Foto des Monats – Januar 2015

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Backrezept

Einige Leser könnten meinen, dass wir mit vorweihnachtlichen Rezepten zu Backwerk weiß Gott zu spät sind. Aber wir können sie beruhigen, es handelt sich bei unserer Kolumne immer noch um das Thema „Ladungssicherung“ und das soll auch so bleiben. Das Backrezept beschreibt eine Methode der Ladungssicherungsberechnung von Direktzurrungen, wie sie nach unserer Meinung kaum einfacher sein kann.

Als die Polizeibeamten an der „Unfallstelle“ eingetroffen sind, stand das Fahrzeug mit einer gekröpften Tiefladebrücke und einem Telestapler als Ladung schon auf dem Standstreifen. Offensichtlich war, dass die beiden hinteren Ladungssicherungsketten abgerissen waren:

Beim ersten Rundgang ums Fahrzeug wurde weiter festgestellt, dass die Ladung, ein Telestapler mit einer Masse von 14.000 kg, ein Stück weit nach vorne gerutscht (oder sogar vielleicht gerollt) war, aber die Kröpfung nicht erreicht hat und somit kein Schaden an der Ladung oder am Fahrzeug verursacht wurde:

Nachdem das Fahrzeug unter Polizeibegleitung mit äußerster Vorsicht von der Autobahn gelotst wurde, konnte man sich dem Fahrzeug widmen, ohne dabei sein Leben auf’s Spiel zu setzen:

Zuerst wurde das Ladungssicherungsmaterial geprüft. Es handelte sich um Ketten mit einer Lashing Capacity, kurz LC, von 4.000 daN pro Kette:

Die folgende Abbildung fünf gibt uns Rätsel auf. Dort steht am Ladungssicherungspunkt zu lesen „LL 3.850“ – wir denken uns mal die daN die ggf. dahinter stehen sollten und darunter steht „SWL 12 t“:

Allein diese Angaben sind schlicht verwirrend. SWL bedeutet „Save Working Load“ und wird für Hebezeuge wie Krane, Anschlaggeschirre, Anschlagpunkte etc. verwendet. Zum Heben muss mit vierfacher Sicherheit gerechnet werden und zum Zurren mit zweifacher Sicherheit. Nun könnte man mutig die Annahme treffen, dass mit LL vielleicht „Working Load Limit“ gemeint war und versuchen, diese beiden Zahlen, sprich ca. 4 t und 12 t miteinander ins Verhältnis zu setzen. Das Verhältnis ist 3:1, aber nicht 2:1, wie die Vorschriften vom Heben und Zurren vermuten ließen. Ergo bringt uns diese Mutmaßung nicht weiter.

Bemerkenswert ist auch, dass auf diesem Ladungssicherungspunkt die Angaben zum Laschen und zum Heben verzeichnet sind, das ist, wie wir wissen, verboten. Die Begründung hierfür ist relativ einfach: Ladungssicherungspunkte werden häufig überlastet. Sei es dadurch, dass ein Ladungssicherungsmittel lose ist und ein Transportstoß das Ladungssicherungsmittel schlagartig belastet, oder, das Fahrzeuge während des Transportes in ihren Federn oder in ihren Reifen „wippen“ oder „schwingen“. Dieses Wippen und oder Schwingen ist häufig beim Transport von Baustellenfahrzeugen zu beobachten und hat die ständige Be- und Entlastung der Ladungssicherungsmittel zur Folge. Dabei können Ladungssicherungspunkte und die Ladungssicherungsmittel überlastet werden. Da niemand mit bloßem Auge feststellen kann, ob das Material jemals überlastet wurde, ist es strikt untersagt, Ladungssicherungspunkte auch zum Heben zu verwenden. Denn hier gelten die doppelten Sicherheiten wie für das Zurren und das Versagen eines Hebepunktes hat umgehend Folgen.

Wünschen würden wir uns bei derartigen Ladungssicherungspunkten eine eindeutige Beschriftung:

• “ Sie sind für das Laschen geeignet mit einem Wert und LC dahinter, oder
• “ sie sind für das Heben geeignet mit einem Wert und entweder SWL oder WLL, was „Working Load Limit“ bedeutet, dahinter.

