La catena di sicurezza – parte A
Concetti di base
Edizione 2016
LA CATENA DI SICUREZZA:
“E’ l’insieme di tutti gli elementi che
concorrono alla sicurezza della
cordata nel caso in cui si verifichi
una caduta.”
Imbragatura
Freno
Corda
Sosta
Protezioni intermedie
Nella catena di sicurezza
UN SOLO ANELLO
DEBOLE RENDE
DEBOLE L’INTERA
CATENA
Correlazione tra “forza” e
“accelerazione”
“una forza F applicata ad una massa m ,
ne causa una variazione di velocita',
cioe' una accelerazione a”
→ F=m*a (si misura in Newton)
- peso= forza generata dalla gravita': P=m*g
dove g=accelerazione di gravita' = 9.81 m/s2
- esempio:
massa=60 kg
→ peso=m*g =60 kgpeso= 60 *9,81 600 N
Cosa rende una caduta
“pericolosa”?
in senso generale una decelerazione
elevata (e cioe' forze elevate):
sul corpo umano
(lesioni esterne ed interne)
-
- sugli elementi della catena di sicurezza
(compromissione ancoraggi e soste)
OBIETTIVI DA PERSEGUIRE
• Non rendere una caduta pericolosa per chi “vola”
• Non creare delle conseguenze per chi assicura
• Non staccare le protezioni intermedie
• Non intaccare la stabilità della sosta
in sintesi:
limitare l'entita' della
decelerazione
COME FARE?
nel XIX secolo: utilizzo della corda molto controverso:
• per alcuni un “trucco”, contrario all'etica dell'alpinismo
• per altri controproducente (aumento probabilita' di caduta collettiva,
a causa di tecniche di assicurazione ancora primitive)
• altri la usavano solo per la discesa in doppia
dall'inizio del XX secolo: diffusione pratica della assicurazione nella
progressione:
• l'idea era quella di ridurre i danni riducendo l'altezza di caduta
tramite corde passate via via in chiodi infissi nelle pareti
• ma cadute ancora estremamente dannose: decelerazione troppo
elevata al corpo umano, o impatti troppo elevati sulle protezioni
→ (esempio del paracadute)
Confronto col paracadute
Trattenere una caduta con una corda e' come usare un
paracadute:
“paracadute” piccolo → piccola decelerazione → impatto finale col terreno
“paracadute” grande → grande decelerazione → perdita dei sensi / lesioni
interne
→ compromesso: il paracadute ottimale applica
la massima decelerazione sopportabile dal corpo
umano:
– con il capo verso l’alto = 15 g (cioe' 15 volte
l'accelerazione di gravita' “g” =9.81m/s2)
→ per una massa di 80 kg equivale a 1200 daN1200 kgpeso)
– a testa in giu' = 2-3 g
Tecniche di assicurazione moderne
tutto il sistema di assicurazione messo
a punto modernamente (dagli anni 60
in poi) e' finalizzato a limitare la
decelerazione al massimo a 15g,
cioe' applicando una forza massima di
1200 DaN
P.S.:In arrampicata libera la caduta fa parte del
“gioco”.... ma non a testa in giù!! (”sotto sopra”
si sopportano solo 2-3 g)
Come raggiungere l'obiettivo
“fattore di caduta”
m di caduta
Fc = m di corda “che trattiene”
E' un rapporto, calcolato con l'assunzione di corda
perfettamente bloccata in sosta, e quindi teorico, che da'
l'indicazione della severita' della caduta
FATTORE DI CADUTA senza protezioni intermedie
Fc = 2
FATTORE DI CADUTA con protezioni intermedie
Fc < 2
FATTORE DI CADUTA > 2
via ferrata
corda impigliata
FATTORE DI CADUTA
Pertanto, in condizioni corrette, in alpinismo e arrampicata, il
fattore di caduta e' sempre minore di 2
→ la catena di sicurezza viene progettata e costruita per:
tollerare cadute con Fc massimo di 2
e, in tali condizioni, applicare una decelerazione non
superiore di 15g al corpo umano, (e quindi una forza
non superiore a 80*15=1200 DaN)
FORZA D'ARRESTO
questa forza, che viene trasmessa dalla corda all'alpinista nel
momento di massima decelerazione, viene detta :
Forza d'arresto (o di impatto)
dipende da:
fattore di caduta
elasticità della corda
cosa / chi trattiene la caduta:
→ freno utilizzato
→ comportamento dell'assicuratore
Tecniche di assicurazione moderne
Le norme prevedono che i materiali utilizzati non eccedano il
limite dei 15g (1200 DaN) sul corpo di chi cade...
