Wytrzymałość liny na kontakt z ostrą krawędzią.

Asekuracja w trudnym terenie górskim (źródło: Edelrid)

Prawdopodobnie odkąd ludzie zaczęli poruszać się po wyższych partiach gór w trudnym terenie, liny stanowiły najbardziej popularny sposób zabezpieczenia przed upadkiem z wysokości. Konstrukcja i technologia produkcji lin wspinaczkowych przeszła długą drogę, od ręcznie wytwarzanych lin z włókien naturalnych, poprzez wprowadzenie pierwszych lin syntetycznych w latach 40. I 50. XX wieku, aż po wprowadzenie na rynek przez markę Edelrid w 1953 r. liny składającej się z rdzenia chronionego przez oplot. To właśnie marka Edelrid była pomysłodawcą lin, jakie znamy obecnie. Technologie i materiały zastosowane do produkcji lin praktycznie eliminują możliwość zerwania się liny w warunkach standardowego użycia, ze względu na przekroczenie jej parametrów wytrzymałości. Jaka jest jednak wytrzymałość liny na ostrą krawędź?

Wytrzymałość liny wspinaczkowej na przecięcie.

Mimo nowoczesnych technologii i zastosowania świetnych i sprawdzonych materiałów, co roku na świecie rejestrowane są przypadki zerwania liny, w efekcie których wspinacze ponoszą poważne rany lub giną.

Dlaczego lina ulega zerwaniu?

Jednym z pierwszym badaczy, który zajął się dokumentowaniem i analizą wypadków spowodowanych zerwaniem liny wspinaczkowej był Pit Schubert. Praca, którą rozpoczął w latach 60-tych, była kontynuowana przez Niemiecki Klub Alpejski (DAV). Na poniższym wykresie, z podziałem na lata,przedstawione zostały wypadki spowodowane zerwaniem się liny wspinaczkowej w oparciu o dane DAV, American Alpine Journal oraz źródła własne marki Edelrid.

Wypadki wspinaczkowe spowodowane zerwaniem liny na przestrzeni lat 1964-2018 (źródło: Edelrid)
Wypadki wspinaczkowe spowodowane zerwaniem liny na przestrzeni lat 1964-2018 (źródło: Edelrid)

Na podstawie tych danych od roku 1963r. do 2018r. udało się zebrać informację o 128 wypadkach (42 z nich śmiertelnych). Średnio rocznie mają miejsce dwa wypadki związane z zerwaniem liny wspinaczkowej. Oczywiście nie można wykluczyć, że w tym okresie na świecie miało miejsce kilka wypadków, które nie zostały zawarte w tym zestawieniu. Niestety nie wszystkie wypadki zostały wystarczająco dobrze udokumentowane. W wielu przypadkach nie udało się także łatwo i jednoznacznie określić przyczyny. Biorąc jednak pod uwagę dostępne informacje, można zwrócić uwagę na trzy główne przyczyny.

Przyczyny zerwania się liny w udokumentowanych wypadkach:

  • Kontakt z ostrą krawędzią (48%)
  • Uderzenie/zgniecenie przez głaz (12%)
  • Kontakt z chemikaliami (9%)
  • Kontakt z nadmiernym źródłem ciepła (3%)
  • Przyczyna wypadku nie była znana lub była niejednoznaczna aż w 28% przypadków

Główną przyczyną przypadków zerwania się liny wspinaczkowej, jest kontakt z ostrą krawędzią (48% wypadków). W kategorii tej znajdują się zarówno wypadki spowodowane kontaktem liny: z ostrą krawędzią skały (ponad 60%), ostrą krawędzią karabinków (ok 17%) czy też ostrą krawędzią przyrządów wspinaczkowych (10%).

Problem występowania ostrej krawędzi karabinków czy też przyrządów wspinaczkowych można starać się minimalizować poprzez analizę stanu technicznego sprzętu oraz dedykowanie określonych karabinków do danych czynności. Największym zagrożeniem, zazwyczaj całkowicie od nas niezależnym, jest kontakt liny z ostrą krawędzią skały podczas odpadnięcia. Kluczem do zwiększenia bezpieczeństwa użytkowników, jest więc wytrzymałość liny na kontakt z ostrymi krawędziami. Od kilku lat trwają pracę nad stworzeniem niezawodnego sposobu określającego odporność liny na kontakt z ostrą krawędzią.

