksicherung verwendet wird, darf ich in meinem Fall nur mit 60 Prozent der ange- gebenen Bruchlast rechnen. Wenn man wieder auf der sicheren Seite sein will, besser nur mit der Hälfte.
Welche Werte habe ich jetzt zur Verfügung, die berücksichtigt werden müssen: einmal die Kraft (71 daN), die ich aufhalten muss, zweitens den Faktor (50 Prozent), um den ich die Mindestbruchfestigkeit eines Seils reduzieren muss und drittens die Angabe über die Mindestbruchlast des Seils vom Hersteller.
Nach den Herstellerangaben, und denen muss ein Kunde vertrauen können, haben meine verwendeten Naturfaserseile folgende Mindestbruchlasten:
Sisal, 06 mm Durchmesser: Mindestbruchlast: 258 daN, davon 50 % = 129 daN Sisal, 10 mm Durchmesser: Mindestbruchlast: 624 daN, davon 50 % = 312 daN Sisal, 12 mm Durchmesser: Mindestbruchlast: 887 daN, davon 50 % = 444 daN
Wertung:
Selbst das einfachste Seil mit 6 mm Durchmesser, das ich sehr lange Zeit verwendet habe, weist noch die 1,8-fache Sicherheit bei einer Vollbremsung auf, als notwendig gewesen wäre. Das heißt auch: Das von mir verwendete Naturfaserseil entspricht dem § 22 der StVO. Wenn man berücksichtigt, dass der Kajak zudem doppelt abgespannt worden ist, habe ich mit einer dreieinhalbfach gesicherten Dachlast am Straßenverkehr teilgenommen. Wohlgemerkt: Das Ergebnis zeigt den ungünstigsten Fall an, der bei einer Vollbremsung auftreten kann, weil ich immer die schlechteren Werte bei der Berechnung angenommen habe (siehe Text oben). Dabei habe ich noch nicht einmal die zusätzliche Niederzurrung auf das Dach oder auf den Dachständer berücksichtigt, der ja den Faktor der Sicherheit nochmals wesentlich erhöht. Das Niederzurren soll aber in meinem Fall nur die Resonanzschwingungen (Wippen) bei Bodenwellen und das Aufsteigen des Kanus bei starkem Fahrt-, Gegen- und Seitenwind verhindern.
Mit den von mir letztes Jahr verwendeten Seilen mit 10 mm (hinten) und 12 mm (vorne) war ich mit einer über 12-fachen Sicherheit unterwegs. Das verwendete Seil wäre dabei erst bei einem Unfall mit über 25 g bruchgefährdet gewesen. Würde ich alle vier Augen in den vorderen beiden Sisalseilen mit 12 mm Durch-messer nicht knoten, sondern spleißen, würde der Kajak auch bei einem Frontalzusammenstoß noch oben bleiben, bei dem laut Unfalluntersuchungen bis zu 50 g auftreten können. Diejenigen Kritiker, die bei meinen Berechnungen Zweifel hegen, können es ja selbst nachrechnen. Ich bin gerne bereit, darüber zu diskutieren.
Bei der Verwendung von Kunstfaserseilen liegen die Mindestbruchlasten wesentlich höher, so dass noch bessere Werte erreicht werden können. (Ironie an) Wenn es allerdings regnet, müssen dann die Fahrer bei Kunstfaserseilen oder -gurten raus in die Nässe und die Seile/Gurte nachspannen, während ich mit meinen Naturseilen ohne nass zu werden, sorgenlos weiterfahren kann. (Ironie aus). Die ziehen sich bei Nässe nämlich zusammen und erhöhen sogar die Zurrkräfte.
Liebe Forumsmitglieder, ich hoffe mit diesem Post die meisten Einwände gegen meine Transportmethode und noch offen stehende Fragen beantwortet, fachlich erklärt und bei Euch Verständnis gefunden zu haben, dass sachliche Auseinandersetzungen mehr bewirken, als plumpe, gedankenlose Schnellschüsse, insbesondere wenn es den sensiblen Bereich der Sicherheit betrifft.
Die Methode, einen Kajak auf dem Autodach zu befestigen, die ich seit über 40 Jahren anwende, früher mit, heute ohne Bootsträger, ist nur eine materialschonende Alternative zu den gebräuchlichen Transportarten. Jeder von Euch muss sein Kajak so transportieren, wie er es für richtig hält, denn der Fahrzeugführer trägt letztlich die Verantwortung! Meine Transportmethode in der Kritik von selbsternannten Ladungsspezialisten
Scheinbar liegt es an mir! Immer, wenn ich meine Transportmethode erwähne, kochen bei anderen Usern in den Foren die Emotionen hoch. Aber was sagt das eigentlich aus? Im Prinzip nur, dass die meisten Kritiker von Ladungssicherung keine Ahnung haben. Da werden Methoden verworfen, die eindeutig in den Vorschriften erwähnt werden und Berechnungen angeführt, die zu einer Minimal-, anstatt zu einer Maximal-Sicherung führen.
