Klettern/ Sicherungstechnik

Vorbemerkung

Gerade beim Sportklettern ist der Grundgedanke, sich nur mit den eigenen Möglichkeiten des Körpers und ohne technische Hilfsmittel fortzubewegen. Da mag einem der ganze technische Aufwand zur Sicherung etwas nebensächlich vorkommen. Allerdings sollte man nicht vergessen, dass bei aller Nebensächlichkeit auch das Leben des Kletterteams daran hängen kann. Und gewisse Punkte in der Sicherungskette haben keine Reserven, es gibt dort keinen Spielraum für Fehler. Zum Beispiel ist bei einem falschen Knoten ein Absturz sicher und es entscheidet nur noch die Sturzhöhe, ob man (schwerverletzt) überlebt oder nicht. Sehr viele Beispiele wie es enden kann, finden sich in [Sch01], [Sch02b]und [Sch06]von Pit Schubert.

Dieses Kapitel darf somit nur eine Ergänzung zu einem praktischen Kurs sein, keinesfalls die alleinige Informationsquelle zur Ausbildung. Zum einen können sich auch hier Fehler einschleichen, zum anderen belegen Studien, dass die Unfallquote ohne gute Ausbildung (richtiger Kurs, kein Learning-by-doing) signifikant höher ist.

Eine wichtige Grundlage zur richtigen Anwendung einer Technik ist auch, diese zu verstehen und nicht nur "auswendig zu lernen". Dieses Verständnis zu schulen soll das Ziel der folgenden Kapitel sein. Da das Themengebiet allerdings sehr schwer aufzubereiten ist, sind wir von diesem Ziel noch weit entfernt.

Literaturtipp: Michael Hoffmann hat 2006 das Buch "SicherSichern" [Hof06]veröffentlicht, in der das Themengebiet Sicherungstechnik sehr gut beschrieben ist.

Grundgedanken der Sicherung

Sicherheit wird beim Bergsport mit zwei Grundprinzipien erreicht:

Sicherheit durch Redundanz
Sicherheit durch Überdimensionierung

Sicherheit durch Redundanz

Sicherungselemente sind dann redundant, wenn sie in ihrer Funktion unabhängig voneinander sind, also mehrfach vorhanden.

Dies lässt sich mit einem Ausflug in die Statistik erklären: Die Wahrscheinlichkeit des Versagens eines redundanten Systems ist das Produkt der Versagens-Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Systeme.

Oder in Zahlen ausgedrückt: Ist die Wahrscheinlichkeit, dass System A ausfällt 1:1 000 und dass System B ausfällt ebenfalls 1:1 000, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass beide Systeme gleichzeitig ausfallen 1:1 000 000.

Das hört sich sehr beruhigend an, nur sollte man dabei auch zwei Knackpunkte nicht vergessen:

Die Systeme müssen wirklich unabhängig voneinander sein. Anhand des Kräftedreiecks, das man mit einer Bandschlinge baut, um eine Last an zwei Punkten zu verteilen, kann man dies gut erklären:

Der Unterschied besteht darin, dass man beim richtigen Kräftedreieck eine Schlaufenlänge, die durch den roten Karabiner läuft, verdreht einhängt. Dies hat den Sinn, dass wenn einer der Aufhängepunkte versagen sollte, die Bandschlinge nicht durch den Lastkarabiner durchrutscht.

Im Falle des richtigen Kräftedreiecks kann man beide Aufhängepunkte als unabhängig für einen Absturz sehen, es müssen also der eine UND der andere Aufhängepunkt versagen, damit es zum Unfall kommt. (Ausfallwahrscheinlichkeit, dass ein Aufhängepunkt versagt ist 1:1 000 → Wahrscheinlichkeit, dass beide versagen ist 1:1 000 000.)

Ist das Kräftedreieck falsch gebildet, genügt es bereits, dass der eine oder der andere Aufhängepunkt versagt, in jedem Fall würde der Lastkarabiner aus der Schlinge rutschen. (Ausfallwahrscheinlichkeit, dass ein Aufhängepunkt versagt ist 1:1 000 → Wahrscheinlichkeit, dass einer von beiden versagt ist 1:500, also doppelt so hoch.)

