Kraftschluss in der Ladungssicherung

In der Verbindungstechnik, der Hebetechnik aber vor allem auch bei der Ladungssicherung geht es unter anderem darum, verschiedenartige Elemente so miteinander zu verbinden, dass auch bei äußerer Krafteinwirkung keine unerwünschte Veränderung ihrer Position auftritt. Das klingt zunächst recht theoretisch, hat aber für die Praxis höchste Bedeutung. Man denke an ein Hochhaus, das durch lockere Verbindungen seiner Bauteile ins Schwanken gerät. Genauso gilt das für einen Kran, der seine schwere Last aufgrund korrodierter Schäkel verliert. Und die unaufmerksam durchgeführte Ladungssicherung kann schon bei einfachen Bremsvorgängen des LKW die Zerstörung wertvoller Güter verursachen.

Während man in der Verbindungstechnik die drei Prinzipien kraftschlüssig, formschlüssig und stoffschlüssig anwendet, sind es bei der Ladungssicherung nur die ersten beiden und ggf. eine Kombination aus ihnen. Denn die stoffschlüssige Verbindung wie z.B. das Schweißen oder Löten verhindert das einfache und zerstörungsfreie Lösen der Elemente voneinander. Dieser Blogbeitrag beschäftigt sich mit dem Kraftschluss als erster Form der Ladungssicherung. In einem weiteren Blogbeitrag werden wir auf formschlüssige Verbindungen eingehen.

Definition Kraftschluss

Der Kraftschluss ist eine Art der Verbindung zwischen zwei oder mehreren Objekten, die durch die Wirkung von einer oder mehreren Kräften zusammengehalten werden. Anders als bei formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen, bei denen die Verbindung durch die geometrische Form oder durch eine molekulare Verbindung erfolgt, basiert der Kraftschluss also auf der physikalischen Kraftwirkung. Entscheidend dabei ist, dass beim Nachlassen dieser Kraftwirkung auch die Stärke der Verbindung nachlässt. Die Kräfte können z.B. aus der Saugkraft einer Vakuumglocke, der Magnetkraft eines Krans für Schrottteile oder der Reibungskraft eines Zurrgurtes im LKW bestehen. Die Stärke der Reibung wird durch Druck oder Spannung erzeugt und verhindert die freie Bewegung der Objekte wie Kartons oder Paletten. Die Effektivität des Kraftschlusses wird durch weitere Elemente beeinflusst, wie die Beschaffenheit der Kontaktflächen oder die Position der Zurrpunkte im Verhältnis zum Transportgut.

Kraftschluss Definition Kraftschluss

Die Wirkungsprinzipien beim Kraftschluss

Neben Magnetkraft oder Saugkraft zählt man drei hauptsächliche Wirkungsprinzipien beim Kraftschluss. Die Reibungskraft gilt als primäres Prinzip beim Kraftschluss. Sie bremst sozusagen das Bestreben zweier Gegenstände, sich relativ zueinander zu bewegen. Für die Bestimmung der Reibungskraft ist die sogenannte Normalkraft entscheidend, die senkrecht auf die Kontaktflächen der Gegenstände wirkt. Die Reibungskraft verhält sich proportional zur Normalkraft, die wiederum durch Druck oder Zug verstärkt werden kann. Das dritte Wirkprinzip ist die Oberflächenbeschaffenheit der Gegenstände. Je rauer die Oberfläche, desto höher ist im Normalfall ihr Reibungskoeffizient. Diese drei Wirkungsprinzipien werden wiederum durch drei Bedingungen graduell beeinflusst, die damit über die jeweilige Effektivität der Wirksamkeit des Kraftschlusses entscheiden.

  • Druck und Spannung: Wird wie gesagt die Normalkraft durch ein stärkeres Anziehen der Zurrgurte vergrößert, erhöht sich die Reibungskraft.
  • Oberflächenkontakt: Die Art und das Ausmaß, wie sich die beiden Gegenstände berühren, entscheidet ebenfalls über die Wirkung des Kraftschlusses. Mehr Fläche erzeugt mehr Reibung, bestimmte Oberflächenstrukturen verstärken sie ebenfalls.
  • Bewegungsrichtung und -dynamik: Sozusagen der wichtigste Gegenspieler der Reibungskraft ist die Stärke, der Impuls und die Richtung, mit der dynamische Bewegungen auf den Verbund der Gegenstände erfolgen, denn hier wirken teils erhebliche Brems- oder Fliehkräfte, die massive Auswirkungen auf die Stabilität der Verbindung haben können.

Der Kraftschluss und seine Wirksamkeit bei der Ladungssicherung bilden sich als komplexes Zusammenspiel aller dieser Faktoren, das vor jedem Transport sorgfältig und möglichst schnell berücksichtigt und optimiert werden muss.

Beispiele für den Kraftschluss in der Ladungssicherung

Alle Theorie ist grau und erst anhand praktischer Beispiele kann ein Blogbeitrag zum Kraftschluss hilfreich für den interessierten oder zukünftigen Anwender dieser Technik sein, wenn er seine Ladung sichern will bzw. muss.