Ein zusätzlicher Aufkleber, der klar bezeichnet, welcher Punkt für das Heben und welcher für das Zurren geeignet ist, würde zusätzliche Sicherheit und Klarheit für die Anwender bringen. Unsere Nachfrage beim Hersteller hat ergeben, dass es sich bei diesen Ladungssicherungspunkten nicht um werksseitig angebrachte Punkte handelt. An diesem Telestapler hat wohl ein findiger Eigentümer Hand angelegt. So sehr es zu begrüßen gilt, dass man sich um die Ladungssicherungsmöglichkeiten seiner Ladung bemüht, zeigt dieses Beispiel, dass auch diese Maßnahmen bis zu Ende durchdacht werden müssen.

Vor Ort sollte geprüft werden, wie die Ketten gesetzt waren und ob die Ladungssicherung gegebenenfalls ausreichend war. Hierzu wurde der Telestapler soweit rückwärts gesetzt, dass die vorderen Ketten wieder gespannt waren. Dass bei einem derartigen Manöver sich nicht exakt die gleichen Vorspannungen und Winkel einstellen, wie vorher, wollen wir bei dieser überschlägigen Betrachtung ignorieren:

Das Backrezept

Das Backrezept ist in der Tat so einfach, wie es sich anhört. Auch in unserer Zeichnung sind diverse Winkel zu sehen:

Alle Welt und insbesondere die Formeln für die Ladungssicherung enthalten nur zu gerne Winkelfunktionen. Aber was sind Winkelfunktionen anderes als die Verhältnisse von Seiten in einem Dreieck zueinander? So können wir diese Winkel, die hier mit Alpha, Beta und Gamma bezeichnet sind, getrost vergessen.

Um die Verhältnisse der Strecken zueinander zu ermitteln, müssen in einem ersten Schritt alle Strecken, die für die Ladungssicherung relevant sind, messen. Das sind die Strecken A; C; E; D. die Strecke B brauchen wir nicht! Die Strecken müssen von dem Punkt, an dem sie an der Ladung befestigt sind bis zu dem Punkt an dem sie am Fahrzeug befestigt sind, gemessen werden. Wird ein Ladungssicherungsmittel über die Ladeflächenkante umgelenkt, um es unter der Ladefläche zu befestigen, muss bis zu der Stelle gemessen werden, an der das Ladungssicherungsmittel umgelenkt wird. Damit wurde die wirksame Strecke des Ladungssicherungsmittels in die jeweilige Richtung gemessen. Diese Strecke steht für die Wirkung des Ladungssicherungsmittels in die jeweilige Richtung, wir müssen sie nur noch miteinander ins Verhältnis setzen. Das geschieht dadurch, dass wir den wirksamen Teil in Längsrichtung (E) durch das Ladungssicherungsmittel teilen. Wir teilen also die Strecke E durch C und erhalten einen Faktor, der immer kleiner ist als eins, da die Strecke C immer die längste Strecke ist. Mit diesem Faktor müssen wir jetzt nur noch den LC-Wert des Ladungssicherungsmittels (LSM) multiplizieren und schon erhalten wir exakt die Wirkung des LSM in Längsrichtung. Mit der Stecke D und A können wir identisch verfahren.

Bei der Strecke A gibt es noch eine Besonderheit, denn sie wirkt als Niederzurrung. Darauf gehen wir weiter unten noch detailliert ein.

Da die Strecken in der Regel sehr genau gemessen werden können, ist die Methode Backrezept um einiges genauer, als jegliche Winkelmessmethode. Kann aus irgendwelchen Gründen eine der Komponenten nicht gemessen werden, weil die Form der Ladung es nicht zulässt, kann man sich damit behelfen, dass man z.B. einen Meter auf dem eigentlichen Ladungssicherungsmittel abmisst. Mit einem Stück Kreide nimmt man dort eine Markierung vor und lotet dann mit einem Lot (lässt sich prima aus einer Mutter und einem Stück Band herstellen) auf die Ladefläche senkrecht nach unten. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass das Fahrzeug nicht am Hang und auch nicht schräg steht. Am Fußpunkt des Lotes wird wieder eine Kreidemarkierung angebracht, von der jetzt die entsprechenden Strecken E, D und A gemessen werden können. Bei dieser Messung ergeben sich zwar kürzere Strecken, aber die Verhältnisse zueinander bleiben exakt gleich. Nimmt man auf dem Ladungssicherungsmittel genau einen Meter, ist Vorteil, dass diese Strecken gleich dem Faktor sind, denn sie müssen nur durch 100 cm geteilt werden. Ein Beispiel: Werden für die Strecke E 60 cm gemessen und wir haben auf dem Ladungssicherungsmittel (LSM) 100cm markiert, teilen wir 60 durch 100 und erhalten den Faktor 0,6. Wäre die Strecke 40cm erhielten wir den Faktor 0,4 etc. Ist der Faktor 0,6 muss er nur noch mit dem LC des Ladungssicherungsmittels multipliziert werden, z. B. 2.000 daN. In diesem Fall wäre die Sicherungswirkung in Längsrichtung (0,6 x 2.000daN) = 1.200 daN. Das ist das ganze Geheimnis des Backrezeptes. Und weil es so fürchterlich einfach ist, heißt es genau so.

