März 2005

"Zwei schwere Cakes"

Abbildung 1: Blick in Richtung Fahrzeugheck

 

… noch rechtzeitig aus den Verkehr gezogen!

 

 

Die Abbildungen zeigen einen mit Kupferhalbzeugen (sog. Cakes) beladenen Sattelanhänger (Curtainsider). Das Fahrzeug ist der Polizei bei einer Lkw-Kontrolle aufgefallen.

 

Die Ladungssicherung der zusammen rund 24 Tonnen schweren Cakes ist als mangelhaft zu bezeichnen. Es liegen zwar keine Detailinformationen vor, dennoch lassen die Bilder eindeutige Schlussfolgerungen hinsichtlich der Eignung des Fahrzeugs und der Ladungssicherung zu.

 

 

Abbildung 2: Blick in Richtung Stirnwand

 

Es ist zu erkennen, dass die Cakes auf Unterleghölzern geladen sind. Der in Fahrtrichtung auf der linken Seite geladene Crate wiegt ca. 13 Tonnen; der auf der rechten Seite hat ein Gewicht von ca. 11 Tonnen. Es werden Keile verwendet, um die Ladung zu fixieren bzw. zu "sichern".

 

 

Abbildung 3: Blick in Richtung Stirnwand

 

Abbildung 4: Falsch angebrachte Keile

 

In Längsrichtung, d. h. nach vorne und nach hinten, sind pro Cake zwei Keile gesetzt.

 

  1. Handelt es sich bei den Keilen um Rohrkeile und nicht um Kistenkeile, die, wenn überhaupt, hier zum Einsatz kommen müssten.
  2. Wurde in die "Spitze" des Keils genagelt.
  3. Weist die Ladefläche nur eine Materialstärke von 30 mm auf und ist damit für eine Nagelung ungeeignet. Somit ist die Sicherungswirkung marginal.

 

Zu den Seiten sind jeweils vier Keile mit je drei Nägeln gesetzt - zum Teil mit Lücken zur Ladung. Die Nägel sind ins Hirnholz geschlagen, wodurch das Holz teilweise aufspaltet. Die Keile sind auf den Unterleghölzern befestigt; es ist unwahrscheinlich, dass diese Nägel bis in den Fahrzeugboden durchdringen (vgl. Abbildung 6). Hinzu kommt, dass die Unterleghölzer selber nicht mit dem Fahrzeugboden verbunden sind. Somit sichert nur die Reibung zwischen Holzunterleger und Fahrzeugboden. Das bedeutet, dass die auf den Vierkanthölzern gelagerten Cakes nur darauf warten, bei der nächstgrößeren Beschleunigungskraft von der Ladefläche zu gleiten.

 

 

Abbildung 5: Falsch angebrachter Keil

 

 

Abbildung 6: Falsch angebrachter Keil

 

Bewertung der vorgefundenen Sicherung:

 

Generell ist festzustellen, dass dieser Sattelanhänger für eine formschlüssige Sicherung durch Absteifungen völlig ungeeignet ist:

 

  • Fehlende bzw. nicht ausreichend belastbare Ladeflächenbegrenzungen (keine Seitenwände, leichte Stirnwand) lassen es nicht zu, die Cakes formschlüssig mittels Holzabsteifungen zu sichern.
  • Fahrzeugbodenstruktur (Holz-Metallrahmen) und -material (Holzboden, 30 mm stark) eignen sich nicht für eine genagelte Sicherung mit Holzkeilen.
  • Die unterschiedlichen Abmessungen und Gewichte bereiten Probleme beim Nebeneinanderstauen (Lastverteilung). In diesem Fall wird das Fahrzeug in Fahrtrichtung betrachtet auf der rechten Seite mehr belastet.

 

 

Abbildung 6: Falsch angebrachter Keil

 

Bewertung der vorgefundenen Sicherung:

 

Generell ist festzustellen, dass dieser Sattelanhänger für eine formschlüssige Sicherung durch Absteifungen völlig ungeeignet ist:

 

  • Fehlende bzw. nicht ausreichend belastbare Ladeflächenbegrenzungen (keine Seitenwände, leichte Stirnwand) lassen es nicht zu, die Cakes formschlüssig mittels Holzabsteifungen zu sichern.
  • Fahrzeugbodenstruktur (Holz-Metallrahmen) und -material (Holzboden, 30 mm stark) eignen sich nicht für eine genagelte Sicherung mit Holzkeilen.
  • Die unterschiedlichen Abmessungen und Gewichte bereiten Probleme beim Nebeneinanderstauen (Lastverteilung). In diesem Fall wird das Fahrzeug in Fahrtrichtung betrachtet auf der rechten Seite mehr belastet.