… ma nulla vieta di ridurre tali forze (anzi, si devono ridurre,
soprattutto su terreno d'avventura) attraverso diverse strategie:
– Ridurre la “severità” della caduta (Fc scende) applicando protezioni
intermedie
– Usare corde con forze di impatto basse (N.B. NON va confusa con il
carico di rottura della corda!!!)
– Modulare la forza con cui si “trattiene” la caduta:
Forze grandi (forti decelerazioni, tempi di arresto brevi)
Forze piccole (basse decelerazioni, tempi di arresto elevati)
DISSIPAZIONE DELL'ENERGIA
Durante la caduta l'energia potenziale dell'alpinista si trasforma
in ENERGIA CINETICA
Per arrestare la caduta questa energia cinetica deve essere
dissipata
→ L’energia si trasforma in
deformazione dei materiali,
in attrito e quindi in calore
DISSIPAZIONE DELL'ENERGIA
A parita' di caduta, l'energia da dissipare e' sempre la stessa, ma:
• Se applichiamo una forza elevata:
→ decelerazione elevata
→ tempo d’arresto breve
→ limitata probabilita' d'impatto
con la parete
• Se applichiamo una forza bassa:
→ decelerazione bassa
→ tempo d’arresto lungo
→ aumentata probabilita' d'impatto
con la parete
DISSIPAZIONE DELL'ENERGIA
Corda bloccata in sosta: forza di arresto dipende
solo da Fc e da elasticità corda
esempio: freno statico (GRIGRI) → urti ridotti contro la
parete, forte strappo sul corpo di chi cade, forte strappo
su corda e ancoraggi →ok in falesia, no su ghiaccio!!!
Corda frenata: forza di arresto dipende
principalmente dal freno e dal suo uso
Esempio: freno dinamico (secchiello) → possibili più urti
contro la parete, meno strappo sul corpo di chi cade,
meno strappo su corda e ancoraggi
Come raggiungere l'obiettivo
scelta del freno
• E’ di fondamentale importanza il tipo di freno utilizzato
e come esso viene “tenuto” da chi assicura
• La forza frenante è una caratteristica del freno e del
suo uso
• Attenzione però a non esagerare con la dinamicità per
evitare urti su cenge o al suolo
Come raggiungere l'obiettivo
scelta del freno
Freni “statici” o “bloccanti”
Freni “dinamici”
300 – 550 daN
300 daN
350-450 daN
scelta del freno
scelta del freno
ATTENZIONE!!! con un freno dinamico:
• Non è possibile arrestare una caduta importante
senza scorrimento della corda nel freno
• Caso limite: scorrimento nel freno senza rinvii = 1/3
della lunghezza del volo
SULL’ULTIMO RINVIO....
