Характеристика нагрузок, действующих на линейные опоры.

В ходе работ на отвесе направление продольных нагрузок на линейную опору не меняется. И хотя вес верхолаза-канатчика, его снаряжения и расходных материалов в процессе работы меняется незначительно, тем не менее, нагрузки, действующие на веревку нельзя назвать статическими, в следствии неизбежных вертикальных колебаний при спуске, подъеме, различных маятниковых перемещениях. Специфика работы верхолаза-канатчика на отвесе, так же делает возможными и такие ситуации, как

• потеря и мгновенное повторное восстановление контроля над спусковым устройством;
• проскальзывание обоих самохватов во время подъема и их повторное срабатывание;
• неудачное начало спуска по отвесу у основной опоры или неумелый выход на отвес с рывками в верхней части линейной опоры;
• разрушение одной из точечных опор, за которую крепится веревка или трос.

Последствиями таких происшествий является не только микросрыв верхолаза-канатчика, которого должна удержать линейная опора, но и возникновение динамических нагрузок, которые значительно больше нагрузок при спуске и подъеме в нормальных условиях.

Хотим напомнить, что в промальпинизме веревка или стальной трос не используются отдельно и независимо от остального снаряжения, которым оснащены объекты работ, используемые инструменты и приспособления, и сам верхолаз-канатчик, а составляет звено так называемой страховочной цепи.

Страховочная цепь, это совокупность точечных и линейных опор, а так же всего снаряжения, которое в данный момент может испытывать нагрузку в случае срыва верхолаза-канатчика: точечная опора за которую веревка или трос закреплены - карабин - сама линейная опора - спусковое устройство или самохват, страховочный ус - карабин - подвесная система - тело верхолаза-канатчика. Как при спуске или подъеме, так и при задержании после микросрыва, возникающие статические или, соответственно, динамические нагрузки передаются каждому звену, включенному в цепь в данный момент.

Знайте!

Как и всякая цепь, страховочная цепь прочна на столько, на сколько прочно ее слабейшее звено; из всех элементов страховочной цепи, линейные опоры, в особенности веревка, имеют самые изменчивые характеристики и специфически ведут себя при динамических нагрузках; линейная опора подвергается самым большим нагрузкам при разрушении точечной опоры или какого-либо элемента промежуточной навески в случаях, когда еще при навеске снаряжения на данном отвесе была сделана грубая ошибка, которая создала предпосылки для того, чтобы последствия внезапного микросрыва были больше допустимых в данных конкретных условиях.

Фактор падения

Фактор падения f определяется отношением высоты падения к длине линейной опоры, которая его задерживает: f=H/L. От него зависит степень падения, а от нее - нагрузка на страховочную цепь при его задержании веревкой или же стальным тросом.

Предположим, что мы подняли тело P на 2 м над точкой крепления веревки A ((Рисунок 17), Вариант "А"). Если отпустить его, высота свободного падения H до его остановки веревкой будет равна 4 м, т.е. удвоенной длине веревке L. В этом случае фактор падения будет равен 2:

f=(высота падения)/(длина веревки)=H/L=4 м/2 м=2

Таким образом, фактор падения определяет относительную высоту падения и является показателем сколько метров свободного полета приходится на один метр длины линейной опоры, задерживающей падение.

Поглощаемая энергия падения одинакова для каждой единицы длины линейной опоры и вызывает одинаковое удлинение равных участков. Поэтому и общее удлинение линейной опоры пропорционально ее длине.

Следовательно, способность линейной опоры поглощать энергию падения тем больше, чем больше ее длина. А значит, нагрузка на линейную опору, гасящую динамический удар, зависит не от абсолютной, а от относительной высоты, т.е. фактора падения.

Чтобы подтвердить этот вывод, представим, что груз поднят не на 2, а на 20 метров над точкой закрепления линейной опоры. Для этого понадобится веревка или стальной трос длиной 20 м, а высота падения составит 40 м. В этих условиях фактор падения не изменится: f=40/20=2. Не изменится и энергия, которую должен поглотить каждый метр 20-метровой навески (40 м высоты х 80 кгс веса = 3200 кгс м энергии падения, распределенной на 20 м веревки = 160 кгс м энергии на каждый метр навески). Следовательно, линейная опора нагружается в той же степени, что и при падении с 4-метровой высоты, так как фактор падения один и тот же. Действительно, во втором случае общая энергия падения в 10 раз больше, но и используемый стальной или синтетический канат длиннее в 10 раз, а следовательно в 10 раз больше его способность поглощать энергию. Из-за этого работа, которую совершает один метр линейной опоры при одном и том же факторе падения, одинакова и не зависит от абсолютной высоты. Пиковая динамическая нагрузка на данную линейную опору так же будет одна и та же, как при падении с двух, так и с десяти и более метров, если фактор падения одинаков.

Во втором примере на рисунке 17 "Вариант "Б" высота свободного падения равна длине линейной опоры, и f=2/2=1, при этом нагрузка на нее и всю страховочную цепь будет значительно меньше, так как на каждый метр линейной опоры приходится энергия, равная энергии падения тела с высоты всего в один метр (2 м высоты падения х 80 кгс веса = 160 кгс м энергии падения, распределенной на 2 м веревки = 80 кгс м энергии на каждый метр веревки).

Максимальный возможный фактор падения равен 2. Эта самая опасная степень падения при высоте, равной удвоенной длине линейной опоры.

Вероятность падения с фактором равным 1 и более никогда не исключена в спортивном скалолазании, спелеологии или альпинизме, при свободном лазании, если первый из связки сорвется в тот момент, когда веревка между двумя людьми не в стегнута в промежуточные точки опоры. При работе на высотном объекте возможные падения, при правильно сделанной навеске, имеют гораздо меньшую степень. Их фактор обычно не превышает 0.1 - 0.3. Именно это позволяет в практике промышленного альпинизма использовать более жесткую, или так называемую статическую веревку (Именно к статическим веревкам можно отнести большинство рыболовных фалов и прочих, так называемых "технических" веревок чаще всего используемых при ведении верхолазных работ). В случае использования в качестве линейной опоры стального троса необходимо помнить, что его возможность удлинения под нагрузкой гораздо меньше, чем у любой суперстатической веревки и редко превышает 1% от его длины, а следовательно и фактор падения при его использовании должен быть менее 0,1.