 

 

Sicherungswirkung der genagelten Sicherung in Längsrichtung (nach vorne, nach hinten):

Sicherungswirkung der genagelten Sicherung in Querrichtung:

Bei der Verwendung der Keile wurden gravierende Fehler gemacht. Die nach-stehende Berechnung für die Sicherung nach vorne zeigt, dass lediglich 44% der erforderlichen Sicherungskraft aufgebracht werden:

Die nachstehende Berechnung für dieSicherung zur Seite zeigt, dass nur 60% der erforderlichen Sicherungskraft aufgebracht werden:

· Es gilt eine Trägheitskraft von 0,8 g* des Ladungsgewichtes in Längsrichtung zu sichern (d. h. 80% der Gewichtskraft der Ladung); erforderliche Sicherungskraft je Cake nach vorne:
a) 11.000 kg x 0,8 g = 8.800 daN
b) 13.000 kg x 0,8 g = 10.400 daN
* [g = 9,81 m/s2--> 10,0 m/s2]

· Es gilt eine Trägheitskraft von 0,5 g* des Ladungsgewichtes in Querrichtung zu sichern (d. h. 50% der Gewichtskraft der Ladung); erforderliche Sicherungskraft zur Seite:
24.000 kg x 0,5 g = 12.000 daN
* [g = 9,81 m/s2--> 10,0 m/s2]

· Sicherungskraft durch Reibung; angenommen wird ein Reibungsbeiwert zwischen Holz und Cakes von µ = 0,3:
a) 11.000 kg x 0,3 g = 3.300 daN
b) 13.000 kg x 0,3 g = 3.900 daN

· Sicherungskraft durch Reibung; angenommen wird ein Reibungsbeiwert zwischen Holz und Holz/Metall-Kombination von µ = 0,3 angenommen:
a) 24.000 kg x 0,3 g = 7.200 daN

· Als Zwischenergebnis ergibt sich eine noch fehlende Sicherungskraft von:
a) 5.500 daN
b) 6.500 daN

· Als Zwischenergebnis ergibt sich eine noch fehlende Sicherungskraft von:
4.800 daN

· Sicherungswirkung der Keile: Obwohl die Keile falsch angelegt wurden, wird eine Sicherungskraft von 100 daN je Nagel angenommen. Pro Keil ergeben sich demnach 300 daN Sicherungskraft, d. h. 600 daN für jeden Cake.

· Sicherungswirkung der Keile: Die Unterleghölzer sind wie bereits zuvor beschrieben nicht mit den Fahrzeugboden verbunden, wodurch die Keile keine Sicherungswirkung erzielen.

· Fehlende Sicherungskraft:
a) 5.500 daN - 600 daN = 4.900 daN
b) 6.500 daN - 600 daN = 5.900 daN

· Fehlende Sicherungskraft:
4.800 daN

· Insgesamt fehlen nach vorne 10.800 daN der erforderlichen Sicherungskraft von 19.200 daN.

· In Querrichtung werden nur 7.200 daN der erforderlichen Sicherungskraft von 12.000 daN aufgebracht.

Sicherung nach hinten:
Es gilt eine Trägheitskraft von 0,5 g* des Ladungsgewichtes nach hinten zu sichern (d. h. 50% der Gewichtskraft der Ladung); ohne Rechenweg:

· Angenommen, die Unterleghölzer wären ordnungsgemäß am Fahrzeugboden befestigt, und die Sicherungswirkung der vier Keile (à drei Nägel) würden trotz der Mängel 300 daN betragen, so ergibt sich immer noch ein Defizit von 3.600 daN.

· Fehlende Sicherungskraft:
a) 1.600 daN
b) 2.300 daN
Insgesamt fehlen nach hinten 3.900 daN der erforderlichen Sicherungskraft von 12.000 daN.