Was will ich als Laie erreichen? Bestimmt will ich die gesetzlichen Vorschriften einhalten,die im § 22, Absatz 1 der StVO die Ladesicherung beschreiben und außerdem möchte ich sicher sein, dass mein Kajak auch bei einem Unfall, den behandelt der § 22 aber nicht, niemand anderen gefährdet.
Der § 22, Absatz 1 besagt, dass bei der Transportsicherung dabei die „anerkannten Regeln der Technik“ zu beachten sind. In der Rechtssprechung werden die VDI-2700-Richtlinien als diese anerkannten Regeln der Technik angesehen. Was steckt nun hinter diesen Richtlinien, die erst ab dem Jahr 2002 langsam entwickelt worden sind? Im Prinzip sind das die Mindestanforderungen für den gewerblichen Güterverkehr, die bei einer Ladungssicherung eingehalten werden müssen. Mindestanforderungen deshalb, weil jede Maßnahme über diese Minimalanwendungen für den Spediteur zu erhöhten Kosten und somit zu einer Schmälerung seines Gewinns führt!
Als Laie, der nur gelegentlich seinen Kajak auf dem Autodach transportieren will, muss sich aber keineswegs an die Mindestanforderungen halten, sondern kann auch mit seiner Sicherheit darüber hinausgehen, wenn er beim Transport kein Risiko eingehen will.
So verwende ich seit über 40 Jahren, also 30 Jahre vor der Einführung einer Norm für das Transportgewerbe, grundsätzlich die in den Richtlinien später beschriebene sicherste Transportmethode, eine Kombination aus Form- und Kraftschluss und bei der Berechnung der Bruchfestigkeit der Sicherungsmittel gehe ich von den Maximalwerten aus, die die StVO vorgibt und nicht von den Mindestwerten in den VDI-2700-Richtlinien!
Ich frage mich daher, warum dann meine Transportart von anderen so kritisiert wird? Ich kann nur daran erkennen, dass hier ein gewaltiges Wissensdefizit herrscht und die meisten Argumente aus Halbwahrheiten bestehen und nur nachgeplappert werden.
Einzig allein, der rechtliche Aspekt spricht für die Verwendung von zertifizierten Transportmitteln. Bei einer Auseinandersetzung mit Ordnungshütern und vor Gericht dürfte es ein großer Vorteil sein, zertifizierte Transportmittel vorweisen zu können. Damit könnte ein Gutachter entfallen, der für teures Geld, meine zwar nicht zertifizierten, aber in Wirklichkeit überdimensionierten Seile überprüfen und anerkennen muss. Der Versuch, meine Transportmethode einem Ladungssicherungsexperten zu erklären
In einer Privatnachricht habe ich einem Forumsmitglied, das ein Fachmann zu sein scheint, folgenden etwas ironischen, leicht abgewandelten, Text zukommen lassen, um auf die Problematik zwischen Mindest- und Höchstanforderung beim Transport von Kajaks auf dem Autodach hinzuweisen:
Gehen wir einmal nicht von meinem speziellen Fall aus, einen Kajak direkt auf dem Autodach zu transportieren, so wie ich ihn in meinem Beitrag KP-11 - „Kajaktransport mit dem Auto“ beschrieben habe, sondern von einem ganz gewöhnlichen Dachtransport eines Seekajaks auf zwei handelsüblichen Querträgern, die auf der Dachreling befestigt sind.
Wenn ich diesen Kajak jetzt mit 2 vorgeschriebenen, zertifizierten Ratschengurten auf die Querträger niederzurre, entspreche ich den VDI-2700-Normen und dem § 22, Absatz 1 der StVO. Das heißt, mein Dachtransport ist vollkommen vorschriftsmäßig!
Wenn ich dann noch zusätzlich vorne um den Bug und hinten um das Heck, links und rechts, jeweils ein Seil mit einer Schlaufe einhänge und diese Seile an den Enden der Dachreling verknote, so dass der Kajak zusätzlich nach vorne, nach hinten und nach beiden Seiten verspannt wird, wie die Fotos in meinem Beitrag KP-11 - „Kajaktransport mit dem Auto“ zeigen, muss diese Konfiguration aber auch noch zulässig sein, weil das eine zweite Absicherung bewirkt, zusätzlich zum „vorschriftsmäßigen“ Niederzurren mit den zertifizierten Ratschengurten! Seile deshalb, weil ich bis jetzt noch kein zertifiziertes Spannmaterial auf dem Markt für diese Transportart gefunden habe.
Gerate ich in eine Ladesicherungskontrolle, müssen die Beamten eigentlich meine Transportsicherung als zulässig anerkennen, weil zumindest eine, das Niederzurren, alle einschlägigen Vorgaben der anerkannten Regeln der Technik erfüllt! Ich hoffe, ich gehe bis hierher mit Dir noch konform.