Więcej na temat czynników wpływających na zużycie liny wspinaczkowej przeczytasz:

Czynniki wpływające na zużycie liny wspinaczkowej

Dynamiczny test zrzutu na ostrej krawędzi (2002, UIAA 108)

W 2002 r. UIAA wprowadziła znormalizowaną metodę testową służącą do identyfikacji „lin odpornych na przecięcie”. Test został oparty na standardowym teście zrzutu opisanym w normie europejskiej dla lin dynamicznych EN 892 oraz UIAA 101. Obciążenie 80kg, imitujące wspinacza, jest zrzucane z wysokości 4,8m , celem osiągnięcia współczynnika odpadnięcia na poziomie 1,7. Na podstawie takiego testu określa się wydłużenie liny, wartość siły pierwszego uderzenia oraz liczbę rwań. W teście odporności liny na kontakt z ostrą krawędzią, wałek o promieniu 5mm (w poniższym schemacie oznaczony karabinkiem) zastąpiono specjalną ostrą krawędzią. Jeśli lina nie zerwała się przy pierwszym zrzucie, była określana jako „lina odporna na przecięcie” zgodnie z normą UIAA.

Schemat testu zrzuty na ostrej krawędzi (źródło: Edelrid)
Schemat testu zrzuty na ostrej krawędzi (źródło: Edelrid)

Ze względu na brak powtarzalności, a co za tym idzie brak wiarygodności, wykonywanie testów na ostrej krawędzi zostało zawieszone w 2004r. Test za każdym razem, bez względu na miejsce czy czas, powinien dawać porównywalne wyniki. W teście zaproponowanym przez UIAA nie udało się otrzymać porównywalnych, spójnych i jednoznacznych wyników.

Dlaczego test UIAA nie dawał odpowiednich wyników:

  • Krawędź z czasem staje się obła, co ma istotny wpływ na wyniki testu. Problem ten można by rozwiązać nie tylko poprzez określenie kształtów krawędzi, ale także bardzo precyzyjne określenie materiału, z jakiego taką krawędź należy wykonać. Rozwiązaniem byłoby także wprowadzenie do testu liny odniesienia, która zawsze zapewnia te same wyniki. W standardzie UIAA nie zostało to określone.
  • Test dynamiczny zgodny z normami pozwala wielokrotnie odwzorować te same siły. Jednak w wypadku testu na ostrej krawędzi, istotnym elementem jest nie tylko kwesta wytworzenia identycznych sił, ale także takiego samego ułożenia się liny na krawędzi. Jednak w momencie zrzutu, liny różnie zachowywały się przed i w trakcie kontaktu z krawędzią.

Po zawieszeniu testów UIAA 108 pojawiło się kilka propozycji i metod, w jaki sposób określić parametr odporności liny na przecięcie. Jednak żadna z testowanych metod, proponowanych na przestrzeni lat 2004-2011 nie dawała zadowalających wyników pozwalających określić wytrzymałość liny na przecięcie.

Lina wspinaczkowa Edelrid (fot. Edelrid)
Lina wspinaczkowa Edelrid (fot. Edelrid)

Parametry techniczne liny wspinaczkowej

Na podstawie danych zebranych ze 128 wypadków, których efektem było zerwanie liny, dowiedzieliśmy się, że ostre krawędzie stanowią największe zagrożenie dla lin. Nie ma jednak norm ani parametrów określających odporność lin na takie uszkodzenia. Wybór liny opieramy tylko na ocenie parametrów technicznych liny, które w zasadzie nie mówią nic w kwestii aspektów bezpieczeństwa oraz opinii innych użytkowników. Zgodnie z Europejską Normą dotyczącą lin dynamicznych (EN 892) producenci muszą dostarczyć następujące informacje techniczne o swoim produkcie:

  •     Rodzaj liny: lina pojedyncza, połówkowa, bliźniacza
  •     Średnica liny (mm)
  •     Waga podana w gramach na metr (g/m)
  •     Liczba rwań (UIAA – 80kg)
  •     Wydłużenie statyczne (%)
  •     Wydłużenie dynamiczne (%)
  •     Siła graniczna (kN) / Wartość siły pierwszego uderzenia
  •     Stosunek oplotu do rdzenia  (%) / Czyli ile jest procentowo oplotu do reszty materiału z którego jest wykonana lina
  •     Przesuw oplotu (mm)

