CLUB ALPINO ITALIANO Sez. Finale Ligure LA CATENA DI SICUREZZA

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1 CLUB ALPINO ITALIANO Sez. Finale Ligure LA CATENA DI SICUREZZA Considerazioni sui metodi di contenimento delle sollecitazioni durante la caduta nell arrampicata libera

2 Gola di Gorropu

3 LA CATENA DI ASSICURAZIONE DEFINIZIONE Insieme di tecniche e strumenti che concorrono alla sicurezza della cordata nel caso in cui si verifichi una caduta

4 OBIETTIVO: LIMITARE I DANNI!!! A CHI CADE A CHI ASSICURA ALLA CORDATA

5 GLI ANELLI DELLA NOSTRA CATENA IMBRAGHI FRENI O AUTOBLOCCANTI CORDE RINVII ANCORAGGI FISSI E MOBILI

6 GLI EFFETTI SUL CORPO UMANO DI UNA CADUTA

7 VALORE DI DECELERAZIONE un corpo che cade genera Energia Cinetica L Energia Cinetica (T) è l energia che possiede un corpo per il movimento che ha o che acquista, ed è il lavoro necessario per portare un corpo da una velocità 0 (zero) a una velocità v e quindi il lavoro necessario per portarlo da una velocità v a 0 (zero). limite delle sollecitazioni sopportabili dall uomo al momento del volo è stato definito in 15 volte l accelerazione di gravità F = m 15g che per una massa di 80 kgm corrisponde a circa 1200 dan Le Norme CEN prescrivono che le corde DEBBANO DEFORMARSI quanto necessario affinchè il valore massimo della forza generata durante un volo non superi MAI i 1200 dan, e che le stesse non si rompano nel trattenere una caduta, resistendo ad almeno 5 cadute di una massa di 80 Kg (nei casi limite di corda bloccata).

8 DOVE VA A FINIRE L ENERGIA QUANDO SI CADE? IN CASO DI CADUTA CON CORDA BLOCCATA TUTTA LA SOLLECITAZIONE FINISCE SULLA CORDA STESSA, CHE DEFORMANDOSI, ASSORBE TUTTA L ENERGIA L UNICA DEFORMAZIONE POSSIBILE PER UNA CORDA È QUELLA DI TIPO ELASTICO, CHE SI TRADUCE IN ALLUNGAMENTO PIÙ LA CORDA È ELASTICA PIÙ LA FORZA D ARRESTO È BASSA

9 L ALLUNGAMENTO DELLA CORDA

10 FATTORE CADUTA Tutti gli studi e le ricerche sui materiali sono stati condotti nella situazione limite della corda COMPLETAMENTE bloccata, questo per poter studiare il comportamento dei materiali della CS nelle peggiori condizioni di impiego. Si definisce per tanto Fattore di Caduta (FC) il rapporto tra Lh (lunghezza del volo) e Lc (lunghezza della corda compresa tra la sosta e l arrampicatore): FC = Lh/Lc A corda completamente bloccata l energia sarà assorbita quasi per intero solo dalla deformazione dinamica della corda, esclusa una ben minima percentuale che verrà dissipata dagli attriti derivati dai rinvii nei chiodi e dallo sfregamento della corda sulla roccia. Ne consegue che maggiore è la lunghezza di corda che interviene, maggiore sarà la sua capacità di assorbire energia.

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12 Per pura didattica, occorre anche precisare che nella pratica possono però avvenire anche situazioni limite, con FC pari a 5, 6, 7 o anche più, estremamente pericolosi perché nessuna corda reggerebbe lo strappo in quanto non progettata per lavorare in tali condizioni

13 COME RIDURRE IL FATTORE DI CADUTA? Se assicuri in vita METTI SEMPRE UNA PROTEZIONE IN SOSTA Appena puoi METTI UNA SECONDA PROTEZIONE vicino alla sosta perché A: rendi efficace l assicurazione in vita, altrimenti MOLTO PERICOLOSA! B: eviti i fattori di caduta vicini al 2

14 FORZA DI ARRESTO La Forza di Arresto (FA) è la sollecitazione che viene trasmessa all arrampicatore che cade al momento in cui avviene l arresto della caduta. Si tratta dell energia residua che non viene trasmessa/dispersa in attriti e nei diversi elementi della Catena di Sicurezza. Nel caso sperimentale, con attriti quasi nulli e corda bloccata, la Forza di Arresto è un valore caratteristico della corda (viene infatti riportata sull etichetta di ogni tipo di corda), ed è la capacità che ha la stessa di assorbire l energia della caduta. a corda bloccata, mantenendo costante il Fattore di Caduta e variando la lunghezza del volo, la Forza di Arresto NON VARIA (con la stessa corda): un volo di 2 m ha lo stesso valore di FA di un volo di 20 m. La corda si comporta quindi come uno shock absorber : più la lunghezza utilizzata è grande più aumenta la capacità di assorbire energia; la si può quindi ritenere un dissipatore di energia ad intensità variabile.