 

Die nachfolgenden Informationen sollen kurz darstellen, wie Holzkeile richtig einzusetzen sind:

 

Kistenkeile sind wie in Abbildung 7 skizziert anzubringen. Dabei ist darauf zu achten, dass pro Keil mindestens drei Nägel verwendet werden, und zwar ein Zugnagel und zwei Haltenägel. Zugnägel haben die Aufgabe, Keile eng an die Ladung heranzuziehen. Die Haltenägel nehmen die Kraft auf; sie sind senkrecht oder leicht gegen die Druckrichtung geneigt einzuschlagen. Scher- und Ausziehwiderstand der Nägel hängen von der Eindringtiefe in den Nageluntergrund, der Einschlagrichtung sowie Oberflächenbeschaffenheit des Nagels ab. Der Scher- und Ausziehwiderstand eines senkrecht eingeschlagenen Nagels von 5 mm Stärke, der 50 mm durch die Faserseite eines Holzes dringt, und eine Einschlagtiefe von mindetstens 40 mm in den Fahrzeugboden hat, beträgt rund 400 daN. Wichtig ist, dass die Faserseite des Holzes zum Nageln verwendet wird (vgl. Abbildungen 8 und 9). Das Nageln in die Hirnseite kann zu Rissbildungen beim Einschlagen führen und hat erfahrungsgemäß nur den halben Ausziehwiderstand wie ein faserseitig eingeschlagener Nagel.

 

 

Abbildung 7

 

* Durch die Unterleghölzer ist die wirksame Höhe der Keile reduziert.

 

 

Abbildung 8 und 9

 

 

Ein richtig gesägter Keil (Kistenkeil) ermöglicht das Einbringen von Nägeln in die Faserseite des Holzes.

 

Als Kistenkeil nicht verwendbar, da ins Hirnholz genagelt werden müsste. Dieser Keil, auf der roten Fläche abgelegt, wäre als Rohrkeil nutzbar. Die Faserseite könnte genagelt werden und die Anlegeseite ist abgeschrägt für zylindrische Güter.

 

Bei schweren Ladungen ist von einer genagelten Sicherung als alleinige Sicherungsmaßnahme abzusehen; es gibt zu viele Faktoren, die eine genaue Berechnung der Haltekraft eines Nagels beeinflussen:

· Beschaffenheit des Transportmittelbodens (z. B. Holzfestigkeit, Holzstärke, Holzfeuchtigkeit)

· Beschaffenheit des Festlegeholzes (z. B. Festigkeit, Stärke, Feuchtigkeit, Rissbildung)

· Beschaffenheit des Nagels (z. B. Durchmesser, Beschichtung)

· Durchdringtiefe ins Festlegeholz und Eindringtiefe in den Transportmittelboden

 

Fazit: Für diese Art der Ladung sind Fahrzeuge mit Rungen, verstärkter Stirnwand und / oder ausreichend dimensionierten Zurrpunkten einzusetzen. Die Ladung lässt sich so mit Hilfe von rutschhemmendem Material und Ausfüttern der Leerräume durch Holz oder durch Verwendung von Umspannungen effektiv und schnell sichern.

 

Darstellung effektiver Sicherungsmethoden

 

Fahrzeuge mit ausreichend dimensionierten Anschlag- bzw. Zurrpunkten und/oder genormten Stirn- und Seitenwänden ermöglichen die Anwendung verschiedener einfach durchzuführender Ladungssicherungstechniken. In den nachfolgenden Darstellungen soll lediglich ansatzweise gezeigt werden, welche Sicherungsmethoden in Frage kommen. Ob die Ladung nebeneinander oder übereinander gestaut wird, soll an dieser Stelle nicht Gegenstand der Diskussion sein. 

 

Grundsätzlich sollte beachtet werden, dass Unterleghölzer immer breiter als hoch sein sollten. Unterleger, die höher als breit sind begünstigen das Kippen; quadratische neigen zum Verrollen. Des Weiteren sollten Unterleghölzer mit rutschhemmenden Materialien kombiniert werden (vgl. Abbildung 10).

 

 

 

 

 

Abbildung 10: Verwendung von Unterleghölzern kombiniert mit Rutschhemmenden Materialien

 

Bei der Verwendung von Rutschhemmenden Materialien kann es bei hohen Gewichten zu Materialveränderungen kommen, die sich negativ auf ihre Reibwerte auswirken. Daher wird bei den weiteren Betrachtungen der Reibungsbeitwert beim Einsatz von Antirutschmatten mit µ = 0,5 angenommen.

