Pád do lana

Pád do lana při Kienově houpačce z mostu

Pokud se pracuje s lanem, mělo by se vždy počítat s pádem do lana, ať už s pádem dlouhým nebo krátkým. V každém případě průběh zachycení pádu je závislý na třech parametrech:

• Pádový faktor - závislý na délce pádu a činné délce lana
• Rázová síla - závislá na pádovém faktoru, na hmotnosti padajícího, na kvalitě lana, na počtu a způsobu zachycení pádu
• Impuls síly - závislý na rázové síle a době, po kterou bude pád zachycován

Pádový faktor

Pádový faktor je bezrozměrná veličina, která určuje pouze poměr mezi délkou pádu a činnou délkou lana (část lana, která aktivně zachycuje pád). Kromě vyjádření tohoto poměru, pádový faktor neurčuje o pádu nic dalšího. V žádném případě pádový faktor neurčuje nic o tvrdosti pádu, jak se téměř všude uvádí. Je ale základním číslem, které následně ovlivní rázovou sílu, která už je důležitá pro zjištění vlivu zachycení pádu na lezce, kotvící body, lana, karabiny a další přípravky v soustavě.

Výpočet pádového faktoru

Pro výpočet pádového faktoru se musí znát dvě hodnoty (obě musí mít stejnou jednotku):

Pádový faktor se při sportovní lezení může pohybovat od hodnoty 0 do 2

• Pádový faktor 0
• délka činného lana = jakákoliv
• délka pádu = 0
• lezec vůbec nespadl
• Pádový faktor 1
• délka činného lana = lana jakákoliv
• délka pádu = délka lana
• lezec spadl ze stejného místa, kde je lano upevněné
• Pádový faktor 2
• délka činného lana = jakákoliv
• délka pádu = 2x délka lana
• lezec spadl z místa, které je vysoko jedné délky lana, proletěl okolo místa, kde je lano upevněné a pokračoval v pádu ještě jednu délku lana

Pádový faktor může na via ferratách přesáhnout hodnotu 2

Na via ferratách se při lezení lezec jistí připnutím na krátkém laně k fixně nataženému ocelovému lanu. V případě pádu od horního zajištění ocelového lana, lezec padá celou délku k dalšímu zajištění ocelového lana a k tomu ještě délku lana, kterým je k ocelovému lanu připevněn. Délka pádu v tomto případě může být několikanásobně delší, než činná délka lana zachycující pád (krátký provaz na připnutí k ocelové lana).

• Pádový faktor 5
• délka lana na připnutí k via ferratě = 2
• vzdálenost mezi zajištění via ferraty = 8
• délka činného lana = 2
• délka pádu = 10

Hmotnost neovlivňuje pádový faktor

Každý, kdo toto vidí poprvé, si asi řekne: Jak to, že to není ovlivněno hmotností? Je to tím, že pádový faktor udává pouze poměr mezi délkou pádu a činnou délkou lana (část lana, která aktivně zachycuje pád), a proto výpočet hmotnost není potřeba. Hmotnost se začlení do výpočtu až ve chvíli, kdy budeme chtít zjistit skutečné zatížení lana v okamžiku zachycení pádu (rázovou sílu).

Počet paralelních lan také neovlivňuje pádový faktor

Podobně jako s hmotností je to při výpočtu pádového faktoru s počtem lan, které jsou při zachycení pádu vedle sebe. Opět je tedy jedno, kolik lan se použije, protože hodnotu pádového faktoru to neovlivní.

Rázová síla

Rázová síla je síla, která v okamžiku zachycení pádu působí na padajícího a je přenášena lanem na karabiny, kotvící body a další přípravky v soustavě. Lano je schopno absorbovat energii pádu a tím snižovat rázovou sílu a její účinky.

Při zachycování pádu padajícího roste v laně protisíla, která má největší hodnotu v okamžiku zabrzdění pádu (to je hodnota záchytného nárazu = rázové síly). Z fyziologických důvodů může člověk při zachycení pádu vydržet přetížení až 15G, tedy patnáctinásobek své hmotnosti. Průměrná hmotnost horolezce je uvažována 80kg, takže pak je 15G x 80kg = 1200kg.

Jednotkou měřené rázové síly je DecaNewton [daN] a platí: 1daN = 1kg

Větší hmotnost, větší rázová síla

Oproti pádovému faktoru už je rázová síla závislá i na hmotnosti. Pokud do lana spadne 80 kg člověk, bude rázová síla v okamžiku zachycení pádu mnohanásobně větší, než když na stejném laně spadne např. prázdný batoh. Pádový faktor ovlivňuje, jak velká tato rázová síla bude.

