Versandbeanspruchungen und generelle Hinweise zur Verladung und Sicherung von Stahlprodukten

Vortrag von Herrn Kap. AG Winfried Strauch, Freier Sachverständiger

Abbildung 37

Stahlladungen werden im Seeverkehr nur sehr selten mit Lasthebemagneten und Vakuumhebern umgeschlagen. In vielen Fällen dienen als Lastaufnahme- und Anschlagmittel hochfeste Ketten, Stahldraht- und Textil-Hebebänder, spezielle Greifer-, Zangen-, Klemmen- oder Klauengeschirre, deren Verwendung Lücken zwischen den Ladungen bedingt. Der Sicherungsaufwand wird dadurch erhöht.

Abbildung 38

Abbildung 39

Zur Verschiffung bereitgestellte Stahlladungen.

Generell können sechs Schiffsbewegungen unterschieden werden. Drei Rotationsbewegungen und drei lineare Bewegungen. Es sind dies Rollen, Stampfen, Gieren, Wogen, Schwoien und Tauchen.

	Rollen (rolling) ist die Bewegung um die Längsachse
	Wogen (surging)ist die Bewegung entlang der Längsachse
	Stampfen (pitching) ist die Bewegung um die Querachse
	Schwoien (swaying)ist die Bewegung entlang der Querachse
	Gieren (yawing) ist die Bewegung um die Hochachse
	Tauchen (heaving) ist die Bewegung entlang der Hochachse *)

*) Im Deutschen wird die Abwärtsbewegung genannt, im Englischen die Aufwärtsbewegung. In Wirklichkeit ist es ein ständiges Auf und Ab, das sich beim Durchfahren von Wellen infolge der Erhöhung bzw. Verminderung des Auftriebs ergibt.

Beim Rollen und Stampfen entstehen tangential zur Rotationsbewegung nach oben und unten gerichtete Beschleunigungen, die mit der Entfernung von Roll-oder Stampfachse zunehmen. Die Größe der Beschleunigungen ist den Quadraten der Roll- bzw. Stampfzeiten umgekehrt proportional. Bei halber Roll- oder Stampfzeit sind bei gleicher Entfernung von der Achse die Beschleunigungen viermal größer als bei einem Vergleichswert, bei doppelter Roll- oder Stampfzeit betragen sie dagegen nur ein Viertel.

Roll- oder Stampfwinkel bewirken Hangabtriebskräfte, die bei größeren Neigungen, also insbesondere beim Rollen, das Verrutschen von Ladungsteilen begünstigen. Mit Rollwinkeln von 30° muss immer gerechnet werden, im Einzelfall können sogar 45° und darüber erreicht werden. Bei Schiffen mit großem Wiederaufrichtungsvermögen, steifen Schiffen also, sind Rollzeiten von 10 s und darunter üblich.

Stampfwinkel variieren sehr stark mit der Länge von Schiffen. Bei kürzeren Schiffen liegen sie bei 5° – 8° und zeitweise darüber, bei sehr langen Schiffen meist unter 5°. Bei einem Schiff von 200 m Länge und 5° Stampfwinkel legt ein in ca. 80 m von der Stampfachse entfernt gestautes Stahlteil innerhalb einer Stampfperiode 28 m zurück: Aus der Waagerechten wird es 7 m nach oben gedrückt, dann 7 m nach unten gezogen und schließlich wieder insgesamt 14 m hoch gedrückt. Bei Aufwärtsbewegungen erhöhen sich die Stapeldrücke, bei Abwärtsbewegungen verringern sie sich.

Die beim Gieren entstehenden seitlichen Beschleunigungen sind vernachlässigbar klein.

Beim Tauchen, Wogen und Schwoien werden Schiffe im Seegang nach oben, unten, vorn und hinten sowie zu den Seiten hin beschleunigt und verzögert. Die Bewegungen können je nach Lage des Schiffes in alle möglichen Raumachsen erfolgen – nicht etwa nur vertikal und horizontal.

Abbildung 40

Ein zeichnerischer Überblick der Schiffsbewegungen.

Noch nicht erwähnt wurde das Einboxen in die See, das sogenannte Slamming.

Je nach Stauposition im Schiff sind die Beschleunigungen unterschiedlich groß.

Abbildung 41

Die Schiffsbewegungen können in drei Beschleunigungsrichtungen zerlegt werden, die Querbeschleunigungsrichtung a_t die Längsbeschleunigungsrichtung a_l und die vertikale Beschleunigungsrichtung a_v , die quer, längs und mit einem Winkel von 90° mit dem Deck des Schiffes nach oben und unten wirken.

Querbeschleunigungen sind für die Sicherung der Ladung die problematischsten. Größe und Intensität dieser Beschleunigungen hängen von den Abmessungen, den Schiffstypen und dem Fahrtgebiet ab.

Je schlanker ein Schiff ist, umso höher sind die Querbeschleunigungen. Je größer die metazentrische Höhe ist, umso größer fallen die Querbeschleunigungen aus.

Abbildung 42

Die Intensität der Beschleunigungen und der auf die Ladung wirkenden Trägheitskräfte werden durch unterschiedlichen Seegang beeinflusst. Geschützte Seegebiete, Flachwasserzonen oder Tiefwasser ergeben unterschiedliche Seegangsbeanspruchungen. Je höher die Wellen, umso größer die Beschleunigungen.