Um sich die Wirkweise zu verdeutlichen, kann man folgendes Gedankenexperiment vornehmen:

Wir befestigen das Ladungssicherungsmittel an der unteren Ecke der Ladung, legen das Ladungssicherungsmittel quasi auf die Ladefläche und führen es rechtwinklig nach hinten zu einem imaginären Ladungssicherungspunkt, der an einer idealen Stelle sitzt. Bei dieser Sicherung gibt es keinen Winkel Gamma, Alpha oder Beta, es gibt keine Vertikalkomponente und auch keine Querkomponente. Würde man jetzt die Strecken C und E messen wären sie gleichlang. Z.B. 175cm. Teilt man nun die 175 cm durch 175 cm erhält man den Faktor 1. Wenn wir jetzt das Vorgehensprinzip des Backrezeptes „stumpf“ anwenden, dann müssten wir die LC des Ladungssicherungsmittels mit dem Faktor 1 multiplizieren. Im Klartext heiß das, dass das Ladungssicherungsmittel zu 100 % gegen die Bewegungsrichtung nach vorne wirkt, und das wären in unserem kleinen Beispiel 2.000 daN. Würden wir das Ladungssicherungsmittel im gleichen Beispiel nur 10cm höher anbringen und alle anderen Parameter gleich belassen, wäre C nicht 175cm lang sondern 175,3 cm lang, und es würde sich eine sehr kleine Vertikalkomponente ergeben.

Das gleiche Gedankenexperiment können wir auch für die Strecke D vornehmen. Für die Strecke A wäre es sinnlos, denn diese Zurrung wäre eine Niederzurrung. Jede Zurrung, die zwischen genau rechtwinklig-quer oder rechtwinklig-längs liegend an der Ladung vorgenommen wird, hat Anteile an E, D und A, und die verhalten sich wie die jeweiligen Strecken zueinander. Das ist die ganze Wahrheit, ohne einmal das Wort Tangens oder Sinus in den Mund genommen zu haben. Viele fragen sich, warum man bei der Strecke A auch durch die Strecke C teilen muss, um diesen Faktor dann mit LC zu multiplizieren, denn die Vorspannung soll ja höchstens 50 % von LC betragen. Für den Fall gehen wir von folgenden Voraussetzungen aus: Damit eine Direktzurrung wirken kann, muss die Ladung (in unserem Fall) ein Stück nach vorne rutschen. Gedanklich lassen wir die Ladung soweit nach vorne rutschen, bis LC, also das Maximum an Lashing Capacity erreicht ist und wirkt. In diesem Moment trägt die Direktzurrung nicht nur mit ihren Teilen E und D, sondern eben auch durch die Vertikalkomponente, die einer Niederzurrung gleichkommt. Da diese Niederzurrkräfte je nach Länge der Strecke A erheblich sein können, wollen wir sie bei unserer Betrachtung im Backrezept nicht außen vor lassen. Wichtig ist natürlich, dass die Vertikalkomponente auch nur über die Reibung wirkt, und sollten nur 400 daN als Vertikalkomponente zum Vorschein kommen, müssen wir sie nochmals mit der Reibung multiplizieren. Zurück zu unserem Beispiel.

Die Strecke C wird in unserem Beispiel mit 126 cm gemessen:

Die Strecke E, also die Längskomponente, wird in unserem Beispiel mit 51 cm gemessen:

Und die Strecke D wird in unserem Beispiel mit 61,5 cm gemessen:

Die Strecke A beträgt 93 cm (davon haben wir leider kein Bild). Teilen wir die einzelnen Strecken durcheinander, erhalten wir folgende Werte:

Für die Strecke E/C den Faktor 0,4.