Redundant bedeutet mehrfach, also muss man die Sicherungselemente auch mehrfach ausführen. Beispielsweise verringert die Verwendung von zwei gegenläufig gesetzten Expressen die Wahrscheinlichkeit, dass das Seil ausklinkt, gewaltig. Würde man dies bei jeder Zwischensicherung so machen, müsste man aber auch doppelt so viele Expressen mitnehmen.

Sicherheit durch Überdimensionierung

Eine weitere Möglichkeit der Erhöhung der Sicherheit ist die Überdimensionierung der Sicherungselemente. Beispielsweise weist eine Bandschlinge üblicherweise eine Bruchlast von 25 kN auf. Hängt man statisch ein Gewicht daran, würde die Schlinge erst bei 2,5 Tonnen reißen. Ein Oberklasseauto hat man üblicherweise aber nicht beim Klettern mit am Fels. Die 2,5 Tonnen gelten allerdings auch nur bei rein statischer Belastung, das heißt es gibt keine Bewegung. Für den Fall des Falles muss man die Bruchlast dann durch die Bremsverzögerung teilen. Die Bremsverzögerung entspricht dem Mehrfachen des Gewichtes. 25 kN sind dann aber immer noch ausreichend, denn um diese zu erreichen, bräuchte es eine Bremsverzögerung vom 25-fachen des Körpergewichts (bei vereinfachten 100 kg Körpergewicht), was man nicht überleben würde.

Sicherungsarten

Übliche Sicherungsarten sind:

Top-Rope
Vorstieg
Nachstieg
Fixseil-Sicherung
Abseilen

Dazu gibt es das eigene Kapitel Sicherungsarten.

Sicherungselemente

In diesem Kapitel werden die einzelnen Elemente und Materialien beschrieben. Die einzelnen Elemente (wie Einbinden, Seil umlenken, Körpersicherung) ergeben dann den Sicherungsablauf (zum Beispiel: Top-Rope-Sicherung).

Generell sind immer folgende Sicherungselemente nötig:

Seil
Umlenkung des Seils
Befestigung der Umlenkung am Fels (Haken, Klemmgeräte,...)
Einbinden des Kletterers an einem Seilende
Sicherung des Seiles am anderen Ende (Sicherungsgeräte)

Näheres kann im Kapitel Sicherungselemente gelesen werden.

Erläuterung der Begriffe der Sicherung / Ein wenig Physik

(Absatz in Bearbeitung)

Stürzt man, würde man sich ohne Sicherung in einem freien Fall nach unten bewegen. Dabei gibt es folgende Zusammenhänge:

Fall / Sturz: Unkontrollierte Bewegung nach unten, die durch die Sicherung aufgefangen werden muss.
Fallweg: Länge der Fallstrecke, bis die Sicherung aktiv wird.
Körpergewicht: Gewicht des Fallenden, hier inklusive Ausrüstung.
Fallgeschwindigkeit: Fällt ein Körper, steigt die Fallgeschwindigkeit immer weiter. Der Körper wird also beschleunigt.; Eine Berechnung der Geschwindigkeit, auch mit der Berücksichtigung der Luftreibung, findet sich bei Wikipedia:Freier_Fall.

Die Sicherung hat nun die Aufgabe, den frei fallenden Körper wieder abzufangen. Der Körper bewegt sich, er besitzt also eine gewisse Energie (abhängig von Körpergewicht und Geschwindigkeit), die durch die Sicherung abgebaut werden muss. Die dabei aufzubringende Kraft, um die Energie abzubauen (genauer gesagt, in Wärme oder Spannung umzusetzen), ist abhängig von der Zeit, in der abgebremst werden soll.

Der Körper wird beim Abbremsen wieder beschleunigt, aber in entgegengesetzter Richtung.

Formeln dazu findet man wiederum in Wikipedia:Beschleunigte_Bewegung.

Daraus lassen sich nun die im Bergsport üblichen Begriffe ableiten:

Fangstoß: Größte Kraft, die im Verlauf der Bremsung auf den Gesicherten wirkt.