15 EFFETTO CARRUCOLA SUL RINVIO Nell ipotesi in cui il ramo di sinistra della corda fosse bloccato alla sosta, mentre sul ramo di sinistra viene appeso un carico di 80 Kg, per controbilanciare il carico perché rimanga in equilibrio, sul ramo destro bisognerà a sua volta applicare un un peso di 80 Kg. Sul rinvio si produce così l effetto carrucola e la forza applicata vale 160 Kg. In realtà sul moschettone si produce un attrito il cui Coefficiente corrisponde al valore di 1.7 Come visto, la massima Forza di Arresto generabile con una caduta corrisponde a 1200 dan. Considerando un Coefficiente di Attrito medio, pari a 1.5, sul ramo opposto della corda, per bilanciare la FA bisognerà applicare una forza di 800 dan.

16 Di conseguenza le Norme stabiliscono il Valore di 2200 dan come carico minimo per la rottura sia dei moschettoni sia per le fettucce e cordini

17 DOVE VA A FINIRE L ENERGIA QUANDO SI CADE? I DISCORSI FATTI FINO AD ORA RIGUARDO ALL ASSORBIMENTO DELL ENERGIA DA PARTE DELLA CORDA SONO VALIDI NEL CASO IN CUI LA CORDA SIA BLOCCATA IN ARRAMPICATA ED ALPINISMO PER EVITARE CHE LA CORDA SIA L UNICO ANELLO DELLA CATENA SOLLECITATO SI UTILIZZANO I FRENI I FRENI TRASFORMANO ENERGIA CINETICA IN CALORE.

18 ASSICURAZIONE DINAMICA Se la corda non fosse bloccata alla sosta ma passasse attraverso un freno correttamente manovrato, l energia di caduta non sarebbe più assorbita solo dalla corda deformandosi, ma quasi completamente dal freno. Questo concetto è fondamentale: con corda frenata la Forza di Arresto non dipende più direttamente dal Fattore di Caduta, MA DAL FRENO. In queste condizioni, che sono poi quelle che si realizzano quasi sempre, il freno diventa determinate e da esso dipende la FA. Questa forza si applica sull arrampicatore in primo luogo, ma determina le sollecitazioni su tutta la Catena di Sicurezza a partire dal rinvio più sollecitato (quello sul quale avviene il volo), a quelli intermedi e alla sosta.

19 Tipi di assicurazione: Assicurazione dinamica al primo di cordata Assicurazione ventrale: Tipicamente usata in falesia + Rapida da eseguire + Non necessita di una sosta + Permette il movimento dell assicuratore (se a terra) +/- Molto dinamica in caso di caduta +/- Può implicare il sollevamento dell assicuratore (ulteriore assorbimento di energia cinetica) - Difficile svincolarsi dall assicurazione - Pericoloso in caso di caduta più in basso dell assicuratore o in traverso (sempre il primo rinvio sulla sosta) Assicurazione in sosta classica Tipicamente usata in montagna + L assicuratore é indipendente dal sistema di assicurazione + Funziona in qualunque direzione (anche recupero del secondo) +/-Alta modulabilitá del fattore di moltiplicazione del freno (eventuale forza di arresto molto alta) - Ribaltamento della sosta prima di sollecitare la sosta - Non utilizzabile a terra (mancanza di una sosta) - Tutta l enbergia viene assorbita dalla sosta Assicurazione in sosta bilanciata Tipicamente usata in montagna + Facilità di svincolo da parte dell assicuratore +/- Sollevamento dell assicuratore - Eventuale alta forza di arresto - Possibilitá di urti violenti contro la parete

20 FUNZIONE DEI FRENI Tutti i freni si comportano come moltiplicatori della forza applicata dalla mano di chi assicura. Freno per assicurazione statica Freno per assicurazione dinamica Si può affermare che mediamente un arrampicatore con l azione della mano genera una forza di dan, e che questa viene moltiplicata dall azione del freno.