Für die Strecke D/C den Faktor 0,49 und

für die Strecke A/C den Faktor 0,74.

Multipliziert man diese Faktoren mit der Lashing Capacity von 4.000 daN, erreicht man mit einer Kette 1.600 daN Sicherungskraft in Längsrichtung, in Querrichtung 1.960 daN und als Vertikalkomponente 2.960 daN. Angenommen, wir setzen eine Reibung von μ = 0,3 an, müssen die 2.960 daN noch mit der Reibung von μ = 0,3 multipliziert werden. muss, Dadurch ergibt sich immerhin noch eine Sicherungswirkung von 888 daN für eine Kette.

In Längsrichtung würde sich demnach folgendes Bild ergeben:

In Vorausrichtung müssen, bei einer Ladungsmasse von 14.000 kg, einer Beschleunigung von 0,8g und einer angenommenen Reibung von μ = 0,3, noch 7.000 daN an Sicherungskräftenaufgebracht werden. Der Anteil der Ketten, die ursprünglich beide exakt gleichlang waren, betrug jeweils 1.600 daN, macht zusammen 3.200 daN. Durch die Vertikalkomponente erhalten wir einmal den Wert 888, und für zwei Ketten 1.776 daN. Zusammen ergeben sich 4.976 daN an Sicherungskraft. In diesem Fall fehlen 1.624 daN an Sicherungskraft. Können wir aber von einer Reibung von μ = 0,4 ausgehen, würden wir nur noch einen Bedarf an Sicherungskräften von 5.600 daN haben. Durch die höhere angenommene Reibung erhalten wir über die Vertikalkomponente auch zusätzliche Sicherungskräfte von 592 daN. Somit ergeben sich gesamte Sicherungskräfte (in Längsrichtung) von 5.568 daN. Zur vorschriftsmäßigen Sicherung des Telestaplers fehlen noch 32 daN.

Die Ladungssicherung:

Jetzt stellen wir uns zu Recht die Frage: Warum hat die Ladungssicherung nicht gehalten, denn die fehlenden 32 daN hätten in den Reserven der Ladungssicherungsmittel ohne jede Probleme mit aufgefangen werden müssen.

Vielleicht vermissen Sie als aufmerksamer Leser, dass wir weder die Ladungssicherungspunkte an der Ladefläche noch die am Telestapler weiter diskutiert haben. Um nicht noch mehr zu schreiben, haben wir uns mit den „Fakten“ begnügt, denn es ist klar bewiesen, dass die Ketten gebrochen sind und weder die Ladungssicherungspunkte am Fahrzeug noch die an der Ladung nachgegeben haben.

Wir betrachten uns noch einmal genau die Reibung und gehen zurück zur Abbildung 3: Dort sieht man, dass der Telestapler etwas nach links versetzt auf der Ladefläche steht. Das kann dadurch passiert sein, dass die rechte Kette zuerst gebrochen ist, aber da der Stapler mehr oder weniger parallel nach links versetzt auf dem Tieflader steht, könnte es sein, dass er um diese wenigen Zentimeter nach links versetzt schon geladen wurde. Schauen wir uns nun die Abbildung 6 an, sieht man, obwohl das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt schon zurückgesetzt war, dass die Räder zum Teil auf dem lackierten Stahl stehen. Hier ist die Reibung definitiv geringer als auf den geriffelten Gitterrosten. Bei offensichtlich sauberen Reifen und sauberer Ladefläche müsste man unseres Erachtens mindesten 0,4 an Reibung zum Ansatz bringen können.

