Wenn du schon oft genug im Eis vorgestiegen bist, hast auch du es vermutlich schon erlebt, dass eine Schraube auf Fels trifft, bevor die Lasche bündig mit dem Eis ist. Das ist nicht nur extrem ärgerlich, denn wahrscheinlich hast du gerade die rasiermesserscharfen Zähne deiner Schraube beschädigt, sondern jetzt musst du auch einige Optionen abwägen. Was ist, wenn du keine kürzere Schraube dabei hast? Was ist, wenn es keine dickere Eisschicht in der Nähe gibt? Du hast drei Möglichkeiten – die Schraube abbinden, die Lasche einhängen oder weiter klettern, bis du eine bessere Platzierungsmöglichkeit findest. Bevor wir uns damit beschäftigen, welche Option die beste ist, müssen wir erst einmal verstehen, wie eine Eisschraube aus dem Eis bricht.
Eisschrauben selbst sind hochfest, aber sie benötigen den Halt im umgebenden Eis, das stark variieren kann. Bei einer lehrbuchmäßigen Platzierung, bei der die Lasche bündig mit dem Eis abschließt, wird das Eis rund um die Schraube belastet und bricht schließlich in Form eines Kegels entlang der letzten 5-8 Zentimeter des Schraubenkörpers, die sich unmittelbar in Laschennähe befinden. Sobald dies geschieht, kann der freiliegende Teil des Schraubenkörpers keine Last mehr tragen, da er nicht mehr vom Eis gestützt wird. Der nun freiliegende Schraubenkörper, der die Last nicht mehr allein tragen kann, beginnt sich zu verbiegen, bis die Lasche vom Kopf abgehebelt wird, der Schraubenkörper versagt oder die Schraube aus dem Eis gezogen wird.
Der Bereich, in dem das Eis unter Belastung wegbricht
Das Ergebnis – ein freiliegender Schraubenkörper
Wenn die Eisschraube nicht bündig mit der Lasche eingedreht ist, was wir jetzt als herausstehende Eisschraube bezeichnen, wird die Festigkeit der Platzierung beeinträchtigt, bevor überhaupt eine Last aufgebracht wird, da der Schraubenkörper heraussteht. Durch die größere Hebelwirkung hat jede Last, die auf die Lasche einwirkt, einen Multiplikatoreffekt auf die im Eis erzeugten Spannungen, was bereits bei geringeren Lasten zu einem Versagen führt. Daher ist es wichtig, eine Eisschraube immer soweit einzudrehen, dass die Lasche bündig mit dem Eis ist. Wenn dies jedoch nicht möglich ist, bleibt die Frage: Verringert das Abbinden einer Schraube die Hebelwirkung so weit, dass dies eine bessere Option ist als das Einhängen der Lasche?
Drehmomentformel, die den Multiplikatoreffekt auf die aufgebrachte Last illustriert
Featured Ice Screws
Wie zuverlässig ist eine abgebundene Schraube im Vergleich zur eingehängten Lasche?
Zur Beantwortung dieser Frage haben wir ein paar schnelle Tests im QA Lab durchgeführt, um die Festigkeit der Eisschraubenmodelle Black Diamond Express (Stahl) und Black Diamond Ultralight (Aluminium) zu bewerten, wenn sie aus dem Eis herausstehen. Diese Daten sind mit Vorsicht zu genießen, da es sich um eine sehr begrenzte Datenmenge handelt, die statistisch nicht signifikant ist. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass diese Tests in festem und homogenem Laboreis durchgeführt wurden, das nicht die gleichen Unregelmäßigkeiten aufweist, wie sie in der freien Natur häufig vorkommen.
Untersuchen wir zunächst die Festigkeit von Aluminium- und Stahlschrauben, wenn sie mit den Laschen bündig zum Eis eingedreht wurden, und dann, wenn sie etwa 5 cm herausstehen. Es wurden jeweils drei 16 cm lange Aluminium- und drei 16 cm lange Stahlschrauben in jeder Konfiguration getestet. Zur Gewährleistung der Einheitlichkeit wurden alle Prüfmuster senkrecht zur Eisoberfläche (bei 0 Grad) gemäß der Standardprüfmethode EN 568 platziert.
Prüfaufbau für die radiale Buchfestigkeit nach EN 568
Ice actively coning out during radial strength testing.