Zusätzlich zu den Trägheitskräften sind bei Deckladungen von Schiffen Windkräfte und Seeschlag zu berücksichtigen.

Gegen Seeschlag kann kaum gesichert werden. Metereologische Navigation kann hingegen oftmals Schäden verhüten helfen.

Abbildung 43

Beim Bestimmen der Stauplätze für empfindliche oder schwer zu sichernde Ladungen müssen die unterschiedlichen Größen der Beschleunigungen an Bord bedacht werden.

Niedrigere Beschleunigungen sind im Mittschiffsbereich und unterhalb des Wetterdecks zu erwarten, mit höheren Beschleunigungen ist hingegen in den Schiffsenden und oberhalb des Wetterdecks zu rechnen.

Querbeschleunigungen sind für die Sicherung der Ladung die problematischsten. Größe und Intensität dieser Beschleunigungen hängen von den Abmessungen, den Schiffstypen und dem Fahrtgebiet ab.

Um die notwendigen Ladungssicherungsmaßnahmen zu bestimmen, müssen die Größenordnungen der Beschleunigungen bekannt sein. Genaue Werte sind zu errechnen oder den technischen Regelwerten zu entnehmen. Die nachfolgenden Werte sind Anhaltspunkte. Die Faktoren beziehen sich auf das Eigengewicht der Ladung (Vor- und Nachlauf auf Straße und Schiene sind mit erwähnt).

Für genaue Kalkulationen sind die Bestimmungen regionaler, nationaler oder internationaler Organisationen zu benutzen.

	Beschleunigungen in g (1 g = 9,81 m/s2)
Transportart	nach vorn	nach hinten	quer
Straße	1,0	0,5	0,5
Schiene	4,0	4,0	0,5
Schiene "Kombinierter Ladungsverkehr"	1,0	1,0	0,5
Seeverkehr in
– geschützten Seegebieten	0,3	0,3	0,5
– in weniger geschützten Seegebieten	0,3	0,3	0,7
– der Hochseefahrt	0,4	0,4	0,8

Reibungskräfte wirken den Beschleunigungskräften entgegen. Für eine möglichst hohe Reibung muss gesorgt werden. Die im Binnenverkehr z.T. sehr hoch angesetzten Reibungsfaktoren dürfen an Bord nicht einkalkuliert werden. Mit mehr als µ = 0,3 sollte nicht gerechnet werden. Bei Feuchtigkeit, Verschmutzung oder gar Verölung sind die Reibungsfaktoren sogar deutlich niedriger.

Die Formel "Reibungskraft = Gewichtskraft x Reibungsfaktor" suggeriert, dass die Reibungskräfte umso größer sind, je größer der Reibungsfaktor ist.

Dabei sollte unbedingt bedacht werden, dass die Reibung abnimmt, wenn die Ladung in Bewegung geraten ist. Deshalb darf nur der niedrigere Gleit-Reibungsfaktor in Ladungssicherungsberechnungen einbezogen werden.

Die einfachsten Maßnahmen, um Ladung am Verrutschen zu hindern sind:

	Die Ladung kompakt im vollständigen Querverband von Bordwand zu Bordwand zu stauen oder
	bei unvermeidbaren Lücken die verbleibenden Hohlräume mit ausreichend festen Materialien auszufüllen bzw. auszusteifen.

Einzelne Ladungsteile oder Gruppen von Ladungsgütern können durch Kanthölzer, Luftkissen oder gleichwertigen Materialien verblockt oder mit Drähten, Ketten, Gurten o.ä. gelascht werden.

Zur Reibungserhöhung ist grundsätzlich ausreichendes Stauholzgarnier zu legen. Aber Vorsicht: Kleine Aufstands- oder Berührungsflächen begünstigen Ladungsschäden.

Um die Ladung vor mechanischen oder klimatischen Einflüssen zu schützen, sind entsprechende Boden-, Zwischen oder Topgarniere zu verwenden.

Hier noch einmal die wichtigsten Grundregeln:

	Stauplätze nach der Empfindlichkeit der Ladung und den zu erwartenden Beschleunigungen wählen.
	Ladung möglichst an belastungsfähige Schiffsteile oder andere Ladungsteile heranladen, aber …
	… Stauung und Sicherung so wählen, dass keine unzulässigen Belastungen des Schiffskörpers oder von Schiffsteilen zu befürchten sind.
	Möglichst reibungserhöhende Unter- oder Zwischenlagen verwenden.
	Lücken zwischen einzelnen Ladungsteilen ausfüllen.
	Ladung vor Scheuern, Zerkratzen u.ä. mechanischen Schäden schützen.
	Ladung vor schädlichen Einflüssen durch Laschings und andere Sicherungsmaterialien bewahren.
	… und insbesondere bei schweren Gütern – wie Stahlprodukten – – kompaktes – möglichst lückenloses – Stauen von Bordwand zu Bordwand. – Unvermeidbare Lücken mit Kanthölzern aussteifen und – wenn immer möglich, die Ladungsoberfläche eben stauen.

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