Knotenfestigkeit

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Jeder Knoten verringert die Zugfestigkeit eines Seiles, das heißt ein unter Zug stehendes Seil reißt am wahrscheinlichsten an oder in einem Knoten. Die Knotenfestigkeit gibt an, auf wie viele Prozent sich die ursprüngliche Reißfestigkeit eines Seiles reduziert. Der Wert ist abhängig von der Art des Knotens. Je höher der Prozentwert, desto besser. Typische Knoten reduzieren die Festigkeit um 30 bis 50 Prozent, die Knotenfestigkeiten liegen also hier bei 50 bis 70 Prozent.

Ursachen[Bearbeiten]

Dehnungsdiagramm
Hauptartikel: Zugfestigkeit

Bei Zerreißversuchen wird ein geknotetes Seil immer im Knoten reißen, vorausgesetzt, das Seil läuft nicht über scharfe Kanten (Kantenfestigkeit) und ist nicht beschädigt (Abriebfestigkeit, UV-Beständigkeit, chemische Beständigkeit, Sturzfestigkeit).

Die Seilfasern werden im Knoten stark und ungleichmäßig belastet. Durch Streckung können einzelne Fasern reißen. Das Material erreicht abhängig von der angelegten Kraft und vom Elastizitätskoeffizient die Streckgrenze und beginnt zu fließen. Durch Quetschung und Streckung verringert sich der Durchmesser (Querkontraktion) und damit die Reißfestigkeit.

Durch einen hohen Quetschdruck kann das Material die Quetschgrenze überschreiten und ebenfalls zu fließen beginnen. Sind einzelne Fasern beschädigt, müssen die restlichen die gesamte Belastung übernehmen, was die Reißfestigkeit des verbleibenden Faserbündels dann überschreiten kann.

Im Knoten wirken die Kräfte der ineinander verschlungenen Seilenden in unterschiedlichen Richtungen und verstärken oder verringern sich gegenseitig und verändern damit die Reibung und die Haltekraft. Deutlich wird das im Vergleich von Kreuzknoten, Altweiberknoten und Diebesknoten. Diese drei Knoten sind fast identisch, aber an einer Stelle überlappen sich die verschiedenen Seilenden auf unterschiedliche Weise. Anschaulich erklärt: Beim Kreuzknoten liegen die Seilstränge „anti-parallel“, das heißt die Zugrichtung, die einen Seilstrang lösen würde, führt beim anderen Seilstrang zum Festziehen. Beim Altweiberknoten sind die Stränge um 90° verdreht, so dass das Lösen eines Stranges praktisch keine Auswirkung auf den anderen Seilstrang hat (siehe auch falscher Schnürsenkelknoten), während beim Diebesknoten die Seilstränge gleichgerichtet parallel liegen; das Lösen des einen Stranges zieht den anderen Strang durch Reibung mit und führt ebenso zur Lösung des Knotens. Dieser Knoten hält daher unter Belastung überhaupt nicht.

Parameter[Bearbeiten]

Die Knotenfestigkeit ist abhängig vom verwendeten Material, der Herstellungsart (Flechtart, Gedreht/geschlagen) der Geometrie des Querschnitts (rund, flach — Bandmaterial, Durchmesser) der Geschmeidigkeit, der Belastung, der Belastungsrichtung, den Umgebungsbedingungen. Und natürlich vom verwendeten Knoten: Beim Festziehen unter hoher Last rutschen die Seilenden mehr oder weniger nach, bis sie sich entweder fest bekneifen, oder aber ganz durchrutschen (Diebesknoten). Bis der Knoten fest ist, wird auch mal eine Seillänge vom Fünfzehnfachen des Durchmessers (!) verbraucht, wie zum Beispiel beim Sackstich.

Das Material und die Geometrie des zu knotenden Materials werden hinsichtlich ihrer Bedeutung oft unterschätzt: Haare lassen sich kaum knoten, Knoten in Dyneema, Kevlar und sonstigen Aramidfasern neigen dazu, sich unversehens zu lösen, zu lockern und „rutschen durch“. Bandmaterial (ob als Flachband oder Schlauch) lässt sich zwar knoten, es gibt aber bisher keinen Verbindungs- und Schlaufenknoten der als „sicher“ eingestuft werden kann. Der oft angeführte „Bandschlingenknoten“ ist potentiell gefährlich und führte bereits zu tödlichen Unfällen. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass Bänder und Gurtschlingen für Hebezwecke nach DIN nur vernäht, aber niemals geknotet werden dürfen.

  • Knoten im nassen Seil verringern die Reißfestigkeit um etwa 25 %.
  • Je dünner das Seil, desto geringer die Knotenfestigkeit.
  • Je glatter das Seil, desto geringer die Knotenfestigkeit.
  • Je steifer das Seil, desto geringer die Knotenfestigkeit.

Vergleich verschiedener Knoten[Bearbeiten]

Die Knotenfestigkeit wird in Prozent von der Festigkeit des Einzelstranges (100 %) angegeben. Die Ergebnisse beziehen sich auf dynamische Kletterseile. Andere Seiltypen haben andere Werte.

Knotennamen beziehen sich auf die Liste der Knoten.