Niektóre z parametrów wymaganych przez normę pozwalają znaleźć linę odpowiednią dla naszych potrzeb. Rodzaj liny, średnica oraz waga to niezwykle istotne parametry przy wyborze liny. Nie dają nam one jednak informacji o tym, jak bezpieczna i trwała ona jest. Jedynym wskaźnikiem, który może nam coś mówić w kwestii bezpieczeństwa, to liczba rwań. Jednak od 1963r. nie odnotowano wypadku wspinaczkowego, w którym nastąpiło zerwanie liny ze względu na zbyt dużą liczbę rwań. Parametry wytrzymałości, które musi spełnić lina, są mierzone z obciążeniami, które mogą nigdy nie wystąpić w rzeczywistości. Liczba rwań jest więc parametrem, za pomocą którego można odróżnić linę statyczną od dynamicznej, a nie porównywać dwa modele liny dynamicznej.

Parametr opisujący wytrzymałość liny na przecięcie

Gdyby udało się więc znaleźć sposób pomiaru odporności lin na przecięcie, można by wprowadzić dodatkowy parametr. Na podstawie takiego parametru, można by nie tylko różnicować liny, ale także badać i zwiększać ich trwałość na ostre krawędzie. Marka Edelrid od jakiegoś czasu pracuje nad takim urządzeniem i parametrem określającym wytrzymałość liny na kontakt z ostrą krawędzią.

Urządzenie służąca do pomiaru odporności lin wspinaczkowej na przecięcie (źródło: Edelrid)
Urządzenie które pozwala ocenić wytrzymałość liny wspinaczkowej na przecięcie (źródło: Edelrid)

Większa średnica liny = większe bezpieczeństwo?

Wyobraź sobie dwie sytuacje:

  • Przechodzisz przez lodowiec w zespole trzyosobowym. Zespół asekuruje się pojedynczą liną o średnicy 10mm. Po dotarciu na miejsce, w którym konieczny jest zjazd po skalistym terenie podejmujecie decyzję, że dwie osoby będą zjeżdżać równocześnie, a następnie trzecia zjedzie sama. Chwilkę później wraz ze swoim kolegą zawiśniesz 10m nad ziemią na pojedynczej linie dynamicznej o średnicy 10mm.
  • Teren i sytuacja jest taka sama jak w wypadku pierwszego scenariusza. Tym razem jednak do dyspozycji jest potrójnie certyfikowana lina 8,9mm. Podejmujecie decyzję, że każdy z was zjeżdża osobno. Podobnie jak w pierwszym scenariuszu, po chwili zawiśniesz 10m na ziemią na pojedynczej linie 8,9mm. Tym razem jednak sam.

W którym z tych przypadków będziesz czuć się bardziej komfortowo? W pierwszym czy w drugim? Większość osób odpowiada, że pierwsza sytuacja jest bezpieczniejsza. Czy tak jest w rzeczywistości?

Powyższe sytuacje zostały oparte na udokumentowanym wypadku, który miał miejsce w 2015r. Podczas szkolenia szwajcarskiego stowarzyszenia przewodników górskich, dwie osoby były jednocześnie opuszczane na pojedynczej linie o średnicy 8,7mm. Lina została przecięta po ześlizgnięciu się kilka centymetrów po ostrej krawędzi. Obaj przewodnicy przeżyli upadek. Po wypadku rozgorzała dyskusja na temat stosowania cienkich lin oraz zastosowanej strategii zjazdu. Wraz z dyskusją rozpoczęły się w firmie Edelrid prace nad próbą odwzorowania tej sytuacji w warunkach laboratoryjnych, a co za tym idzie długotrwały proces badania odporności lin na kontakt z ostrą krawędzią. Oba scenariusze można w skrócie przedstawić:

  • gruba średnica liny (np. 10,0 mm) i duże obciążenie (160 kg = dwóch wspinaczy)
  • cienka średnica liny (np. 8,9 mm) i mniejsze obciążenie (80 kg = jeden wspinacz)
Asekuracja w trudnym terenie górskim (źródło: Edelrid)
Asekuracja w trudnym terenie górskim (fot: Edelrid)

Czy lina o większej średnicy jest bardziej odporna na kontakt z ostrą krawędzią?