21 La capacità frenante è data dal Fattore di Moltiplicazione della Forza (FMF), definito dal rapporto tra la Forza della corda a valle del freno (cioè alla mano) e la Forza a monte del freno (cioè in uscita dal freno), il cui prodotto è una costante (K) che si differenzia solo dalla tipologia del freno (mezzo barcaiolo, secchiello, otto ecc). Fattore di Moltiplicazione del Freno K per Rami Paralleli K per Rami a 180 Mezzo Barcaiolo Otto Secchiello La Forza Frenante (Ff) è data dal prodotto della Forza alla mano (Fm) per il Fattore di Moltiplicazione (K) Ff = Fm K Ai fini del calcolo della Forza frenante si può affermare che utilizzando come freno il secchiello con rami di corda a 180, con f orza della mano a monte del freno dell ordine di dan, si genera una Forza Frenante a valle del freno compresa tra i 45 e i 150 dan.

22 Concludendo: ogni tipo di freno ha un proprio valore caratteristico di funzionamento, cioè ha una sua specifica Forza Frenante la Forza Frenante determina la Forza di Arresto sull arrampicatore che cade attraverso la corda che scorre nel freno e si deforma; la Forza di Arresto è uguale alla Forza Frenante amplificata (quest ultima) per effetto degli attriti sulla roccia e nei rinvii (Coefficiente di attrito Ka). L angolo che la corda forma nel moschettone del rinvio, il raggio e la forma della parte del moschettone stesso dove scorre la corda determinano di quanto si amplifica la Forza Frenante sull ultimo rinvio si sommano per l effetto carrucola la Forza Frenante (amplificata dagli attriti) e la Forza di Arresto se il volo sviluppa una Forza di Caduta molto elevata e superiore alla Forza Frenante (Fattore di Caduta elevato) sul freno abbiamo un maggiore scorrimento di corda, ma la Forza di Arresto resterà invariata

23 RINVII ANGOLATI Se gli ancoraggi mantengono una direzione della corda abbastanza allineata, gli attriti non sono significativi, e il freno lavorerebbe come se di fatto vi fosse sempre solo l ultimo rinvio (caso A). Se sono presenti rinvii angolati si può arrivare anche alla situazione limite nella quale il freno interviene molto poco, perché la corda tende a bloccarsi a causa degli eccessivi attriti, generando sull ultimo rinvio e sull arrampicatore valori di Forza di Arresto molto simili a quelli che si genererebbero nella situazione di corda bloccata (caso B).

24 ALTRI COMPONENTI DEL PARACADUTE CORDA IMBRAGATURA PROTEZIONI (FISSE, MOBILI, NATURALI) ANCORAGGI (CORDINI, FETTUCCE, MOSCHETTONI, RINVII, )

25 LA CORDA Materiale: Nylon Struttura composta da calza (30%) e anima (70%) Monofilamenti intrecciati (circa in tutta la corda) a formare uno stoppino Stoppini intrecciati a formare un trefolo (circa 12) Trefoli intrecciati a formare la corda Attorcigliamento in sensi contrari in modo da evitare in caso di trazione la rotazione Trattamenti impermeabilizzanti

26 LA COMPOSIZIONE DI UNA CORDA La calza oltre ad essere l involucro della corda concorre sino al 35-40% della sua tenuta. Esistono però due tipi di tessitura della calza ognuno dei quali con delle specificità d utilizzo ben determinate questi sono : il primo a 48 fusi ed il secondo a 32 fusi. Nella sezione in basso possiamo vedere la differenza di spessore dato dal diverso tipo di calza per cui facilmente possiamo immaginare che una corda con la calza più spessa cioè a 32 fusi ( a dx ) abbia una resistenza all usura superiore ma una elasticità ridotta rispetto a quella invece e 48 fusi che avrà una maneggevolezza ed una elasticità superiore. Di qui ne consegue che quella a 32 fusi sarà preferita per le attività in falesia e monotiri.

27 Requisiti di omologazione Resistenza dinamica (5 cadute di cui la prima con forza di arresto inferiore a 12kN) Deformabilità a carico statico (8% corde singole e gemellari, 10% mezze corde) Deformabilitá a carico dinamico (massimo 40%) Scorrimento della calza (inferiore al 2%) Note: Valori riferiti a corde NUOVE Sporco, terra, acqua limitano la tenuta della corda L esposizione solare comporta un decadimento Corde bagnate (riduzione fino al 70%) Corde ghiacciate (riduzione fino al 50%)

28 Decadimento delle prestazioni dinamiche delle corde Per dare indicazioni sullo stato di invecchiamento di una corda ci si riferisce unicamente al numero di cadute massime che essa è in grado di sopportare: l invecchiamento corrisponde alla riduzione percentuale delle cadute sopportate al Dodero rispetto a quelle garantite dal costruttore con una corda nuova. Le prestazioni dinamiche, cioè il numero massimo di cadute sopportabili, si riducono a causa dei seguenti fattori: usura durante l utilizzo (micro voli compresi), luce solare, acqua e ghiaccio.

