Elemente de asigurare statica si dinamica in alpinism
Circula diverse discutii privind stabilirea unei relatii (oricat de aproximative) intre efortul static la care rezista un material (“scula”) de alpinism si corespondentul acestui efort intr-un soc dinamic (echivalent ca efect asupra dispozitivului).
Adica daca de exemplu, o bucla de chinga cusuta, rezista la 2,2 tone solicitare statica (precum scrie pe eticheta), atunci, cum se poate echivala aceeasta incarcare statica, intr-un soc dinamic (reprezentand “X“ tone) si avand efect “similar”.
Problema nu este deloc simpla, ba chiar e foarte laborioasa (dupa cum vom vedea mai departe).
Sa remarcam ca pana si faimosul UIAA face referiri tehnice (sau de standard) ambigue in procedurile sale elaborate si difuzate. De exemplu, la elemente clar solicitate dinamic (carabiniere, urechi de gujon, s.a.) indica valori de incercare statica, iar pentru gujoane /ancore (pentru care nu exista standard la nici un fabricant !) face totusi trimitere la un standard, dar un standard de testareare (si asta statica), si nu referitor la fabricatia acestora (pentru fabricatie exista doar o Recomandare Europeana din industria materialelor de constructii, dar nu un standard, ca la urechile de gujon de ex.). UIAA insa, lasa subiectul “in ceata”.
Revenind. Am selectat oaresce articole de pe internet pe aceasta tema. Uneori aricolele sunt ample si chiar foarte academice. Am incercat sa sintetizez cateva aspecte ce nu necesita o abordare fizico-matematica foarte complexa si sa ajungem totusi la o „concluzie” (sa-i zicem simplificata, si, evident … subiectiva).
Pentru inceput citez un material editat de Politehnica din Milano, si care studiaza cat se poate de doct , cadera unei bile uriase pe un teren pietros (au construit un stand pentru asta si fac incercari diverse).
http://www.prometeo.polimi.it/POSS/POSSing/POSS_CadutaMassi_eng.html
Multiplele aruncari ale bilei catre sol, in diverse conditii, au fost sintetizate prin calcule savante (iti “prinzi urechile” in formulele din articol) in niste grafice de sinteza (si alea foarte complexe) dupa cum se poate vedea :
http://www.prometeo.polimi.it/POSS/POSSing/1.pdf
Sa incercam totusi cateva concluzii :
Intai, de ce bila ? Pentru ca e perfect simetrica si implicit nu trebuie studiat fenomenul pe 3 axe, ci doar pe axa verticala (altfel s-ar complica si mai mult studiul si formulele). In cazul studierii caderii corpului uman (intr-un alt articol , pentru hamuri de “protectia muncii”) se vede ca studiul se extinde pe 3 axe :
Ce putem constata ca diferente distinctive intre fenomenul static si fenomenul dinamic ?
Sa pornim de la faptul ca un corp in cadere, acumuleaza energie cinetica, care creste, si creste… (pe masura ce corpul cade)…. Si ?… si ce se intampla cu aceasta energie acumulata ? Pai, cumva, aceasta energie acumulata trebuieste disipata ! (corpul trebuie sa “scape” de ea , pentru a se putea intoarce la starea de echilibru – pierduta-). Si exista doua posibilitati : 1.) Corpul urca din nou (cazul unui pendul de ex.) ; si 2.) Corpul suporta un soc (uneori distrugator – sau pentru corpul in sine, sau pentru suprafata de impact-). Tematica noastra se refera la cazul 2.).
Deci, abordand fenomenul din acest punct de vedere, vom constata ca privind aspectul static al problemei, efortul suportat de corp este ceva mai scazut , dar , mai intins ca durata, pe cand aspectul dinamic comporta un soc mai scurt, dar, de valoare absoluta mai ridicata ; si, putem vedea in reprezentarea de mai jos graficele comparative (static/dinamic, sub 1/3 sec. !) , asta pentru un ham-vesta (pentru o bucla, de ex., sigur vor fi alte grafice !)
Sa subliniem faptul ca, compararea lor NU se poate face ca valoare absoluta (de varf de sarcina), ci mai degraba, utila in estimare, este SUPRAFATA delimitate de curba graficului si axa orizontala de coordonate. Aceasta abordare se vede si in graficul urmator, unde se evidentiaza “suportabilitatea fiziologica” a cataratorului, in corelare cu alungirea unei corzi dinamice (pana la rupere !).
Si aici, sa remarcam faptul ca organismul suporta solicitari de maxim 500…600 kg (unii zic chiar 8 x “g”, dar la extremum – extremum), pe cand ruperea corzi (la factor 2 de cadere) inseamna o limitare dinamica la maxim 1200 kg (de aceea spuneam in alt articol, ca in alpinism, trebuie sa nu se depaseasca factor 1 de cadere, prin care, se ajunge doar la 800 kg… adica “8g”).
