Krachten bij slacklinen: belasting van fixatiepunten berekenen

1
Lengte van de slackline
m
2
Gewicht van de loper
kg
3
Doorhang bij belasting
m
4
Type slackline

Te verwachten krachten op de fixatiepunten:

kN bij statische belasting & kN bij dynamische belasting

Bij slacklinen werken enorme krachten op de fixatiepunten

Wie zich met slacklines bezighoudt, houdt zich noodzakelijkerwijs ook met natuurkunde bezig. Preciezer gezegd met de krachten die bij het opspannen van de lijn optreden.

Bij het opspannen van een slackline en het daarover lopen werken krachten in op het systeem in totaliteit, maar ook op onderdelen ervan in het bijzonder. Belangrijk is om te weten welke krachten er optreden. Je moet immers weten of individuele componenten het houden onder de optredende krachten en het systeem dus veilig is – of niet.

De breuklastwaarden staan weliswaar genoteerd op alle op de markt gangbare materialen, maar slechts weinigen weten welke krachten er bij gebruik van een slackline optreden en hoe je deze door verschillende hanteringen van de lijn kunt wijzigen.

Het vocabulaire: krachten en eenheden

Bij natuurkundige berekeningen moeten we vooraf altijd de begrippen definiëren en beschrijven.

Wat zijn krachten?

Bij slacklinen worden de krachten in kilonewton (kN) of soms ook in decanewton (daN) opgegeven.

Vaak hebben niet-natuurkundigen geen idee van hoe groot een newton is, om nog maar te zwijgen van een notie van kN. Als geliefd voorbeeld dient hier de chocoladereep: til je een reep van 100 g op, dan werkt op de dragende hand een kracht van 1 N. Rekenen we dit door naar een slackliner van 80 kg, dan werkt er op de slackline 0,8 kN.

Massa en krachten (waarden afgerond)
Massa Krachten
1 kg 10 N = 1 daN = 0,01 kN
10 kg 100 N = 10 daN = 0,1 kN
100 kg 1000 N = 100 daN = 1 kN
1000 kg 10 000 N = 1000 daN = 10 kN

Breuklast vs. draagvermogen

Aangezien het slacklinen zich – grof genomen – uit de klimsport ontwikkeld heeft, gebruikt men hier graag materialen en termen waarmee de klimmer bekend zou moeten zijn. Is een product echter afkomstig uit de industrie of bouwmarkt, dan heerst er nogal eens verwarring. Vaak is dit terug te voeren op de termen draagvermogen en breukvastheid/breuksterkte.

In de bergsport hebben de opgaven van de sterkte van materialen altijd betrekking op de breuklast, dus de belasting waaronder het materiaal 'breekt'. Industriële producten vermelden daarentegen het draagvermogen, oftewel de toelaatbare belasting bij gebruik. Deze waarde ligt ver onder de breuklast. Hierdoor gebeurt het dat de dunnere slinge uit de klimsport een breuklast van 22 kN (2,2 t) bezit en de aanzienlijk dikkere industriële slinges een draagvermogen van 500 kg (5 kN) vermelden.

De veiligheidsfactor geeft bij industriële producten aan hoeveel maal groter de breuklast is tegenover het draagvermogen. Een industriële slinge met veiligheidsfactor 7 en een draagvermogen van 500 kg bezit zodoende een breuklast van 3500 kg, dus 35 kN. Deze waarde is aanmerkelijk hoger dan die van de dunne Dyneema-slinge.

Welke krachten werken er bij slacklinen?

In een slacklinesysteem oefent echter niet alleen de slacker door zijn massa kracht uit. Hier komt nog de kracht bij die je in het spannen van de line gestoken hebt. Deze noem je de voorspanning of spankracht. Een andere belangrijke factor zijn de reactiekrachten die door de beweging van de slackliner in het systeem ontstaan wanneer de band door diens gewicht uitrekt en een hoek maakt.

Krachten bij doorhangen: de hoek doet 't 'm

Bepalend voor de krachten in een slacklinesysteem is de doorhang van de lijn in verhouding tot de lengte. Hier geldt: hoe kleiner de hoek die zich op het fixatiepunt vormt tussen de rechte (onbelaste) line en de schuine (belaste) line, in verhouding tot de lengte van de line, hoe groter de belasting op de fixatiepunten.

Gaan we ervan uit dat de slackliner rustig en in het midden op de line staat, dan komen de berekende waarden tamelijk exact overeen met de gemeten waarden. Hieruit volgt dat we op basis van de lengte, doorhang (of hoeken) en het gewicht van de slackliner een uitspraak over de optredende krachten kunnen doen.

Slackline-natuurkunde – doorhangen en hoek
De krachten hangen af van de doorhang (D) of de hoeken α en β van de belaste slackline

Overigens zijn de optredende krachten het grootst bij een belasting in het midden. Om deze reden wordt altijd naar deze situatie gekeken.

