Krachtendriehoek – Materiaalkeuze en werking

Wie regelmatig klimt in technisch alpien terrein, weet ook dat je niet altijd de luxe hebt van twee glimmende boorhaken. In veel alpiene klassiekers kom je op de standplaatsen alleen mephaken tegen, waarbij veelal mobiele zekeringen of natuurlijke zekerpunten gebruikt moeten worden ter verbetering. In minder beklommen routes is er helemaal geen materiaal aanwezig voor het bouwen van de standplaats. In enkele gevallen kun je voor dergelijke standplaatsen solide punten vinden, zoals: dikke zandloper, grote bomen of betrouwbare rotspunten. Vaak is die luxe er niet en moet je het doen met minder sterke zekerpunten, zoals mobiele zekeringen en zwakkere natuurlijke zekeringen. Al deze verschillende situaties vragen om een uiteenlopende manier waarop een veilige standplaats gebouwd kan worden. Deze link van de NKBV behandeld de verschillende methodes voor standplaatsbouw.

Bij standplaatsbouw op mephaken, mobiele zekeringen en twijfelachtige natuurlijke zekerpunten, ben ik van mening dat een veilige standplaats uit méér dan twee zekerpunten bestaat. Van alle populaire opties om drie of meer punten met elkaar te verbinden vind ik de afgebonden krachtendriehoek (ook wel bekend als spinverankering) de beste. Alle vormen van ‘self equalizing’ standplaatsen raad ik af (ausgleich/sliding X, equalette en quad), om de volgende redenen:

  • Veiligheid: Bij uitbraak van een zekering ontstaat er een schokbelasting op de overige zekeringen, waardoor de gehele standplaats kan uitbreken. Bij de Ausgleich is dit probleem het grootst, maar ook de equalette en de Quad hebben hier in mindere mate last van.
  • Praktische uitvoerbaarheid: De equalette en de quad nemen veel tijd in beslag om op- en af te bouwen in vergelijking tot de krachtendriehoek. Bij alpiene routes is efficientie erg belangrijk.
  • Functionaliteit: Je verwacht van ‘self equalizing’ standplaatsen dat ze de kracht ook gelijkmatig verdelen over de zekeringen wanneer de belastingsrichting op de standplaats veranderd. In praktijk lijkt deze krachtverdeling, door wrijving in het systeem, in veel situaties niet of weinig plaats te vinden.

standplaats-afgebonden-krachtendriehoekstandplaats-ausgleichstandplaats-equalettestandplaats-quad

Afbeelding geven van links naar rechts weer: Afgebonden krachtendriehoek, Ausgleich/sliding X, equalette, quad.

Dit artikel is geschreven met twee belangrijke vragen in gedachten: Allereerst, hoe zit het krachtspel in elkaar bij de afgebonden krachtendriehoek? gevolgd door, welk materiaal kan ik het beste gebruiken voor mijn afgebonden krachtendriehoek? Een slinge, de klassieke cordellete of zijn er ook alternatieven van kunstvezels? Bij het beantwoorden van deze vraag, zullen alle belangrijke ins en outs van de krachtendriehoek de revue passeren.

Welke krachten kunnen er ontstaan op een standplaats?:
Krachten bij het klimmen worden weergegeven in kilo newton (kN). Wanneer 100 kg statische hangt aan een punt, wordt er op dit punt een belasting van 1 kN uitgeoefend. Grofweg kan een menselijk lichaam maximaal 12 kN aan bij een klimval, zonder dat er serieuze blessures optreden. Om deze reden is een gemiddeld klimtouw zo gemaakt dat er bij een val een maximum van 10 kN kan ontstaan op het menselijk lichaam. In het geval deze 10 kN inderdaad wordt bereikt, is een dubbele piekbelasting op de standplaats mogelijk, mits er wordt gezekerd met een dummy runner (door het pulley effect). Echter in praktijk zal door wrijving de piekbelasting grofweg 1,66 keer zo groot zijn op de standplaats, en niet twee keer zo groot. Hieruit kan geconcludeerd worden dat een kleine 17 kN de maximale belasting is, die kan optreden op een standplaats. Let op: Grotere krachten dan 17 kN zijn mogelijk wanneer een val wordt gemaakt in een zelfzekering!