Pružnější lano zajistí menší rázovou sílu

Rázová síla je přímo úměrná průtažnosti (pružnosti) lana. Čím je lano pružnější (horolezecká lana) tím je rázová síla menší a naopak, čím je lano tužší (statická lana) tím je rázová síla větší. Z toho vyplívá, že čím má lano větší průměr nebo čím je lan více použitých vedle sebe, tím je rázová síla opět větší a naopak. Samozřejmě po každém pádu do lana se lano samotné trochu mění (stává se tužší) a tím pádem se i zvyšuje rázová síla.

Více lan, větší rázová síla

Pokud se při zachycení pádu použije více lan vedle sebe, klesne ve stejném poměru průtažnost lan a naopak se ve stejném poměru zvětší rázová síla.

Způsob zachycení pádu

Lano zavěšené vodorovně
Mapy.cz - Mapy Google - Bing Mapy - HERE WeGo - Open Street Map

Rázovou sílu velmi ovlivní i způsob zachycení pádu. Pokud se padá do lana, které je zavěšeno svisle, bude rázová síla mnohonásobně větší, než když se spadne do lana, které je zavěšeno vodorovně. V prvním případě (lano svisle) bude pád zachycen, až když padající proletí kolem celé délky lana a to ho zachytí - lano musí absorbovat pádovou energii v krátkém okamžiku (nárazově). Naproti tomu, pokud bude lano zavěšeno vodorovně, bude absorbovat pádovou energie po téměř celou dobu pádu a tím pádem bude rázová síla minimální. Tento způsob se využívá při Kienově houpačce.

Pádová energie a impuls síly

Lano zavěšené svisle

Pokud jste se dočetli, až jsem, tak byste měli dospět k závěru, že míru poškození lana při zachycení pádu by měli ovlivňovat tyto veličiny: Délka pádu, činná délka lana, hmotnost padajícího, kvalita lana, počet lan a způsob zachycení pádu. Ano je to správně, ale ne úplně správně. Když se zachová stejný pádový faktor, stejná hmotnost padajícího, stejné lano, stejný počet lan a stejný způsob zachycení, ale změní se ve stejném poměru délka činného lana a délka pádu (pádový faktor bude zachován), tak sice rázová síla bude pořád stejná, ale lano bude namáháno vždy jinak. Je tomu tak, protože padajícímu se při pádu zvyšuje kinetická energie. Při zachycování pádu lanem je tato energie přeměňována na jiný druh (tepelná, mechanická,…). Protože maximální rázová síla je pořád stejná, ale kinetické energie je jiné množství (jiná délka pádu), tak se tato energie bude přeměňovat jinou dobu (impuls síly). Z toho vyplívá, že u delšího pádu bude rázová síla působit delší dobu než u pádu kratšího (delší nebo kratší doba působení negativních vlivů na lano).

V praxi to znamená, že se nevyplácí padat z velkých výšek, aby se při delším přeměňování energie nepřepálilo lano.

Normovaný pád

Každé horolezecké lano musí dle norem vydržet 5 normovaných pádů s pádovým faktorem 1,74. Samozřejmě pro každé lano udává výrobce vlastní počet. V dnešní době se počet normovaných pádu pohybuje okolo 20.

Při testování se nechá spadnout těleso přivázané na laně o délce 2,7 m, z čehož se 0,3 m nachází před karabinou o průměru 10 mm, která pád zadrží. Závaží je spuštěno z výšky 2,3 m nad karabinou, a padá 4,7 m dolů. Zastaví se tedy 2,4 m (+ nějaké protažení lana) pod karabinou. Jedná se tedy o napodobení velmi tvrdého pádu. Při těchto podmínkách je pádový faktor 1,74.

Jednoduché lano

testuje se závažím 80 kg, musí vydržet 5 pádů, rázová síla při prvním pádu nesmí být větší jak 1200 daN.

Poloviční lano

testuje se závažím 55 kg na jen jeden pramen lana, musí vydržet 5 pádů, rázová síla při prvním pádu nesmí být větší jak 800 daN.

Dvojité lano

testuje se závažím 80 kg na oba prameny lana zároveň, musí vydržet 12 pádů, rázová síla při prvním pádu nesmí být větší jak 1200 daN.