29 Utilizzo in arrampicata lo stato di efficienza di una corda dipende fortemente dal tipo di uso che ne viene fatto e da quanto questa viene posta al riparo dalla polvere. Infatti i microcristalli contenuti nella polvere o nella sabbia, penetrati nella corda durante l utilizzo tendono a tranciare i filamenti che compongono l anima e la calza. Questo effetto viene reso ancora più marcato dall uso in corda doppia o in moulinette, sia per effetto meccanico di compressione che di microfusione di filamenti della calza dovuto al riscaldamento per attrito.

30 Esposizione alla luce solare Poiché il nylon è sensibile alla luce solare e in modo particolare alle radiazioni UV si assiste ad un notevole decadimento delle prestazioni dinamiche della corda se esposta al sole. Infatti, dopo 3 mesi di esposizione in quota, il numero di cadute sopportate al Dodero si riduce al 50%, in alcuni casi anche al 25%. Pertanto una corda che da nuova si rompe dopo 10 cadute, in seguito ad un prolungato uso in ambiente, specie se in alta montagna, può arrivare a tenere solo 5 cadute.

31 Corde bagnate e corde gelate Nel caso di corde bagnate si può arrivare ad un decadimento pari al 66% del valore: cioè la resistenza residua è pari ad 1/3 di quella iniziale a corda asciutta. Questo significa che se una corda nuova da asciutta si romperebbe dopo 15 cadute, da bagnata potrà tenerne solo 5; ovvero se una corda usata da asciutta reggeva ancora 6 cadute, da bagnata ne terrà solo 2 e per tanto non sarà più a norma. In ogni caso le corde, dopo un essiccamento completo, avvenuto in ambiente asciutto, in ombra e arieggiato, presentano un completo recupero delle iniziali caratteristiche dinamiche.

32 IMBRAGATURA Imbragatura bassa Imbragatura combinata L IMBRAGATURA RIPARTISCE LA FORZA DI ARRESTO IN MODO RAZIONALE E NON TRAUMATICO MANTIENE LA CORRETTA POSIZIONE DEL CORPO IN FASE DI DECELERAZIONE (TESTA IN ALTO) IMBRAGATURA BASSA

33 FETTUCCE E CORDINI Cordino: corda o fune costituita da un anima rivestita da una guaina, di diametro nominale compreso tra i 4 mm e gli 8 mm, e destinata a resistere a forze, ma non ad assorbire energia. Fettuccia: Banda lunga, stretta e piatta che presenta una struttura tessile destinata a resistere alle forze statiche ma non ad assorbire energia dinamica. Sulla scorta delle definizioni sopra riportate ne consegue che i Cordini e le Fettucce sono elementi statici della Catena di Sicurezza, destinati a resistere alle forze e non ad assorbire energia mediante il loro allungamento. Hanno caratteristiche strutturali differenti dalle corde di arrampicata e non devono quindi per nessun motivo essere utilizzati al posto delle corde. Sono generalmente in nylon, anche se sempre più spesso vengono impiegati altri materiali, quali il Kevlar o il Dyneema, che presentano caratteristiche di resistenza più elevate.

34 Effetto nodo (riduzione del 50% del carico di rottura) Nodo doppio inglese per cordini Cordini in kevlar o dynema anche il triplo inglese Fettucce SOLO con nodo fettuccia Effetto spigolo (riduzione fino al 50% del carico di rottura) Aumenta se la differenza tra diametro dello spigolo e diametro del cordino aumenta, quindi si può dedurre che é meglio usare un cordino sottile con piú rami che un cordino grosso con solo due rami Effetto strozzo riduce fino al 70% il carico di rottura del cordino/fettuccia Fettucce cucite: Carico di rottura non inferiore a 22kN

35 MOSCHETTONI E RINVII La connessione della corda agli ancoraggi avviene tramite i moschettoni, attrezzo che venne inventato nel 1912 da Otto Herzog. I moschettoni vengono realizzati in lega leggera (zicral, ergal, ecc.) e hanno forma ad anello la cui asimmetricità è funzionale allo specifico impiego per il quale è stato previsto. Sono apribili da un lato per mezzo di una leva azionabile manualmente, la quale ritorna in sede per effetto di una molla. La leva può essere dotata di ghiera di sicurezza. 20 KN 7 KN 7 KN

36 I MOSCHETTONI POSSONO APRIRSI!!

37 EFFETTO WIPLASH

38 Fine e buone arrampicate!! Scogliera di Masua