In praktijk ontstaat deze 17 kN bij een klimval nagenoeg niet. Slechts in een “worst case scenario” situatie waarin een val direct op de standplaats gemaakt wordt (valfactor twee val), de zekerraar veel zwaarder is en er statisch gezekerd wordt met autobloc (zekerapparaat zoals Grigri), kunnen dergelijke krachten ontstaan. De vraag is dan ook of het noodzakelijk is dat een standplaats een piekbelasting van 17 kN aan kan. Praktijktesten door klimfabrikanten geven aan dat alleen zéér zelden krachten ontstaan, op een zekering bij een klimval, die in de buurt komen van de 10 kN. Sterker nog, bij de meeste klimvallen worden de zekeringen maximaal 3 t/m 6 kN belast.

Conclusie: Materiaal dat in een krachtendriehoek tenminste 17 kN aan kan, is in ieder geval voldoende sterk voor het maken van een veilige standplaats.

Hoe sterk is een standplaats?:
Er zijn verschillende materialen waarmee de krachtendriehoek gebouwd kan worden. De meest populaire materialen hiervoor zijn 7 mm touw van perlon/nylon (cordelette) en 240 cm slinges van spectra (ook bekend als dyneema) en/of nylon. Dan zijn er ook nog touwen van supervezels, zoals spectra (dyneema) en aramide (bekend onder de namen Kevlar en Technora). Op het eerste gezicht zouden deze touwen van supervezels de logische keuze zijn voor het bouwen van een krachtendriehoek vanwege hun sterkte. Helaas neemt de sterkte van spectra en aramide aanzienlijk af wanneer er knopen in worden gelegd. Hierbij heeft aramide nog een bijkomend nadeel dat de sterkte hiervan ook nog eens afneemt na veelvuldig gebruik. Verdere eigenschappen van aramide en spectra zijn dat ze beiden een erg glad oppervlak hebben en nagenoeg niet rekken onder belasting. Hoe de sterkte van de verschillende materialen zich tot elkaar verhouden, is te zien in onderstaande tabel:

Materiaal: Sterkte (Enkele Streng): Verlies in sterkte bij toepassing van achtknoop: Cordelette sterkte:

 

Verwachte verlies in sterkte na veelvuldig gebruik: Verwachte cordelette sterkte na veelvuldig gebruik:
7 mm Perlon/nylon
(Sterling, Beal, Mammut, Ederlrid)
11 – 13 kN 8% *  22 kN 0%  22 kN
6 mm Perlon/nylon
(Sterling, Beal, Mammut, Ederlrid)
8 – 10 kN 8% (?) ** 16 kN 0% (?)** 16 kN
5.5 mm Spectra
(Blue Water Titan)
14 kN 47% 15 kN 6% 14 kN
5.5 mm Kevlar-spectra (Spectra A, Maxim) 18 kN 39% 23 kN 40% 14 kN
5 mm Technora (Gemini, BD/ Tech Cord, Maxim) 22 kN 60% 18 kN 45% 10 kN
Slinge, Nylon/spectra 17 kN 36% 22 kN 0% 22 kN
Slinge, Nylon 17 kN 30% 24 kN 0% 24 kN

Opmerking: Belangrijk is om de waarden in bovenstaande tabel niet te letterlijk te nemen. Het is namelijk onmogelijk om bij onderzoek alle mogelijke situaties en variabelen mee te rekenen die van toepassing zijn op de ‘echte klimwereld’. Verstandig is dus om bij materiaalkeuze uit te gaan van een ruime marge.
* Slechts 8% verlies in sterkte bij gebruik van een achtknoop, zal voor velen komen als een verassing. Belangrijk is om te bedenken dat het effect van een achtknoop anders is bij de bouw van een krachtendriehoek, dan bij een enkele touwstreng.
** Hierbij wordt uitgegaan van krachtverlies die hetzelfde is als bij 7 mm nylontouw (vanwege gebrek aan onderzoeksdata.).