Niederzurren

Das Niederzurren ist mit Sicherheit die am häufigsten verwendete Form der kraftschlüssigen Ladungssicherung. Beim Niederzurren wird die Ladung durch Zurrgurte, Zurrketten, Drahtseile oder Abdecknetze auf der Ladefläche fixiert. Diese Sicherungsmittel werden über die Ladung geführt bzw. gelegt, an beiden Enden an Anschlagpunkten auf der Ladefläche oder an den Bordwänden befestigt und dann straff gezogen.

Damit kann die Ladung so gesichert werden, dass sie sich nicht bewegen kann. Durch das Niederzurren wird Druck auf die Ladung ausgeübt, wodurch diese fest gegen die Ladefläche gepresst wird. Dies erhöht die Reibung zwischen Ladung und Ladefläche und verhindert ein Verrutschen. Diese Methode eignet sich besonders für schwere, unregelmäßig geformte oder gestapelte Güter.

Sicherung durch Reibschluss

Der Reibschluss wird oft zur Unterstützung des Niederzurrens verwendet. Bei dieser Methode wird die Reibung zwischen den Versandstücken und den Unterlagen (z.B. Paletten und LKW-Boden) erhöht. Dies kann durch die Verwendung von rutschhemmenden Materialien wie Antirutschmatten oder durch das Erhöhen des Gewichts der Ladung erfolgen. Die Reibungskraft soll so erhöht werden, dass sie größer ist als die Kräfte, die während des Transports auf die Ladung wirken. Reibschluss wirkt als Kraft allerdings auch bei Schrauben, die fest angezogen werden.

Der Reibschluss kommt besonders dann in Anwendung, wenn das Transportgut durch ein entsprechend kraftvolles Niederzurren beschädigt werden könnte. Hierbei empfiehlt sich oft ebenfalls eine Kombination aus Kraftschluss und Formschluss.

Direktes Verzurren

Bei dieser Methode wird die Ladung direkt mit dem Fahrzeug oder Container verbunden, beispielsweise durch das Befestigen einer Holzkiste oder eines Fahrzeugs auf einem Anhänger. Dazu werden Ketten oder Gurte an speziellen Verzurrpunkten befestigt. Diese Methode eignet sich gut für verpackte Güter wie Kisten, Paletten oder Container, sofern der Transporter bzw. das Zugfahrzeug und Anhänger entsprechend ausgerüstet sind. 

Sie kommt oft in Verbindung mit formschlüssiger Ladungssicherung zum Einsatz, wenn beispielsweise ein Fahrzeug abgeschleppt werden soll und auf den Schlepper gehoben wird. Das Fahrzeug wird einerseits durch Gurte oder Ketten gesichert, andererseits aber auch durch aufgestellte Klappen im Boden des Abschleppers am Wegrollen gehindert.

Kraftschluss Beispiele für den Kraftschluss in der Ladungssicherung

Kraftschluss: Vorschriften und Regelungen in der Ladungssicherung

In nahezu jedem Staat existieren gesetzliche Regelungen zur Ladungssicherung. Die Vorschriften zur kraftschlüssigen Ladungssicherung variieren je nach Land und Region, basieren jedoch alle auf ähnlichen Grundprinzipien. Es geht schließlich immer um die gleichen Ansprüche. Weder Ladung, Menschen noch der weitere Verkehr auf Straße, Schiene oder Wasserweg sollen zu Schaden kommen. Viele Vorschriften beziehen sich auch auf mögliche Umweltschäden, die durch eine korrekte Ladungssicherung verhindert werden sollen. In Deutschland müssen alle Verantwortlichen für die Ladung eine entsprechende Schulung absolvieren. Dazu gehören neben den theoretischen Inhalten viele praktische Übungen, Tipps und Formeln zur Berechnung, wie sie sich z.B. aus der VDI Richtlinie 2700 ff ergeben. Es werden eine Vielzahl von Seminaren und Kursen angeboten, auf denen man sich weiterbilden kann. Folgende Aspekte werden berücksichtigt und geschult:

  • Maximale Beladungsgrenzen
    Jedes Transportmittel hat eine maximale Zuladungsgrenze, die nicht überschritten werden darf. Diese Grenzen sind oft gesetzlich festgelegt und beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Ladung. Damit einher gehen die zulässigen Belastungswerte der Sicherungsmittel. Die Spanngurte, Ketten oder Seile müssen bestimmte Belastungswerte erfüllen, damit sie den erwarteten Kräften während des Transports standhalten.
  • Anforderungen an Sicherungsmittel
    Es gibt spezifische Anforderungen an die Materialqualität, die Kennzeichnung und die regelmäßige Überprüfung der Sicherungsmittel. Dazu gehören z.B. Angaben zur Zugkraft, zum Herstellungsdatum und zum Hersteller. In Deutschland müssen die Gurte, Endbeschläge und Ratschen stets der Europäischen Norm DIN EN 12195-2 entsprechen. Die Sicherungsmittel müssen regelmäßig auf Beschädigungen, Abnutzung oder andere Defekte überprüft und gegebenenfalls ersetzt werden.
  • Richtlinien zur korrekten Anwendung der Sicherungsmittel
    Sicherungsmittel müssen korrekt angebracht und verwendet werden. Dazu gehören Anweisungen zur richtigen Verteilung der Last, zur Anzahl der Sicherungsmittel, zu deren Anschlagpunkten und zur Spannung der Gurte oder Ketten. Es gibt Vorschriften zu den minimalen Reibungskoeffizienten zwischen Ladung und Ladefläche. Diese können durch den Einsatz von Antirutschmatten oder speziellen Belägen erreicht werden.
  • Berücksichtigung der zu erwartenden dynamische Kräfte während des Transports
    Die Sicherungsmethoden müssen so ausgelegt sein, dass sie den dynamischen Kräften während des Transports standhalten, einschließlich Bremsen, Beschleunigen und den Fliehkräften auf Kurvenfahrten. In der Schifffahrt kommt noch der Wellengang als vertikale Bewegungskraft hinzu. 
  • Schulung und Kompetenz des Personals
    Fahrer und Ladepersonal müssen in der korrekten Anwendung der Ladungssicherungs-Techniken geschult sein. In einigen Ländern sind spezielle Zertifizierungen oder Schulungen vorgeschrieben. Oft ist außerdem eine Dokumentation der Ladungssicherung erforderlich, die nachweist, dass die Ladung gemäß den Vorschriften gesichert wurde.

Zusammenfassung

Wir behandeln hier die Prinzipien und Anwendungen von kraftschlüssigen Verbindungen in der Ladungssicherung. Der Kraftschluss ist eine Verbindungstechnik, bei der Objekte durch physikalische Kräfte wie Reibung, Magnetismus oder Vakuum zusammengehalten werden. Die Stärke der Verbindung hängt von der einwirkenden Kraft ab. Der Beitrag erläutert die Hauptprinzipien des Kraftschlusses durch die Reibungskraft, Oberflächenbeschaffenheit und die Wirkung der Normalkraft über Druck und Spannung. Wir führen praktische Beispiele für den Einsatz des Kraftschlusses in der Ladungssicherung auf, einschließlich Niederzurren, direktem Verzurren und Reibschluss. Abschließend werden Vorschriften und Regelungen in der Ladungssicherung thematisiert, einschließlich der Anforderungen an Sicherungsmittel und die Schulung des Personals.

Kraftschluss Zusammenfassung

Oft gestellte Fragen zum Kraftschluss

Was ist Kraftschluss und wie unterscheidet er sich von anderen Verbindungstechniken?

Kraftschluss ist eine Verbindungstechnik, bei der Objekte durch physikalische Kräfte wie Reibung, Magnetismus oder Vakuum zusammengehalten werden. Im Gegensatz zu formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen, die durch geometrische Formen oder molekulare Bindungen (wie Schweißen oder Kleben) hergestellt werden, basiert der Kraftschluss auf der direkten Einwirkung von Kräften.

Welche Rolle spielt der Kraftschluss in der Ladungssicherung?

In der Ladungssicherung gewährleistet der Kraftschluss neben dem Formschluss, dass die Ladung während des Transports stabil und sicher bleibt. Dies wird durch Anwendung von Methoden wie Niederzurren, direktem Verzurren und Reibschluss erreicht.

Wie wird die Effektivität eines Kraftschlusses bestimmt?

Die Effektivität eines Kraftschlusses ergibt sich aus der Reibungskraft, der Oberflächenbeschaffenheit der Objekte, der angewendeten Druck- oder Spannungskräfte und der Art und Weise, wie die Objekte miteinander in Kontakt stehen. Eine wesentliche Rolle spielen dabei die Anforderungen durch die auftretenden Flieh- und Bremskräfte beim Transport.

Können Kraftschlussverbindungen leicht gelöst werden?

Im Gegensatz zu stoffschlüssigen Verbindungen können kraftschlüssige Verbindungen relativ einfach gelöst werden, sobald die angewendeten Kräfte nachlassen oder entfernt werden. Dieser Umstand ermöglicht erst eine schnelle und effiziente Be- und Entladung.

Welche gesetzlichen Vorschriften gibt es zur Ladungssicherung?

Die gesetzlichen Vorschriften zur Ladungssicherung beinhalten maximale Beladungsgrenzen, spezifische Anforderungen an die Qualität und Kennzeichnung der Sicherungsmittel, Richtlinien zur korrekten Anwendung der Sicherungsmittel und die Berücksichtigung der Dynamik auf dem Transport. In Deutschland sind Schulungen erforderlich, um sicherzustellen, dass Fahrer und Ladepersonal die Methoden der Ladungssicherung korrekt anwenden können.