Wenn ich jetzt meine Seile für die Kopf- und Hecklaschung so dimensioniere, dass sie 2 g aushalten, wie ich es im meiner einfachen, jeden einigermaßen gebildeten Laien nachvollziebaren Rechnung in meinem Beitrag oben - „Berechnung der Bruchfestigkeit von Seilen nach StVO“ beschrieben habe, also ohne die Berücksichtigung des Gleifkoeffizienten (Meinetwegen kann man auch mit einem Gleitreibbeiwert von 0,01 - Metall auf Metall geölt - rechnen - oder besser noch mit dem wahren Gleitreibbeiwert von Wolle auf Metall/Autolack, dessen Betrag ich aber nicht kenne) aber unter dem Einrechnen des Zurrwinkels (in der Horizontalen), halte ich immer noch die anerkannten Regeln der Technik ein. Wenn ich jetzt diese Seile so festzurre, dass sich der Kajak nicht mehr horizontal bewegen kann, habe ich neben der Kopf- auch die dazu erforderliche Buchtlaschung für die Seiten realisiert.
So, jetzt ist der Kajak in allen drei Dimensionen sogar doppelt gesichert! Auf alle Fälle vorschriftsmäßig, weil zumindest eine Zurrmethode den vielzitierten VDI-2700-Normen entspricht, auf die man so gerne herumreitet.
Was passiert, wenn ich nun das Niederzurren soweit reduziere, damit der Kajak noch nicht nach oben „wegfliegen“ kann? (Es reichen dabei nur wenige daN aus. Kommt natürlich auf den Abstand der beiden Querträger zueinander an. Nur nebenbei: Bei meinem Direktdachtransport ist er natürlich am größten, weil ich die gesamte Dachlänge als Auflage meines noch „dachgeraden“ Caravans, ein alter Opel Astra, nutzen kann.). Nichts! Kopf- und Buchtlaschung sind mit über dem Zweifachen des zulässigen Wertes (stolze 2 g, anstatt der bekannten 0,8 g des oben angegebnenen Tabellenwerts) abgesichert (allerdings nicht mit einen zertifizierten Spanngurt sondern mit Seilen, die aber eine mehrfache Bruchlast aufweisen, als erforderlich ist - siehe Beitrag oben - „Berechnung der Bruchfestigkeit von Seilen nach StVO“). Somit könnte ich meine bruchempfindlichen Karbon-Edel-Kajaks (die ich aber in der Realität nicht habe) meines Erachtens sicher und nach den Vorgaben des Gesetzes transportieren. Zumindest was den Waschzelltel für die Kontrolleure angeht, weil ich vorgeschriebene zertifizierte Gurte beim Niederzurren verwende. Zugegeben, dieser letzte Absatz ist schon sehr polemisch und ich hoffe, Du akzeptierst ihn als Ironie, so wie ich Deine „30-Jahre-alten Kälberstricke“ auch als Ironie aufgefasst habe.
Aber vielleicht erkennst Du die Problematik beim Dachtransport eines bruchempfindlichen Karbon-Kajaks jetzt besser.
Fazit
Ich verwende eine Kombination aus form- und kraftschlüssiger Ladesicherung. Nach dem TÜV-Nord ist das die wirksamste und zuverlässigste Transportmethode überhaupt. Ich bin der Meinung, keiner der Beamten einer Ladesicherungsgruppe hat etwas dagegen, wenn man einen Autodach-Transport doppelt absichert und dann noch überdimensioniert. Gut, so etwas kommt eigentlich nur im privaten Bereich vor, im gewerblichen Transportwesen wird bei minimalem Aufwand nur auf Gewinnmaximierung geachtet.
(Vorsicht Ironiegefahr) Zu meiner Verwendung von Seilen bei meinen bisherigen Dachtransporten: Ein anderer User und Du haben mich überzeugt! Morgen werde ich das Sonderangebot unseres hiesigen Eisenwarenhändlers annehmen und mir zwei zertifizierte Spanngurte mit Ratsche à 6,00 Euro kaufen und sie zum Niederzurrren verwenden, damit mir der Kajak nicht wegfliegt und ich dem Gesetz zumindest offiziell Genüge getan habe. Für die eigentliche Kopf-, Heck- und Buchtlaschung verwende ich aber absolut sichere PP-Seile mit einer Bruchfestigkeit von über 1000 daN, das ist über das 4-fache der Bruchfestigkeit der Ratschengurte, in die ich bei der Kopflaschung an beiden Enden Augen einspleiße. Dadurch reduziert sich die Bruchlastum nur um 10 %. Ohne Knoten schlaufe ich ein Auge an der Dachreling ein und lege das andere Auge um den Bug des Kajaks. Bei der Hecklaschung wird nur in einer Seite ein Auge eingespleißt, damit ich mit dem anderen losen Ende den Kajak an der Dachreling horizontal mit der erforderlichen Zurrkraft mit einem entsprechenden Knoten verspannen kann. Die Zurrkraft ist nur so hoch zu wählen, damit der Kajak sich beim Fahren nicht bewegt! Artikel erstellt am 24.01.2011 1. Überarbeitung am 09.07.2012 2. Überarbeitung am 27.05.2013 |