Sturzfaktor: Beschreibt auch die Härte des Fangstoßes. ${\text{Sturzfaktor}}={\frac {\text{Fallhöhe}}{\text{Länge ausgegebenes Seil}}}$

dynamische Sicherung: Sicherungsmethode, bei der nur ein kleiner Fangstoß auftritt. Der Bremsweg ist lang.

statische Sicherung: Sicherungsmethode mit einem großen Fangstoß. Es wirkt eine große Kraft, der Bremsweg ist dafür kurz.; Versagt die Sicherung und der Körper schlägt am Boden auf, könnte man auch von einer besonders statischen Sicherung sprechen, denn der Bremsweg ist sehr kurz (der Boden gibt nicht viel nach) und die Kraft sehr hoch (leider oft zu hoch).

Bei der Auslegung einer Sicherung ist im Endeffekt die (Brems)Beschleunigung entscheidend. Ist sie zu hoch, können die Elemente der Sicherung die Kraft unter Umständen nicht mehr aufnehmen (ein Haken könnte ausbrechen, ein Seil reißen), ist sie zu niedrig, könnte der Bremsweg zu lang werden und man am Boden aufschlagen.

Fangstoß

Mit Fangstoß bezeichnet man die Kraft, mit der der Stürzende bei einem Sturz vom Seil abgebremst wird. Je höher der Fangstoß, desto stärker wird der Ruck, den man beim Straffen des Seils durch die resultierende Kraft spürt.

Der Ruck ${\vec {j}}$ ist definiert als die zeitliche Änderung der Beschleunigung ${\vec {a}}$ , also

{\vec {j}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {a}}(t)}{\mathrm {d} t}}={\dot {\vec {a}}}\,.

Die resultierende Kraft ${\vec {F}}$ als Fangstoß hängt damit als

{\vec {F}}={\dot {\vec {p}}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {p}}(t)}{\mathrm {d} t}}=m\cdot {\dot {\vec {v}}}+{\dot {m}}\cdot {\vec {v}}=m\cdot {\frac {\mathrm {d} {\vec {v}}(t)}{\mathrm {d} t}}+{\dot {m}}\cdot {\vec {v}}=m\cdot {\vec {a}}+{\dot {m}}\cdot {\vec {v}}

mit dem Ruck ${\vec {j}}$ zusammen. Bei konstanter Masse $m$ vereinfacht sich die Kraft ${\vec {F}}$ zu

{\vec {F}}=m\cdot {\dot {\vec {v}}}=m{\frac {\mathrm {d} {\vec {v}}(t)}{\mathrm {d} t}}=m\cdot {\vec {a}}\,.

Der Fangstoß wird als Kraft in Kilonewton (kN) angegeben. Die Stärke des Fangstoßes hängt daher hauptsächlich vom Dämpfungs- und Bremsverhalten des Seils (Vorsicht bei Statikseil!), insbesondere dem Seilverlauf und auftretenden Reibungskräften, vom Sturzfaktor und von der Sicherungsart ab.

Die absolute Sturzhöhe spielt dabei keine große Rolle, da bei größerer Fallhöhe auch mehr Seil gedehnt werden kann.

Wenn das Seil beim Halten eines Sturzes ein Stück durch das Sicherungsgerät laufen kann (dynamische Sicherung) wird der Sturz "weicher" abgebremst und der Fangstoß geringer.

Weitere Punkte (Ablage)

Karabiner

Karabiner dienen der leichteren Befestigung von Material beim Klettern und stellen Verbindungsmöglichkeiten in Sicherungsketten zwischen Sicherndem, Kletterndem, bzw. auch Sicherungsmöglichkeiten am Fels dar. Die wohl wichtigste Verwendung eines Karabiners, genauer eines Karabinerpärchens, geschieht in Verbindung einer Expressschlinge, um das Seil an Zwischensicherungen jeglicher Art festzumachen.

Querverweise: Siehe auch Materialinformationen (Karabiner) | (Absatz: Expressschlinge)

Belastung

Kletterausrüstung muss strengen Gütekriterien genügen, damit sie in Europa verkauft werden darf. Um sicher zu gehen, sollte man beim Kauf von Karabinern darauf achten, dass diese mit dem CE-Zeichen ("Communauté Européenne" bzw. "Certified Europe") versehen sind. Mit diesem Zeichen versichern die Hersteller, dass ihre Karabiner den für diese Produktklasse vorgesehenen Europanormen entsprechen.