Ergebnisse beim Einhängen: Aluminium vs. Stahl
Sowohl die Aluminium- als auch die Stahlschrauben besitzen eine Bruchfestigkeit von 10 kN, wenn sie vollständig ins Eis eingedreht wurden, wie in EN 568 „Bergsteigerausrüstung – Verankerungsmittel im Eis“ gefordert. Die oben genannten Daten zeigen, dass die Festigkeit sowohl der Aluminium- als auch der Stahleisschrauben bei 5 cm Schraubenüberstand deutlich abnimmt. (58,7 % bei Aluminiumschrauben und 46,4 % bei Stahlschrauben)
Aluminum ice screw clipped off at 5cm.
Steel ice screw clipped off at 5cm.
Die Festigkeit nimmt also ab, aber ist sie noch ausreichend?
Nimmt man die Richtlinien zur passiven und aktiven Felssicherung als Referenz, sollte die minimale Haltekraft für eine Sicherung 7 kN betragen (siehe EN 12276, Anhang A). Bei den Black Diamond Express-Eisschrauben treten bei 5 cm Schraubenüberstand Spitzenbelastungen auf, die durchweg über der 7kN-Marke liegen. Nach den oben genannten Richtlinien ist es wahrscheinlich in Ordnung, wenn die Stahlschrauben etwas herausstehen. Bei den Ultralight-Eisschrauben aus Aluminium ist dies jedoch nicht der Fall. Bei weiteren Tests und Regressionsanalysen zeigte sich, dass die Ultralight-Eisschrauben aus Aluminium diese Haltekraft nur dann bieten, wenn sie 3,5 cm oder weniger aus der Eisoberfläche herausragen.
Es ist erwähnenswert, dass Belastungen von mehr als 7kN unter realen Bedingungen zwar möglich, aber nicht üblich sind. Selbstverständlich gilt weiterhin der bewährte Eisklettergrundsatz – beim Vorstieg sollst du nicht fallen. Ein Sturz mit vielen scharfen Ausrüstungsgegenständen am Körper birgt ein hohes Verletzungsrisiko!
Wie sieht es mit abgebundenen Schrauben aus?
Das Ziel beim Abbinden einer Schraube ist es, die Hebelwirkung auf den Schraubenkörper zu verringern und die Spannungen im umgebenden Eis nahe der Schraube zu reduzieren. Bei erneuten Tests mit abgebundenen Schrauben, die senkrecht zum Eis platziert wurden, führte auch diese Vorgehensweise sowohl bei Stahl- als auch bei Aluminiumschrauben zu Werten, die über dem zuvor erwähnten Minimum von 7 kN für eine Sicherung lagen – bei Tests im Laboreis. Ein großes Problem besteht darin, dass es nur schwer zu verhindern ist, dass die Schlinge bei einem Sturz in Richtung Lasche rutscht. Rutscht die Schlinge in Richtung Lasche, erhöht sich die Hebelwirkung auf den herausstehenden Schraubenkörper, was zu einer Stoßbelastung führen kann. Zudem kann die Schlinge vom Gewinde oder der Lasche durchtrennt werden.
Wie wir alle wissen, ist es am besten, Schrauben in einem Winkel einzudrehen, bei dem die Zähne leicht nach oben zeigen. Beim Abbinden einer Schraube ist es jedoch von Vorteil, die Schraube in einem Winkel einzudrehen, bei dem die Zähne eher nach unten zeigen. In diesem Winkel bleibt die Schlinge nah an der Eisoberfläche und bietet die höchste Haltekraft. Die meisten Stürze erzeugen auch eine auswärts gerichtete Krafteinwirkung auf die Schlinge, die die Schlinge auch bei einem perfekten Abbinden in Richtung Lasche ziehen kann.
Bei idealen Laborbedingungen sind abgebundene Eisschrauben auf jeden Fall besser als eingehängte Laschen, die 5 cm aus dem Eis herausragen. Aufgrund der vielen Variablen, die die Festigkeit dieser Vorgehensweise beeinflussen, sollte dies jedoch vermieden werden. Wenn keine kürzere Schraube verfügbar ist und du gezwungen bist, die Schraube abzubinden, ist es wichtig, dass du für die Platzierung den Bereich mit der besten Eisqualität verwendest. Beseitige etwaiges Oberflächeneis und verwende eine Stahlschraube zur Erhöhung der Festigkeit. Achte schließlich darauf, dass die Schlinge dicht auf dem Eis aufliegt. Eine kürzere Schraube, die bis zur Lasche eingedreht ist, ist immer stabiler als eine abgebundene Schraube.