Die Lastverteilung verbietet ein direktes formschlüssiges heranladen an die Stirnwand des Fahrzeugs. Nach diesen Maßgaben wurden die nachstehenden Berechnungen für die Sicherung durch "Umspannungen (V-Spannungen)" und "Holzabstützungen gegen die Stirnwand" durchgeführt:

I. Sicherung in Längsrichtung (nach vorne, nach hinten):

 

II. Sicherung in Querrichtung:

· Es gilt eine Trägheitskraft von 0,8 g* des Ladungsgewichtes in Längsrichtung zu sichern (d. h. 80% der Gewichtskraft der Ladung); erforderliche Sicherungskraft nach vorne:
a) 11.000 kg x 0,8 g = 8.800 daN
b) 13.000 kg x 0,8 g = 10.400 daN
* [g = 9,81 m/s2--> 10,0 m/s2]

 

· Es gilt eine Trägheitskraft von 0,5 g* des Ladungsgewichtes in Querrichtung zu sichern (d. h. 50% der Gewichtskraft der Ladung); erforderliche Sicherungskraft zur Seite:
24.000 kg x 0,5 g = 12.000 daN
* [g = 9,81 m/s2--> 10,0 m/s2]

· Sicherungskraft durch Reibung; µ = 0,5:
a) 11.000 kg x 0,5 g = 5.500 daN
b) 13.000 kg x 0,5 g = 6.500 daN

 

· Sicherungskraft durch Reibung; µ = 0,5:
24.000 kg x 0,5 g = 12.000 daN

· Als Zwischenergebnis ergibt sich eine noch fehlende Sicherungskraft von:
a) 3.300 daN
b) 3.900 daN

 

· Rechnerisch reicht die Reibungskraft aus, um die Ladung in Querrichtung zu sichern. Dennoch sollten zur Erhöhung der Sicherheit Sicherungsmaßnahmen getroffen werden.

Berechnung zweier Sicherungsmethoden, um die fehlende Sicherungskraft aufzubringen:

· I. a) Umspannungen (V-Spannungen) mit Zurrgurten:
Davon ausgehend, dass die Ladungssicherungspunkte eines Fahrzeugs eine Lash capacity (LC) von 2.000 daN haben und jeder Gurt auf zwei verschiedene Ladungssicherungspunkte gesetzt wird, sollten je Cake zwei V-Spannungen zur Sicherung nach vorne eingesetzt werden. Eine Umspannung an jeweils zwei Ladungssicherungspunkten angebracht liefert eine Sicherungskraft von 1 x 2 x 2.000 daN = 4.000 daN. Durch die Spreizwinkel gehen maximal 10-20% (cos α/2) Sicherungskraft verloren, so dass im ungünstigsten Fall 3.200 daN pro Umspannung als Sicherungskraft zur Verfügung stehen (vgl. Abbildung 11). Bei vier Umspannungen stehen für jedes Cake 6.400 daN Sicherungskraft zur Verfügung.

 

· II. a) Umspannungen (V-Spannungen) mit Zurrgurten:
Davon ausgehend, dass die Ladungssicherungspunkte des Fahrzeugs eine Lash capacity (LC) von 2.000 daN haben und jeder Gurt auf zwei verschiedene Ladungssicherungspunkte gesetzt wird, sollten zu jeder Seite zwei V-Spannungen zur Sicherung eingesetzt werden. Zwei Umspannungen an jeweils zwei Ladungssicherungspunkten angebracht liefern eine Sicherungskraft von 2 x 2 x 2.000 daN = 8.000 daN. Durch die Spreizwinkel gehen maximal 10-20% (cos α/2) Sicherungskraft verloren, so dass zusätzlich 6.400 daN zur Sicherung zur Verfügung stehen (vgl. Abbildung 12).

· I. b) Formschluss zur Ladeflächenbegrenzung (Stirnwand) durch Holzabstützungen:
Angenommen, die Stirnwand ist gemäß Normung mit 40% der zulässigen Nutzlast belastbar und wird, wie in Abbildung 13 dargstellt, gleichmäßig belastet, so ergibt sich eine Belastbarkeit von 0,4 x 24.000 kg = 9.600 kg --> 9.600 daN. Die fehlende Sicherungskraft von insgesamt 7.200 daN wird also erbracht.