Selbstverständlich haben wir uns gefragt, ob das Fahrzeug gegebenenfalls nicht gerutscht, sondern gerollt sein könnte. Auf Nachfragen beim Hersteller wurde uns versichert, dass die Bremsen sich ausschließlich bei laufendem Motor lösen lassen und sobald der Motor abgeschaltet wird, das Fahrzeug unweigerlich gebremst ist. Also dies scheint keine Lösung zu sein. Die Ladungssicherungsmittel waren in einem vorbildlichen Zustand, die Ladungssicherungspunkte, zumindest die am Stapler, hatten wir schon besprochen, wiesen keine Mängel auf. Bleibt für uns die Vermutung, dass der Bremsstoß in lose Ketten erfolgt ist. In diesem Moment, wo Ketten (oder andere Ladungssicherungsmittel) lose hängen und die Ladung in lose Ketten rutschen kann, ist die Kraft derart groß, dass auch die Sicherheit in den Ladungssicherungsmitteln nicht ausreicht, die Ladung zu halten. Die Sicherheit in den Ladungssicherungsmaterialien wird per se dringend für die Bewegung der Ladung benötigt. Denn die muss, wie oben beschrieben, in die Ketten hineinrutschen, damit diese gespannt werden um ihre LC zu erreichen. Ist LC erreicht, ist die Ladung immer noch in Bewegung. Diese kinetische Energie muss aber auch noch von den Ladungssicherungsmitteln aufgenommen werden (obwohl sich die bestehenden Richtlinien über diese Tatsache ausschweigen, Kinetische Energie fällt in den Richtlinien unter den Tisch).

Verbesserungsvorschläge:

Was lässt sich besser machen? Durch das Backrezept haben wir gesehen, dass die Längskomponente E mit 56 cm die kleinste Komponente war. Die Ladungssicherungsmittel aber mit einer LC von 4.000 daN in Längsrichtung noch nicht einmal zu 50 % beansprucht wurden. Hier lässt sich mit längeren Ketten, die weiter hinten am Fahrzeug angesetzt werden, ein erheblicher Sicherungsgewinn erreichen.

So wie die Ketten am Telestapler angebracht waren, haben sich sehr steile Winkel ergeben. Steile Winkel sind für alle Ladungssicherungsmittel „Gift“ da die Vertikalschwingungen immer in die LSM „schlagen“. Inwieweit dieser Telestapler in seinen Federn arbeiten kann, ist uns nicht bekannt. Sehr wohl federn aber seine Ballonreifen, die für das Gelände gemacht sind. Das reicht vollkommen aus, um während des Transportes still und sachte vor sich hin zu wippen. Während dieses Wippens geht über die Vertikalkomponente jedes Mal ein kleiner Schlag in das Ladungssicherungsmittel. Das ist Gift für Gurte und insbesondere für Ketten. Je kleiner also die Vertikalkomponente, desto besser für das Ladungssicherungsmittel (natürlich nur bei der Direktzurrung). Am besten wäre es, wenn derartige Fahrzeuge aus der Federung gestützt werden könnten. Ob die Hydraulikstempel, die für das Abstützen des Fahrzeuges im Gelände und während des Einsatzes gedacht sind, auch auf der Ladefläche ausgefahren werden können, ist uns nicht bekannt. Es würde aber das Wippen der Ladung durch das Federn in den Reifen und/oder in der Federung ausschließen. Damit unter diesen Hydraulikstempeln ausreichend Reibung besteht, müssten Schwerlastmatten darunter ausgelegt werden.

Wir kommen noch einmal zurück zur Stellung der Ketten, weil uns dieser Punkt besonders am Herzen liegt. Wären diese Ketten nur einen Meter weiter hinten am Fahrzeug angesetzt worden, hätten sich deutlich bessere Längskomponenten eingestellt. Schon eine Längskomponente von 0,8 hätte einen Zugewinn von 2.800 daN an Sicherungskraft erbracht, ohne dass nur ein einziges Ladungssicherungsmittel mehr Verwendung gefunden hätte.

Und noch ein Wort zur Vorspannung: Immer noch geistert die Anweisung durch die Welt, Direktzurrungen nur handfest vorzuspannen. Vorausgesetzt, die vorderen und hinteren Ladungssicherungsmittel können einigermaßen symmetrisch gesetzt werden, ist es unbedingt von Vorteil, wenn die Vorspannung möglichst hoch, aber nicht über 50 % des LC-Wertes gewählt wird. Denn der Telestapler muss ein paar Millimeter oder sogar Zentimeter nach vorne rutschen, damit die hinteren Ketten ihren LC-Wert erreichen können. Gleichzeitig werden die vorderen Ketten um das gleiche Maß entlastet, somit erreicht der Stapler nur mit der Hälfte des Rutschweges die doppelte Vorspannungserhöhung.

Die Ladungssicherungskolumnisten entschuldigen sich dafür, dass dieses Bild des Monats so lang geworden ist, wünschen Ihnen ein gesundes und erfolgreiches und vor allen Dingen Ladungssicherungsjahr 2015.

Ihre Ladungssicherungskolumnisten

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