Weiterhin findet man auf Karabinern meist eine Angabe über ihre maximale Belastbarkeit in drei verschiedenen Situationen:

Längsrichtung mit geschlossenem Schnapper
Querrichtung
Längsrichtung mit geöffnetem Schnapper

Während die Belastbarkeit in Längsrichtung bei geschlossenem Schnapper am höchsten ist, verkraftet der Karabiner bei geöffnetem Schnapper meist nur noch weniger als die Hälfte und unter Querbelastung lediglich ein Drittel dieser maximalen Bruchlast. Um auch unter ungünstigen Bedingungen keinen Karabinerbruch zu erleiden, sollte also vor allem auf die beiden letzten Belastungswerte geachtet werden.

Die Aufprägung besagt, dass dieser Karabiner der UIAA-Norm genügt und folgenden Belastungen standhält:

25 Kilonewton längs bei geschlossenem Schnapper (entspricht etwa 2,5 Tonnen)
7 Kilonewton quer bei geschlossenem Schnapper (entspricht etwa 700 kg)
10 Kilonewton längs bei offenem Schnapper (entspricht etwa 1 Tonne)

{Wer das selbst berechnen möchte: Bruchlast=Masse*Beschleunigung ==> Masse=Bruchlast/Beschleunigung (Erdbeschleunigung= 9,81m/s² durch den Wert 10m/s² werden leichte Querbeschleunigungen mitberücksichtigt)}

Fixieren

Um ein Herausrutschen des im Karabiner eingeklinkten Materials wie etwa einer Seilschlaufe, Bandschlinge oder Expressschlinge zu verhindern, muss das eingeklinkte Material im Karabiner fixiert werden. Auch eine Querbelastung des Karabiners kann nach Fixierung nicht mehr vorkommen. Diese Fixierung kann geschehen, indem

eine stabile Klemmvorrichtung um die Fixierungsstelle am Karabiner oder der Schlaufe gelegt ist,
eine spezielle Karabinerform verwendet wird,
ein flexibles Gummiband/-ring die Beweglichkeit um Karabiner oder Schlaufe einschränkt,
die eingeklinkte Öffnung des Materials in der Größe günstig klein gewählt wird.

Bei der Fixierung mittels stabiler Klemmvorrichtung, muss die fixierende Vorrichtung aufgrund ihrer Stabilität eine geeignete Form aufweisen, die beidem, also dem Karabiner und dem Material der Schlaufe oder Schlinge angepasst ist.

Im abgebildeten Beispiel sieht man einen selbstschließenden Klettersteigkarabiner der mit fester stabiler Drahtbügelfixierung für Seilschlaufen von etwa 10 mm bis 11 mm Durchmesser vorbereitet ist. Hierdurch wird im speziellen Fall ein Ausklinken der sichernden Seilstränge eines Klettersteigsets verhindert. Die eingelegte Seilschlaufe passt hierbei genau in die durch die Fixierung gebildete Öffnung ohne ein hohes Spiel aufzuweisen.

Sollte das Klettersteigset Bandmaterial oder dünneres Seilmaterial verwenden, so wird zwar ein Ausklinken noch verhindert, doch der weitere Grund einer Fixierung kommt nicht zum Tragen: Die Einschränkung der Beweglichkeit des Materials im Karabiner durch das oben erwähnte geringe Spiel des Materials. Die Einschränkung der Beweglichkeit des Materials im Karabiner erleichtert die Handhabung durch Stabilisierung.

Die Beweglichkeit sollte jedoch nie derart eingeschränkt sein, also die Fixierung so stabil werden, dass Krafthebel entstehen, das heißt eine Hebelwirkung materialbelastend wirken kann.

Die oben erwähnte spezielle Karabinerform äußert sich in der Anbringung von Haken oder Metallnasen am Karabinerrücken und der Gelenkseite des Karabinerschnappers auf der Innenseite des Karabiners oder auch möglichen Ösen auf der Gelenkseite des Karabinerschnappers, die das Schlingen- oder Seilmaterial dort vor dem Verrutschen sichern. Im Bild sind auf beiden Seiten des Expresssets die bewegungseinschränkenden Nasen der Karabiner auf deren Innenseite zu erkennen. Die Bewegungseinschränkung lässt ein Verrutschen der Expressschlinge auf den Schnapper oder Karabinerrücken so nicht mehr zu. Die Expressschlinge muss dabei eine dem Karabiner angepasste Breite besitzen, wenn sie wie im Bild durch Haken oder Nase anstatt geschlossener Öse gehalten wird.