 

· II. b) Formschluss zur Ladeflächenbegrenzung (z. B. Rungen) durch Holzabstützungen:
Angenommen, eine seitliche Ladeflächenbegrenzung bestehend aus 6 Rungen ist gemäß Normung mit 30% der zulässigen Nutzlast belastbar, so ergibt sich je Runge eine Belastbarkeit von 0,3 x 24.000 kg / 6 Rungen = 1.200 kg --> 1.200 daN je Runge. Abbildung 14 zeigt, wie die Ladung gegen die Rungen abgestützt werden kann.

· Die Abbildungen 15 und 16 zeigen weitere Sicherungsformen in Längsrichtung.

 

 

· Sicherung nach hinten:
Es gilt eine Trägheitskraft von 0,5 g* des Ladungsgewichtes nach hinten zu sichern (d. h. 50% der Gewichtskraft der Ladung). Beide Cakes zusammengefasst betrachtet; ohne Rechenweg:
Erfoderliche Sicherungskraft abzüglich der Sicherungskraft durch Reibung (µ = 0,5) ergibt: 12.000 daN - 12.000 daN = 0
Die Ladung wird rückwärtig allein durch Reibkraft gehalten, dennoch sollten zur Erhöhung der Sicherheit Sicherungsmaßnahmen getroffen werden (z. B. V-Spannungen oder Abstützung gegen Rungen).

 

 

 

Skizzierungen zu den zuvor beschriebenen Berechnungen:

 

 

 

Abbildung 11: Skizzierung einer Sicherung in Längsrichtung mittels Umspannungen (Draufsicht)- vgl. Berechnung I.a). Die Unterleger sollten nicht durchgehend sein, damit die Umspannungen unter die Cakes hindurchgeführt werden können. Die Umspannungen sind unter Verwendung von Kantenschützern anzubringen. Diese Form der Sicherung ist auch mit übereinander gestauten Ladungen möglich. Bei nebeneinander geladenen Ladungen werden Staulücken benötigt, um das spätere Entladen (Anschlagen mit Ketten oder Gurten) zu erleichtern. Diese Lücken sind mit Kanthölzern zu füllen.

 

 

 

Abbildung 12:

 

Skizzierung einer Sicherung in Querrichtung mittels Umspannungen (Draufsicht) - vgl. Berechnung II.a). Die Umspannungen sind unter Verwendung von Kantenschützern anzubringen. Diese Form der Sicherung ist auch mit übereinander gestauten Ladungen möglich. Ladelücken sind mit Kanthölzern zu füllen.

 

Abbildung 13:

 

Skizzierung einer Sicherung in Längsrichtung mittels Abstützungen gegen eine belastbare Stirnwand (Seitenansicht) - vgl. Berechnung I.b). Absteifungen bestehend aus Quer-, Auflage- und Sicherungshölzern verteilen die Last der Ladung gleichmäßig auf die Stirnwand. Diese Form der Sicherung ist auch mit nebeneinander gestauten Ladungen möglich.

 

Abbildung 14:

 

Skizzierung einer Sicherung in Querrichtung mittels Abstützungen gegen belastbare Seitenrungen (Rückansicht) - vgl. Berechnung II.b). Diese Form der Sicherung ist auch mit nebeneinander gestauten Ladungen möglich. Der Arbeitsaufwand kann durch das Heranladen der Cakes an die Rungen (einer rechts und einer links) reduziert werden. Liegen die Cakes seitlich formschlüssig an den Rungen an, so muß nur der verbleibende Zwischenraum zwischen den Cakes ausgesteift werden. Voraussetzung ist, dass die Cakes die gleiche Masse haben (w.g. Lastverteilung).

 

 

Abbildung 15:

 

Skizzierung einer Sicherung in Längsrichtung kombiniert aus Abstützungen gegen belastbare Seitenrungen und Umspannungen (Draufsicht).

 

 

Abbildung 16:

 

Skizzierung einer Sicherung in Längsrichtung mittels einer Kopfbucht (Seitenansicht / Draufsicht); Zurrmittel (Ketten o. Gurte sowie Ladungssicherungspunkte) müssen ausreichend dimensioniert sein.

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