…. si sommano la forza d'arresto e la forza frenante
(leggermente piu' bassa a causa dell'attrito sul moschettone)
SOLLECITAZIONI SUI PUNTI DI ANCORAGGIO
Situazione peggiore: caduta senza rinvii intermedi (→ Fc=2)
→ senza “pseudo-rinvio” in sosta:
sollecitazione= Forza d'arresto max =1200 DaN
→ con “pseudo-rinvio” in sosta (serve a mantenere una
corretta configurazione di assicurazione, nel caso di
assicurazione ventrale):
sollecitazione = Forza d'arresto max+ effetto carrucola =
1200+1000=2200 DaN
ecco perche' gli elementi degli ancoraggi sono progettati per
reggere 2200 DaN
SOLLECITAZIONI SUI PUNTI DI ANCORAGGIO
Su terreno d'avventura (protezioni mobili, chiodi, viti da ghiaccio,
di tenuta ): → MANDATORIO minimizzare le sollecitazioni
→ Chiodare il prima possibile
→ si riduce il Fc
→ si riducono le sollecitazioni
RINVII ANGOLATI
Il tratto di corda
effettivamente interessato
alla trattenuta si riduce
→ aumento delle
forze sull'ultimo rinvio
RINVII ANGOLATI - rimedio
riassunto
riassunto - 1
cadendo ci si fa male, per decelerazione improvvisa contro il
suolo/parete
...allora leghiamoci e mettiamo dei "punti di assicurazione per strada"
(p.es. chiodi+rinvii dove far passare la corda)
si', ma se la corda e' statica (es. canapa, acciaio, corde da speleo..) ci
si fa male lo stesso perche' (di nuovo) si decelera troppo bruscamente
(danni agli organi interni)
ok, allora qual'e' la corda giusta?
da sperimentazioni di vario genere si e' stabilito che il corpo umano, in
posizione eretta, sopporta fino a 15 g di accelerazione/decelerazione
questo corrisponde (su un soggetto “medio” di 80 kg) a forze pari a
1200 DaN ( circa 1200 kgp)
allora dovro' costruire corde che, nella condizione di caduta peggiore,
non diano mai uno strattone superiore a 1200 DaN
riassunto - 2
ok.. ma qual'e' la "caduta peggiore" che si puo' verificare nella pratica
arrampicatoria?: quella in cui il fattore di caduta vale 2, che si verifica
quando uno cade senza aver messo nessuna protezione intermedia
bene, finalmente abbiamo costruito corde che, in quelle circostanze,
trasmettono quelle forze..... pero' sono comunque forze, e quindi
decelerazioni, importanti... si sviene.. quindi?
quindi si cerca di rendere la caduta meno severa... come?
inserendo delle protezioni intermedie, via via che si sale.... perche'?
verrebbe da dire: "perche' cado per meno metri", la risposta non e'
sbagliata, ma e' incompleta
la risposta giusta e' " perche' cado per meno metri, rispetto alla
lunghezza della corda che mi trattiene, quindi riduco il fattore di caduta"
(ricordiamoci che la caduta peggiore si ha appena partiti dalla sosta,
quando di per se' i metri di caduta sarebbero pochi!!!)
riassunto - 3
OK... abbiamo la corda giusta, e sappiamo come rendere meno severa
la caduta... ma che succede agli altri elementi della catena di
assicurazione?
l'effetto carrucola sul'ultimo rinvio prima della caduta, fa si' che questo
(e il chiodo a cui e' collegato) debba reggere, nel caso peggiore, i 1200
DaN di chi cade, e i 1200 DaN di chi trattiene.. (in realta' un po' meno, a
causa degli attriti)... quindi 1200+1000=2200 DaN
ecco perche' i punti di vincolo (moschettoni, fettucce, spit, rinvii, chiodi,
friend, ecc ecc ecc), DEVONO, per norma essere progettati e costruiti
per reggere 2200 DaN (o 2.2kN o circa 2200 kgf)
farli piu' robusti non li rende piu' sicuri.. e' inutile
in pratica, tutta l'attrezzatura fa si' che le forze effettivamente applicate
siano decisamente piu' basse... (a vantaggio dell'incolumita' di chi cade,
dell'assicuratore, degli elementi della catena di sicurezza, e, infine, della
durata della attrezzatura