Conclusie: Slinges en 7 mm touw van perlon/nylon (cordelette) zijn de sterkste materialen voor een krachtendriehoek. Beide materialen zijn goed voor een sterkte van tenminste 17 kN, wanneer de strengen dubbel worden gebruikt.

Om de sterkte te kunnen bepalen van de standplaats, is het van belang om te begrijpen waar zijn zwakke schakels zitten. Wanneer er gebruik wordt gemaakt van een cordelette of een slinge, lijken de mobiele en natuurlijke zekeringen de zwakke schakels in de keten te zijn. Om je een idee te geven, de veelgebruikte maten nuts en cams kunnen een kracht aan tot en met de 8 – 14 kN (micronuts en –cams nog minder).
Hierbij moet wel geconstateerd worden dat de rots waarin de zekeringen geplaatst worden, mogelijk deze krachten niet aan kan. De zekeringen bij een standplaats op eigen pro kunnen afzonderlijk dus niet de eerder genoemde belasting van 17 kN aan. Om nog eens te benadrukken, dit is een van de redenen om bij een standplaats op mobiele zekeringen de krachten te verdelen met een krachtendriehoek. Ook is op te merken dat band- of touwmateriaal dat inclusief knopen meer dan 14 kN aan kan sterk genoeg is voor het bouwen van een afgebonden krachtendriehoek.

Conclusie: Aangezien mobiele zekeringen de zwakste schakel zijn in een krachtdriehoek, is het niet noodzakelijk om touw en bandmateriaal te gebruiken wat vele malen sterker is. Om deze reden lijken 5,5 mm Dyneema/spectra touw (Blue Water titan) en 6 mm cordelette ook geschikt voor het maken van een klassieke afgebonden krachtendriehoek. Om voldoende marge te houden raad ik toch aan om voorzichtig te zijn met het kiezen van deze materialen.

Hoe goed verdeeld een krachtendriehoek de belasting?
Bij een ‘goed gebouwde’ krachtendriehoek (op drie tot en met vier punten) gebouwd met 7 mm perlon/nylon (cordelette), is de maximale kracht op een zekerpunten gemiddeld de helft (50%) van de totale belasting. Met andere woorden zal, bij een belasting van 17 kN op de standplaats, de maximale belasting op de zekerpunten gemiddeld 8,5 kN zijn. Afhankelijk van de bouw van de krachtendriehoek zal de maximale belasting op de zekerpunten hoger of lager zijn dan het gemiddelde (50%). In het beste geval is de maximale kracht op de zekerpunten 30% (ongeveer 5 kN bij een totale belasting van 17 kN). De maximale kracht op de zekerpunten zal in het slechtste geval 70% zijn van de totale belasting op de standplaats (ongeveer 12 kN bij een totale belasting van 17 kN). Echter, wanneer de krachtendriehoek niet opgebouwd is in de richting van de val (teveel slack in het systeem), kan de maximale belasting op een zekerpunt gemakkelijk meer zijn dan 70% van de totale belasting op de standplaats (of er vindt helemaal geen krachtverdeling plaats). Dit laatste is niet onrealistisch, omdat:

  • De belastingsrichting van de standplaats niet altijd hetzelfde is bij zowel na- als voorklimmen (vooral het geval bij een traverserend route verloop).
  • Het kan gebeuren dat de krachtendriehoek simpelweg niet goed is opgebouwd.