Schlaufe[Bearbeiten]

Schlaufe an Karabinerhaken (nur ein Strang belastet):

Knoten Dynamisch[1] Statik[2] Klettername
Neunerknoten Neunerknoten.jpg 77 %
Bulin 1.5 Bulin 1.5 DAV.jpg 67 % 64 % Bulin 1.5
Achterknoten Achterknoten2.JPG 63 % 65 % Achterknoten
Palstek Palstek aussen.jpg 64 % Bulin
Führerknoten Führerknoten.JPG 58 % 59 % Sackstich
Doppelter Palstek Doppelter Palstek.jpg 56 % Doppelter Bulin
Spierenstich Spierenstich.jpg 56 % 58 % Spierenstich
Webeleinenstek Mastwurf complete.jpg 52 % Mastwurf

In der Seefahrt wird für Schlaufen häufig der Palstek verwendet. Er hat zwar eine geringe Festigkeit, ist aber auch nach längerer Belastung wieder gut zu öffnen. Beim Klettern, wo er als (einfacher) Bulin bezeichnet wird, darf er nicht verwendet werden, da er sich bei Ringbelastung (d. h. Reibung in der Schlaufe) löst.

Als Anseilknoten beim Klettern sind der Achterknoten, der doppelte Bulin und der Bulin 1.5 geeignet. Zur Auswahl des Anseilknotens unter diesen dreien stellt die unterschiedliche Knotenfestigkeit kein entscheidendes Kriterium dar, weil moderne Kletterseile so überdimensioniert sind, dass sie nur bei einem Scharfkantensturz reißen können. Wichtiger bei der Auswahl des Anseilknotens ist die leichte Kontrolle mit einem Blick (Achterknoten) und das leichte Lösen nach Sturzbelastung (doppelter Bulin).

Seilverbindung[Bearbeiten]

Eine Seilschlinge, bei der die zwei Enden eines Seiles miteinander verbunden werden („Endlosschlinge“), hat folgende Festigkeit (Schlinge zwischen zwei Karabinerhaken gespannt – die Werte sind also für Einfachseilstränge etwa zu halbieren) [3]:

Knoten 10,5 mm 7 mm
Flämischer Achtknoten Doppelter Achtknoten gesteckt.jpg 116 % > 144 % [4]
Achterknoten in Tropfenform Doppelter Achknoten Tropfen.jpg 119 % > 146 % [5]
Sackstich gesteckt Sackstich gesteckt.jpg 126 % > 133 % [6]
Sackstich in Tropfenform Sackstich Tropfen.jpg 89 % 105 %

In der Seefahrt wird hierfür der Schotstek verwendet. Sowohl für unterschiedlich dicke, als auch für gleich dicke Taue. Er hat zwar eine geringe Festigkeit, ist aber auch nach längerer Belastung wieder gut zu öffnen. Bei stark ungleich dicken Tauen wird der Doppelte Schotstek verwendet. Der ebenfalls häufig eingesetzte Kreuzknoten kann bei fehlerhafter Verwendung kentern, d. h. in einen Ankerstich umklappen, der keine sichere Verbindung garantiert und wird daher nur in weniger wichtigen Situationen verwendet.

Im Bergsport wird der Sackstich in Tropfenform verwendet.

Knotbarkeit[Bearbeiten]

Knotbarkeit ist ein Maß für die Steifigkeit bzw. Flexibilität eines Seiles.

Ein Überhandknoten wird mit 10 kg festgezogen und dann auf 1 kg entlastet. Danach wird der Innendurchmesser des Knotens gemessen. Das Verhältnis zwischen diesem und dem Seildurchmesser gibt den Koeffizienten der Knotbarkeit. Je kleiner das Ergebnis, desto flexibler ist das Seil. Der lichte Innendurchmesser des Knotens darf bei Kletterseilen maximal 1,1 mal so groß sein wie der Seildurchmesser.[7]

Je flexibler ein Seil ist, also je geringer die Knotbarkeit, desto größer ist seine Knotenfestigkeit. Trossen haben eine hohe Knotbarkeit, also eine kleine Knotenfestigkeit. Stahlseile eine noch höhere Knotbarkeit und damit eine noch geringere Knotenfestigkeit. Die meisten Schnürsenkel hingegen haben eine kleine Knotbarkeit und demnach eine große Knotenfestigkeit.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Pit Schubert, Pepi Stückl: Alpin-Lehrplan Band 5, Sicherheit am Berg, Ausrüstung, Sicherung. BLV, München 2003, ISBN 3-405-16632-2.
  • Cyrus Lawrence Day: Handbuch Knoten und Spleissen. Edition Maritim, Hamburg 1987, ISBN 3-89225-154-1.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Untersuchung des DAV an dynamischen Kletterseilen 10,5 mm
  2. Untersuchung der Fa. Edelrid an 11 mm Statikseil „Everdry“, 1999
  3. Untersuchung des DAV an Kletterseil und Reepschnur
  4. nicht im Knoten, sondern am Karabiner gerissen
  5. nicht im Knoten, sondern am Karabiner gerissen
  6. nicht im Knoten, sondern am Karabiner gerissen
  7. Mammut Seilfibel. Abgerufen am 5. April 2013 (PDF-Datei; 3,2 MB).