Restul energiei inmagazinate de corpul in cadere (din afara zonei hasurate) va trebuie sa fie disipata de restul echipamentului cataratorului (amortizor, coarda, bucle…).
Si alte studii, de diverse dispozitive si de diverse materiale alpine, traseaza diverse grafice comparative (toate diferite, de la caz la caz), precum e si urmatorul :
Sublinem din nou : reactia dinamica e foarte scurta (fractiuni de secunda !!) motiv pentru care materialele se comporta in mod specific (si aparte, diferit de cazul static), asa cum se puncteaza in graficile de mai jos :
Incercand o sinteza (tot grafica) a celor compilate mai sus, am generat graficul (final) urmator :
Se vede ca avem de comparat un “spit” cu o “cocoasa”.
Pe dinamic, dreptunghiul “energetic” e mai “filiform”, iar pe static, respectivul dreptunghi devine mai “bondoc” ! Asta e marea diferenta (care face greu compararea “stresului” generat in material) !
Fortand nota (si iesind din fizica si din matematica !),daca fortam “filiformul” sa se “bondoceasca”… am putea sa comparam inaltimea “bondocului” cu cea a “bondocitului “ rezultat, pentru a face o asa zisa “comparatie”…. Un soc maricel , dar foarte redus ca durata, poate ca nu afecteaza cat un efort mai redus, dar extins in timp… Si invers : un soc nu foarte mare dar nici exagerat de scurt, poate deteriora materialul mai mult decat un efort consistent si incarcat mai rezonabil.
FIECARE COMBINATIE FORTA/TIMP, GENEREAZA (fiecare dintre ele) CATE O SOLICITARE DIFERITA A MATERIALULUI ….. diversitate care se „diversifica” la randul ei, DE LA MATERIAL LA MATERIAL !!!…
Ce rezulta ? O infinitate de situatii si respectiv de solutii !
La elementele dinamice, cum ar fi coarda dinamica, evaluarea se face intr-un mod aparte. Socul trebuieste limitat la valoarea suportabila pentru catarator, iar evaluarea cantitativa a “ stresului “ acumulat in material, se face la numarul de socuri extreme (factor 2) pentru care coarda e garantata ca nu se rupe….(cam pe la 5-6 socuri se exprima “ stresul” acumulat). Singurul caz cand se disociaza clar abordarea dinamica de cea statica !!!
Mergand mai departe insa, intr-un LANT de elemente (piton, bucla, carabiniera, coarda, ham…) obsevam ca unele dintre aceste elemente se comporta preponderent static, iar altele se comporta preponderent dinamic (la o solicitare comuna, unica,… statica sau dinamica). Si atunci, cum le alaturam ? Cum le comparam pentru a le putea inlantui ?
Raspunsul e total surprinzator : NICICUM !!! (adica nicicum in mod direct si empiric !!!).
Pentru ca nu putem, nu avem cum…. E ingrozitor de complicat, si, implicit, nu merita efortul…
Ce se poate totusi face in situatia asta ?
Simplu ! Neasteptat de simplu….
Supunem TOT lantul de elemente, la diverse solicitari/socuri, din ce in ce mai “stresante” si vedem care element cedeaza. Acel element se va inlocui cu un element mai “rezistent”, si, se reitereaza experimentul pana cand se constata ca verigile lantului studiat, se comporta aproape similar SI ADECVAT (ca raspuns la solicitarile SPECIFICE aplicate ).
Un exemplu dilematic ? Pai lantul de kit de via ferrata : carabinierele (de pe cablu) sunt cu 50 % peste cele de escalada (minim 3 tone !), iar in capatul opus, legarea la ham, se face cu un “lat” pe coarda, ceea ce reduce cu 50 % rezistenta conexiunii !?!?!… iar apoi, la randul ei, structura de cablu (ancore plus cleme), ar trebui sa fie inca ceva in pus, superioara „ierarhic” acestui lant din kit….
Adica, structura de cablu, sa fie oricum superioara (la extrem) comportamentului corzii (sau, de ex., a buclelor de chinga – care au rol cam identic cu coarda-)… deci , iata : am facut O “ierahizare” a rezistentei elementelor la stres… sistemul de cablu, comparat „ierarhic”, cu coarda/buclele de chinga.
In concluzie : Nu exista o „formula magica” de comparare (direct/nemijlocit – in tone- ) a elementelor unui lant de asigurare… LE PUTEM DOAR COMPARA IMPLICIT(intre ele si IN CONDITII SPECIFICE, adica, intr-un anumit context si fara libera extrapolare).
Si asta vom face !
(Revenim cu un experiment concret…)
P.S. arhiva anul 1985 :
One Comment