Doorhang en krachten op de fixatiepunten (Bron: ' Slackline' van Fritz Miller & Daniel Mauser)
α β Doorhang (D) van een 10 m line Veelvoud van de last op fixatiepunten Kracht op fixatiepunt met een persoon van 80 kg
0,5° 179° 0,04 m 57,3 45,8 kN
178° 0,09 m 28,6 22,9 kN
1,5° 177° 0,13 m 19,1 15,3 kN
176° 0,17 m 14,3 11,4 kN
2,5° 175° 0,22 m 11,5 9,2 kN
170° 0,44 m 5,7 4,7 kN
7,5° 165° 0,66 m 3,8 3,0 kN
10° 160° 0,88 m 2,9 2,3 kN
15° 150° 1,34 m 1,9 1,5 kN
20° 140° 1,82 m 1,5 1,2 kN
25° 130° 2,33 m 1,2 1,0 kN
30° 120° 2,89 m 1,0 0,8 kN

De formule

Al in 2006 heeft het veiligheidsonderzoek van de DAV de inzichten over krachten bij slacklinen in een formule gegoten. Hiermee bereken je snel en ongecompliceerd de krachten in een systeem. Omdat in een slacklinesysteem het zwakke punt bijna altijd bij de fixatiepunten of de bevestiging van de band ligt, spreekt men in de regel over de krachten die op deze plaatsen optreden (' fixatiepuntbelasting').

F = (L x G) / (D x 400)

F = kracht op de fixatiepunten (in kN); L = lengte van de slackline (in m)
D = doorhang bij belasting (in m); G = gewicht van de loper (in kg)

Dynamische belastingen

Tot dusver zijn we uitgegaan van een statische belasting – de slackliner staat. Omdat de slackliner zich echter normaal gesproken voortdurend beweegt, nog eens op de line wipt of als gevorderde ook springt, moet er ook rekening worden gehouden met de dynamische belastingen. In welke mate de reactiekrachten bij dynamische belastingen toenemen, hangt van de spankracht van de line af. Hier twee voorbeelden, die het verschil verduidelijken.

Een eerder korte line is met een spankracht van ca. 1k N relatief los gespannen. Wordt de line belast door een persoon, dan nemen de krachten op de fixatiepunten toe. Begint de loper te wippen, dan kunnen er krachten van 5-6 kN bereikt worden.

Een line van 8 m is met 6 kN tamelijk hard gespannen, bijv. wanneer deze als jumpline wordt gebruikt. Als de slackliner op de lijn staat, stijgen de waarden maximaal met 1 kN. Door sprongen kunnen de reactiekrachten echter waarden van 9-11 kN bereiken.

Richtwaarden voor de toename van reactiekrachten:

  • Op de gangbare slacklines nemen de reactiekrachten in het systeem met ca. factor 1,5 toe.
  • Bij jumplinen en op zwak gespannen lines stijgen de krachten met een factor 1,5-2.
  • Bij longlines is de krachttoename bij dynamische belastingen daarentegen minimaal en niet relevant voor de praktijk.

Ervaringen uit de praktijk

Berekeningen werken het beste als we ze met ervaringen en gemeten waarden combineren. Daarom geven we je hier een aantal ervaringswaarden mee:

  • Correcte 'slack' lines, d.w.z. lijnen die met weinig spankracht zijn gespannen, wekken geen noemenswaardige krachten op.
  • Gebruik je bij het opbouwen van medium longlines (spankracht < 10 kN) en gebruikelijke Jumplines gangbare uitrusting, dan hoef je je eigenlijk geen zorgen te maken over de optredende krachten.
  • Bij gangbare slackline-materialen worden kritieke waarden eigenlijk alleen bereikt wanneer lines zeer kort en zeer hard gespannen worden en dan moeten er ook nog eens meer personen op wippen.
  • Met longlines treden de grootste krachten op bij het spannen van de line.

Fritz Miller en Daniel Mauser hebben voor hun boek ' Slackline' de moeite genomen om krachten in uiteenlopende slacklinesystemen te meten. Welwillend hebben ze ons toestemming gegeven om hier de meetresultaten te publiceren:

De meetwaarden downloaden als pdf

Bevestiging van de slackline aan bomen

In de meeste gevallen dienen bomen als fixatiepunten. Hier moeten we er aan de ene kant op letten dat de uitgekozen bomen sterk genoeg zijn om stand te houden onder de optredende belastingen. Aan de andere kant moeten we bedenken dat schade aan bomen niet zo gemakkelijk ongedaan te maken is, bijv. bij gebroken materiaal. Met name wordt de schors van vaak voor slacklinen gebruikte bomen in parken sterk belast. Hier dient hoe dan ook een boombescherming onder de fixatie gelegd te worden. Tegelijkertijd is het raadzaam om systemen te gebruiken die enerzijds weinig tegen de boom 'schurken' en anderzijds de kracht over zo'n groot mogelijk vlak verdelen.

Staan er geen geschikte bomen ter beschikking, dan kunnen slacklines ook met alternatieve bevestigingen worden gespannen. Voorbeelden hiervan zijn bodemankers, dragende elementen van bouwwerken of in hallen of ook complete slacklineframes.

€ 5 onmiddellijk
Voor je volgende bestelling
Nee, dank u.

Houd er a.u.b. rekening mee dat we op onze website cookies inzetten om je gebruikservaring te verbeteren. Wanneer je op de website verdersurft, ga je akkoord met het gebruik van cookies.