Die Stabilisierung erleichtert bei Expresssets das Clippen des Seils.

Flexibles Gummiband/-ring: Schlingenkappe Petzl String oder fester Gummiring, wie Camp Car Stop.

Öffnung des Materials günstig gewählt, etwa bei asymmetrisch abgesteppten Expressschlingen.

Querverweise: Siehe auch Materialinformationen Expressen

Sicherung des Kletternden

Nachdem im Folgenden Allgemeines zum Sichern vorgestellt wurde, werden die Besonderheiten der bereits vorgestellten Sicherungsgeräte genannt. Neben den allgemeingültigen Hinweisen zum Sichern werden allerdings auch die zur Vorstellung benötigten Fachbegriffe hier zunächst erläutert.

Sturzfaktor: Der Sturzfaktor ist das Verhältnis von Sturzhöhe zu ausgegebener Seillänge. Je größer der Sturzfaktor ist, desto härter ist der Fangstoß. Als Fangstoß wird die Kraft bezeichnet, die auf die Sicherungskette wirkt.
Seildurchlauf (Schlupf): Der Seildurchlauf ist die Menge an Seil, die durch das Sicherungsgerät läuft, bis der Stürzende zum Stillstand kommt. Je größer der Seildurchlauf ist, desto sanfter wird der Stürzende gebremst, desto länger ist aber auch der Bremsweg. Es kann je nach Situation erforderlich sein, mit etwas mehr Seildurchlauf (dynamisches Sichern) zu bremsen, um zu verhindern, dass der Stürzende ungünstig an der Wand anschlägt.
Gewichtsunterschied Kletternder / Sichernder
Aufzubringende Handkraft: Die Handkraft beschreibt die nach Abzug aller bremsenden Kräfte (Reibung des Seils in den Zwischensicherungen und am Fels, Reibung im Sicherungsgerät) vom Sicherer aufzubringende Kraft, um den Stürzenden zu bremsen. Die aufzubringende Handkraft hängt unter anderem auch vom verwendeten Sicherungsgerät ab.
Bremskraft
Krangelneigung durch Umlenkungen
halbautomatische Sicherungsgeräte
dynamische Bremsgeräte
Körpersicherung, Fixpunktsicherung, Zentralpunktsicherung oder Kräftedreieck
- Bei der Körpersicherung befindet sich das Sicherungsgerät am Körper des Sichernden, das heißt, im Sturzfall wirkt der Sturzzug auf den Körper des Sichernden und muss von diesem aufgenommen werden.
- Bei der Fixpunktsicherung ist das Sicherungsgerät in einem sicheren Fixpunkt (Bohrhaken) fixiert. Im Sturzfall wirkt der Sturzzug auf diesen Fixpunkt. Die Fixpunktsicherung sollte nur mit absolut sicheren Haken verwendet werden. Ist diese Sicherheit nicht gegeben, ist die Zentralpunktsicherung vorzuziehen, da ein Versagen des einen Fixpunkts ein Versagen der kompletten Sicherung zur Folge hat.
- Die Zentralpunktsicherung oder Kräftedreieck funktioniert im Prinzip wie die Fixpunktsicherung, nur wird das Sicherungsgerät nicht in einen Fixpunkt eingehängt, sondern es werden zwei oder mehr Fixpunkte zu einem oder mehreren Kräftedreiecken verbunden. Fällt ein Fixpunkt aus, wird die restliche Belastung von den anderen Fixpunkten übernommen. Die Zentralpunktsicherung ist der Fixpunktsicherung nach Möglichkeit vorzuziehen, auf jeden Fall aber bei fragwürdigen Sicherungspunkten.
  - Umschlagen des Kräftedreiecks
Spotten / Schwerpunktlage des Kletterers / aufrechter Fall / Crashpad
Nachziehen des Crashpads

Querverweise: Siehe auch Sicherungs- und Abseilgeräte

Sichern mit dem Abseilachter

Der Abseilachter kann auch als Sicherungsgerät eingesetzt werden. Die Bremswirkung ist dabei geringer verglichen zu vielen anderen Sicherungsmethoden – speziell statisch blockierender Sicherungsgeräte. Ein möglicher Sturz des Kletternden wird dadurch weicher gefangen, jedoch ist auch der Seildurchlauf, auch Schlupf genannt, durch das Bremsgerät, also dem Abseilachter, verhältnismäßig hoch.