Aluminum ice screw tied off at 5cm.
Steel ice screw tied off at 5cm.
Welche anderen Faktoren/Situationen können zu einer „Screwtrusion“ führen?
Im Laufe der Jahre gab es viele Diskussionen über den richtigen Platzierungswinkel. Es wird allgemein davon ausgegangen, dass bei den sichersten Platzierungen die Zähne in einem Winkel zwischen 10 und 15 Grad nach oben zeigen. Das Eis rund um die Schraube stellt eine Schwachstelle im System dar. Das Ziel ist also, die Schraube so zu platzieren, dass die Belastung auf das Eis reduziert wird. Eine mit den Zähnen nach oben zeigende Schraube reduziert die Druckspannung im umgebenden Eis und richtet das Gewinde des Schraubenkörpers besser in Fallrichtung aus – beides erhöht die Haltekraft. Wird die Schraube in einem Winkel eingedreht, bei dem die Zähne eher nach unten zeigen, nimmt die Haltekraft der Gewinde ab und die Spannung im Eis nimmt aufgrund der Hebelwirkung der Schraube zu.As described above, screws placed at a negative angle will lever over the ice and cause the ice to shear and cone out at much lower loads than positively placed screws. Once this occurs you are left with a protruding and unsupported screw body which leads to significantly reduced holding strength.
Examples of how to evaluate the quality of ice:
Zusammenfassung:
HINWEIS: Die folgenden Angaben gelten nur für Eisschrauben mit einer Länge von 13 cm oder mehr. Schrauben mit einer Länge von weniger als 13 cm haben keine ausreichende Einschraublänge, um die Schraube zu halten, wenn Eis herausbricht.
- Eisschrauben aus Stahl und Aluminium erfüllen die Anforderungen der EN-Norm von 10 kN, wenn sie in gutem Eis platziert und vollständig bis zur Lasche eingedreht werden.
- Steht die Schraube mehr als 5 cm heraus und wird über die Lasche belastet, sinkt die Bruchfestigkeit sowohl von Stahl- als auch von Aluminiumschrauben erheblich. Bei Aluminiumschrauben können die im realen Einsatz erreichbaren Lasten zum Versagen führen.
- Steht die Schraube mehr als 5 cm heraus und wird im Test abgebunden, sinkt die Bruchfestigkeit sowohl von Stahl- als auch von Aluminiumschrauben erheblich. Dabei muss berücksichtigt werden, dass die Schlinge in Richtung Lasche rutschen kann. Die Folgen bei einem Sturz sind aufgrund der Bewegung der Schlinge sehr unterschiedlich.
- Steht eine Stahlschraube weniger als 5 cm heraus, sollte die Lasche eingehängt werden, während es bei mehr als 5 cm am besten ist, sie abzubinden.
- Steht eine Aluminiumschraube weniger als 3,5 cm heraus, sollte die Lasche eingehängt werden, während es bei mehr als 3,5 cm am besten ist, sie abzubinden.
- Eine kürzere Schraube, die bis zur Lasche eingedreht ist, ist immer stabiler als eine lange Schraube, die heraussteht und eingehängt oder abgebunden wurde.
- Entferne immer alle lockeren Schichten an der Oberfläche und stelle sicher, dass der gesamte Eisschraubenkörper in qualitativ gutes Eis eingedreht ist.
Fazit:
- Wähle immer eine Schraube mit der richtigen Länge und drehe sie möglichst vollständig in gutes Eis bis zur Lasche ein.
- Wenn es sich nicht vermeiden lässt, dass die Schraube heraussteht, verwende auf jeden Fall eine Stahlschraube zum Abbinden oder Einhängen.
- Eine herausstehende Aluminiumeisschraube ist ohne die Unterstützung von Eis viel schwächer als Stahl.
- So oder so ist es unangenehm, wenn eine Eisschraube nicht vollständig eingedreht werden kann, und in einer solchen Situation ist bei der Verwendung von Aluminiumschrauben mehr Vorsicht geboten.
Be safe out there.
Berry
Ice Climbing Gear