Factoren die bepalen hoe goed de kracht wordt verdeeld bij een ´krachtendriehoek opgebouwd met een cordelette´ zijn:

  • De lengte van de armen die naar de zekeringen lopen: Des te langer een arm des te meer rek. Ongelijke armlengte zorgt voor een hoge belastingen op de zekeringen met korte armen, en vice versa. Het kan daarom nuttig zijn om de zekeringen zo verlengen dat alle armen een dezelfde lengte hebben.
  • De knoop: Een deel van belasting wordt ook geabsorbeerd door de knoop. Een achtknoop zal iets meer van de kracht absorberen dan een zaksteek.
  • Slack in de krachtendriehoek. Slack heeft de meeste invloed op de krachtverdeling. Het is daarom belangrijk te streven naar een krachtendriehoek die wordt belast in de valrichting.
  • De hoeveelheid zekeringen waarmee de krachtendriehoek is gemaakt: Echter zal een krachtendriehoek op vier punten niet altijd zorgen voor een betere krachtverdeling, dan bij drie punten.
  • Verassend genoeg is de hoek die aanwezig tussen de verschillende armen van de krachtendriehoek onbelangrijk.. In tegenstelling tot wat veel mensen denken, geven zelfs extreme hoeken weinig extra belasting op de zekerpunten. Deze stelling gaat alleen op mits wordt voldaan aan twee voorwaarden. Allereerst moet de krachtendriehoeken in de valrichting worden gebouwd met méér dan twee zekerpunten. Ten tweede is het gebruik van (semie) dynamisch touwmateriaal (zoals cordelette en klimtouw) van belang. Mits aan deze voorwaarden wordt voldaan, voorkomt de absorptie van de knoop en rek in het systeem het ontstaan van hogere belastingen.

Conclusie: Bij een standplaats op eigen pro is het van belang om de krachten zo ideaal mogelijk te verdelen over de zekerpunten. Reden hiervoor is dat mobiele zekeringen of de rots de zwakste schakel zijn in de standplaats en mogelijk niet een ‘worst case scenario’ val kunnen houden.

Materiaalkeuze voor krachtendriehoek:
Eerder hebben we al geconstateerd dat naast cordellete (nylontouw) alleen slinges en touw van spectra (dyneema) veilige keuzes zijn. Tussen nylon/perlon touw en slinges van spectra zijn nog enkele belangrijke verschillen. Hieronder zijn deze verschillen op een rij gezet:

Waarom nylon/perlon cordelette:
+ Goedkoop en dus goed materiaal om op te offeren voor abseilstandplaatsen
+ Heeft dynamische eigenschappen waardoor minder grote krachten ontstaan op de tussenzekeringen
+ Knopen zijn gemakkelijker te ontknopen waardoor tijd wordt bespaard

Waarom slinges van spectra:
+ Weinig gewicht en volume

Een belangrijke reden om voor een cordelette te kiezen is de prijs van het materiaal. Bij alpiene tochten in technisch terrein, bestaat er een redelijke kans dat band- en touwmateriaal op  abseilstandplaatsen vraagt om vervanging. Vaak zijn deze touwtjes en slinges beschadigd en/of verweerd door het weer. Wanneer je in deze situaties geen opoffertouw mee hebt, zal je eerder geneigd zijn de abseilstandplaats niet te verbeteren. Je wilt tenslotte niet je dure materiaal opofferen. Een cordelette is ideaal voor dit soort situaties. De cordelette wordt nog urgenter wanneer je door nood gedwongen wordt om terug te keren over je route. In deze situatie is de kans namelijk groot dat je veel touw moet achter laten in de route.