Test przeprowadzono przy użyciu maszyny opracowanej przez markę Edelrid. Przy odpowiednim obciążeniu pięciokrotnie sprawdzono długość cięcia trzech model lin dynamicznych:

  • Edelrid Python 10mm
  • Edelrid Swift Eco Dry 8,9mm
  • Edelrid Swift Protect Pro Dry 8,9mm
Wyniki testów odporności liny na przecięcie
Wyniki otrzymanego testu odporności liny na przecięcie (źródło: Edelrid)

Otrzymane uśrednione do pięciu prób wyniki są bardzo interesujące. Przy użyciu obciążenia 80kg, imitującego jednego wspinacza, zaobserwowano, że długość cięcia liny Edelrid Python 10mm jest o 22,7% większa, niż w wypadku liny o mniejszej średnicy Edelrid Swift Eco Dry 8,9 mm. Na tej podstawie można by więc stwierdzić, że w miarę naturalna do przyjęcia teoria, o większej wytrzymałości na przecięcie lin o większej średnicy, jest słuszna. Teoria jednak całkowicie upada biorąc pod uwagę wyniki, które osiągnęła lina Edelrid Swift Protect Pro Dry 8,9 mm. Długość cięcia tego modelu jest wyraźnie większa od obu modeli.

Przy zwiększeniu obciążenia do 160kg, odpowiadającego wadze dwóch wspinaczy zauważyć można drastyczny spadek długości cięcia obu lin. W wypadku liny Edelrid Python o średnicy 10mm długość cięcia zmalała o 78,4% natomiast w wypadku liny Edelrid Swift Eco Dry o średnicy 8,9mm o 77,2%. Warto też zwrócić uwagę, że przy obciążeniu 160kg, spadła również różnica między długościami cięcia obu lin. Przy obciążeniu 160kg różnica wynosi 16,4%.

Badanie owytrzymałości liny na przecięcie pozwala tworzyć bezpieczniejsze liny wspinaczkowe

Należy pamiętać, że są to wyniki laboratoryjne osiągnięte na konkretnej maszynie testującej i skonfigurowanej w celu uzyskania wiarygodnych, powtarzalnych, a zarazem porównywalnych wyników. Zaprojektowana przez firmę Edelrid maszyna osiąga powtarzalne wyniki testów wytrzymałości na kontakt z ostrą krawędzią. Na ten moment jej użycie jest zatem najlepszym sposobem na uzyskanie wskazówek pozwalających na stworzenie lin jak najbardziej odpornych na ostre krawędzie. Na podstawie testów poszczególnych lin marka Edelrid, z myślą o zwiększeniu bezpieczeństwa, zaprojektowała linę dynamiczną Edelrid Swift Protect Pro Dry 8,9 mm. Wyniki jakie uzyskała ta lina przy obciążeniu dowodzi, że średnica nie jest najlepszym parametrem do oceny trwałości liny na ostrych krawędziach.

Wracając jednak do kluczowego pytania, który ze scenariuszy jest bezpieczniejszy? Biorąc pod uwagę linę o małej średnicy obciążoną wagą 80kg i linę do większej średnicy obciążonej wagą 160kg, wyraźnie widzimy, że lina w drugim scenariuszu jest 3,5 razy bardziej odporna na przecięcie przez ostrą krawędź.

Wyniki testu badania odporności liny na przecięcie.
Wyniki testu określającego wytrzymałość liny na przecięcie (źródło: Edelrid)

Wnioski z badania

Zastosowanie większej średnicy rzeczywiście może zwiększyć bezpieczeństwo przy zastosowaniu tej samej niskiej wagi. To jednak wartość obciążenia ma największy wpływ na trwałości liny na działanie ostrej krawędzi. Znaczny wzrost wagi nie jest rekompensowany przez zwiększenie średnicy liny. Należy więc minimalizować ciężar, opuszczać jedną osobę na raz, w górach stosować technikę asekuracji na linie podwójnej, a w skałach asekurować dynamiczne.

Test wskazuje także, że nie tylko średnica i ciężar mają znaczenie. Są to parametry, które mają znaczenie przy tej samej konstrukcji liny. Kluczem zwiększenia odporności na ostre krawędzie jest zatem konstrukcja liny.

źródło: Knowledge Base marki Edelrid.