Situationsbedingt ergeben sich hieraus Vorteile oder Nachteile. Bei Sturz über eine Dachkante hinweg, ist so etwa ein hoher Schlupf durchaus erwünscht und vermindert dadurch das Verletzungsrisiko.

Bildchen zum Verletzungsrisiko beim Dachkantenproblem?

Da Vorstiegsstürze allgemein höhere Sturzfaktoren aufweisen, sind insbesondere beim Sichern des Vorsteigers situationsbedingt Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen. Unerfahrenen Sichernden ist daher in aller Regel ein Sichern des Vorsteigers durch einen Achter nicht zu empfehlen!

Neben der normalen Seilführung durch die große Öffnung des Abseilachters gibt es eine Vielzahl von Varianten des Seilverlaufs durch den Karabiner, die sich hinsichtlich ihres Reibungsverlustes unterscheiden:

Drehen und Seilverlauf durch kleinere Öffnung
Schneller Achter
Reibungserhöhung durch weitere Karabinerumlenkung

Um während des Sicherns das Seil zu blockieren, können verschiedene Techniken angewendet werden. Die gebräuchlichsten sind

das Sperren oder Blockieren durch Umschlagen in den Ankerstich. Abhängig von der Geometrie des Abseilachters kann es schwierig sein, das über den Hals des Abseilachters gelegene Seil nach oben über die obere Öffnung des Abseilachters zu führen. Eckige Abseilachter oder Nasen und Haken am Abseilachter selbst erweisen sich hierbei als deutlich störend. Ein klassischer Abseilachter oder V-förmiger Abseilachter ist hier vorzuziehen. Der Ankerstich blockiert hierbei zuverlässig. Im Idealfall ist keine Handkraft mehr nötig, die das Seil halten muss. Ein Lösen der Blockierung kann aus dem Ankerstich heraus nur bei entlastetem Seil geschehen. Kann der Kletternde das Seil nicht entlasten, so gestaltet sich das Deblockieren schwierig bis nahezu unmöglich.

das Sperren oder Blockieren durch vollständiges Kreuzen des Hand- und Lastseils. Dabei wird das Handseil nach oben hinten um das Lastseil herumgeführt und mit einem leichten Ruck nach unten gezogen, so dass die in der Abbildung ganz rechts gezeigte Seilführung entsteht. Bei bestimmten Geometrieverhältnissen von Abseilachter und Seil blockiert diese Variante nicht, erhöht aber deutlich die Reibung. Es ist eine weitaus geringere Handkraft aufzubringen. Ungünstig kann sich die Innengeometrie bei V-förmigen Abseilachtern hierbei auswirken, da auch hier eine schlechtere Blockierung als beim klassischen Abseilachter die Folge ist. Das Lösen der Blockierung geschieht durch das umgekehrte Kreuzen des Handseils hinter dem Lastseil.

Querverweise: Siehe auch Sicherungs- und Abseilgeräte (Materialinformationen Abseilachter); Abseilen (Abseilen mit dem Abseilachter)

Seilverlauf

Der Seilverlauf sollte möglichst reibungsfrei sein, um das Seil, die Zwischensicherungen und den Umlenker zu schonen. Zick-Zack-förmige Seilverläufe durch die Zwischensicherungen sind daher zu vermeiden. Harte Knicke im Seilverlauf sind zu vermeiden.

Nur wenn das Seil in dieser Art verläuft, kann es die Sturzenergie durch seine Dehnung ideal aufnehmen, wodurch sich der Fangstoß bei Stürzen deutlich verringert.

Ablassen

Beim Topropeklettern
Falls ein Nachsteiger gestürzt ist