Nog een belangrijke reden om te kiezen voor een cordelette is vanwege zijn dynamische eigenschappen. We weten nu waarom het nuttig kan zijn om krachten te verdelen over de zekeringen. Bij enige slack in de krachtendriehoek, zal een zeer statische slinge er sneller voor zorgen dat de belasting op de standplaats grotendeels wordt tegen gehouden door één zekering, met eventuele uitbraak van zekeringen tot gevolg. Om de voordelen van dynamische eigenschappen nog meer te benutten wordt in de Verenigde Staten dynamisch touw van 7 mm verkocht door het merk Blue Water Titan. Mooie toevoeging voor de Europese markt?
Een laatste reden om voor een cordelette te kiezen is vanwege het gemak om knopen te verwijderen. Elke goede klimmer kent het belang van snelheid in bergen. Het zal niet helpen wanneer je bij elke standplaats moet frutselen om de knoop uit de slinge te krijgen. Hierbij moet wel vermeld worden dat slinges van nylon minder problemen hebben met het verwijderen van knopen. Het probleem met nylon slinges is alleen wel dat dat ze meer gewicht en volume hebben, waardoor het belangrijke voordeel van een slinge teniet wordt gedaan.

Conclusie: Vaak weegt het voordeel van spectra slinge niet op tegen de voordelen van cordelette. Een spectra slinge komt met name tot zijn recht in routes waarbij sporadisch krachtendriehoeken gebouwd moeten worden en er waarschijnlijk geen abseilstandplaatsen verbeterd moeten worden. In alle andere gevallen zou ik kiezen voor een cordelette.

Is het niet beter om de krachtdriehoek te maken met je klimtouw?
Misschien denk je “waarom maken we niet gewoon de standplaats met het klimtouw?”. Het klopt inderdaad dat een krachtendriehoek van klimtouw als voordeel heeft dat het ruim voldoende sterk is en bezit over dynamische eigenschappen, waardoor je de ideale condities schept voor krachtverdeling over je zekerpunten. Toch heeft het bouwen van een krachtendriehoek met het hoofdtouw niet mijn voorkeur, vanwege de volgende redenen:

  • Het is vrij gemakkelijk om met het touw een krachtdriehoek te maken op twee zekerpunten, alleen zijn dit naar mijn mening te weinig zekerpunten voor een standplaats in steil terrein. Veel methoden voor de bouw van een krachtendriehoek op touw met méér dan twee zekerpunten, zijn relatief tijdrovend en omslachtig. Echter, het gebruik van een dubbeltouw maakt het bouwen van een krachtendriehoek op drie zekerpunten een stuk gemakkelijker.
  • Er bestaat een risico dat er geen resttouw meer over is, doordat je simpelweg een gehele touwlengte hebt uitgeklommen. Mocht je wel voldoende resttouw over hebben dan loop je het risico dat het touw tekort wordt voor het beklimmen van de volgende touwlengte. Je kan natuurlijk een langer klimtouw gebruiken, alleen draag je daardoor wel onnodig veel massa mee.
  • Touwwrijving en het touwgewicht kan de bouw van de krachtendriehoek moeilijker maken.
  • Het touw maakt onderdeel uit van de zekerketen. Hierdoor werkt deze vorm van standplaatsenbouw niet goed wanneer één klimmer meerdere keren achter elkaar op kop klimt of je te maken krijgt met een noodgeval.

Gebruik van cordelette:
We weten nu dat de cordelette vaak de beste optie is voor het bouwen van een afgebonden krachtendriehoek, maar hoe lang moet het touw zijn? In praktijk lijkt een lengte tussen de vijf en zeven meter het beste. Wanneer je de lengte hebt gekozen kan je de twee uiteindes aan elkaar verbinden met een dubbele visserssteek (sterkste verbindingsknoop). Voor het opbossen vouw je de cordelette een aantal keer samen en leg je een zaksteek of achtknoop in het midden. Met een schroefkarabiner kan je vervolgens de cordelette achter aan je gordel hangen.

Een nieuwe verbeterde afgebonden krachtendriehoek?
In dit artikel stel ik een nieuwe manier voor, voor het maken van een afgebonden krachtendriehoek die sneller is in gebruik.

Gebruikte bronnen:

Wat nog meer interessant is:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

This blog is kept spam free by WP-SpamFree.