Unsere Ladung müssen wir sichern, damit sie bei der Fahrt oder bei Unfällen (oder sogar bei Stillstand des Fahrzeugs) nicht verrutschen, umfallen oder hin- und her rollen kann. So sagt es das Gesetz.
Die Ladungssicherung ist also eine physikalische Angelegenheit: Wir müssen Kraft aufwenden, um unsere Ladung fest in ihrer Position zu halten.
Eigentlich hat unsere Ladung kein innewohnendes Bedürfnis, sich zu bewegen. Körper sind träge und wehren sich grundlegend gegen eine Änderung ihres augenblicklichen Bewegungszustands. Vielleicht erinnern Sie sich noch an das erste Newtonsche Gesetz aus der Schulzeit, das oft auch als „Trägheitsprinzip“ bezeichnet wird:
„Jeder Körper beharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit, wenn der Körper nicht durch einwirkende Kräfte gezwungen wird, seinen Zustand zu ändern.„
Wir möchten, dass unsere Ladung im Zustand der Ruhe bleibt. Es sind also die auf die Ladung einwirkenden Kräfte, denen wir Aufmerksamkeit schenken müssen.
Was ist eine physikalische Kraft?
Man erkennt das Wirken einer Kraft an der Änderung der Geschwindigkeit (Zunahme oder Abnahme) des Körpers, auf den die Kraft wirkt. Man erkennt das Wirken einer Kraft ebenso an der Änderung der Geschwindigkeitsrichtung des Körpers, auf den die Kraft wirkt.
Nach dem bereits erwähnten berühmten englischen Forscher und Philosophen Isaac Newton gilt: Kraft = Masse * Beschleunigung. In den richtigen physikalischen Größen ausgedrückt:
F = m * a
Welche Kräfte sind beim Fahren eigentlich im Spiel? Welche Kräfte wirken auf die Ladung?
1. Gewichtskraft
Als Basis brauchen wir zuerst ein Verständnis für die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft einer Ladung drückt die Ladung aufgrund der Erdanziehungskraft auf die Ladefläche. Die Erdanziehung wird auch als Erdbeschleunigung bezeichnet und hat auf der Erde im Mittel den Wert 9,81 m/s². Die Erdbeschleunigung wird mit dem kleinen Buchstaben g abgekürzt.
Die Gewichtskraft errechnet sich durch Masse * Erdanziehungskraft. Sie wird in der Einheit N (Newton) oder auch oft daN (DekaNewton) angegeben.
FG = m * g
Übrigens: Umgangssprachlich wird oft vom „Gewicht“ gesprochen, ohne dass klar ist, ob die Masse oder die Gewichtskraft gemeint ist. Die Masse ist ein Maß dafür, wie stark ein Körper sich Beschleunigungen widersetzt (Trägheit). Die Gewichtskraft aber beschreibt, wie stark ein Körper von der Erde oder dem Himmelskörper, auf dem er sich befindet, angezogen wird.
Die Masse ist also eine dem Körper innewohnende Eigenschaft, während die Gewichtskraft das Ergebnis eines äußeren Einflusses auf den Körper ist.
2. Trägheitskraft
Von der Trägheit haben Sie oben schon gelesen. Die Ladung hat aufgrund der Massenträgheit das Bestreben, in ihrem vorhandenen Zustand zu beharren. Gerät Ladung hingegen in Bewegung, so verläuft diese (im Gegensatz zur Ruhe) nicht mehr gleichförmig und geradlinig. Diese Veränderung des Bewegungszustandes wird in der Physik als Beschleunigung bezeichnet. Die Trägheitskraft ist demnach die Kraft, die die Bewegung des Körpers in einem beschleunigten Bezugssystem beschreibt. Die Trägheitskraft wirkt stets entgegen der Beschleunigung.
Ein Beispiel, das Sie bestimmt aus Ihrem Alltag kennen, ist die Situation, dass Sie in einem anfahrenden Bus stehen. Der Bus beschleunigt nach vorne, Sie werden nach hinten (also entgegen der Richtung der Beschleunigung) gedrückt. Was Sie hier spüren, ist Ihre Trägheitskraft.
Bewegt sich nun Ihr Fahrzeug bzw. durchläuft verschiedene Manöver, so ergeben sich beim Fahren also Trägheitskräfte, die auf die Ladung wirken. „Massenkraft“, „Massenträgheitskraft“ und „Trägheitskraft“ werden synonym verwendet.
Für die wirkenden Kräfte beim Fahren gibt es vielerlei weitere Bezeichnungen. Die meisten wirkenden Kräfte sind Formen der Trägheitskraft, bspw. die Kraft beim Anfahren bzw. Abbremsen oder die Fliehkraft (Zentrifugalkraft) bei Kurvenfahrten. Wir gehen weiter folgend gesondert auf jede dieser Kräfte ein.
2.1 Kräfte in Fahrtrichtung
Bei einer (Voll-)Bremsung des Fahrzeugs wirken maximale Beschleunigungskräfte auf die Ladung in Fahrtrichtung. Das Fahrzeug bremst zwar, die Ladung wird allerdings dabei nach vorne beschleunigt. Die Trägheitskraft wirkt auf die Ladung also nach vorne. Außerdem neigt sich die Ladefläche in der Federung ein wenig, was das Rutschen der Ladung nach vorne zusätzlich begünstigt.
In Längsrichtung nach vorne (aus Bremsvorgängen oder bei Talfahrt) wirkt das 0,8-fache der Gewichtskraft der Ladung (z.B. bei einer 10 t-Ladung immerhin 8 t), also 80 % des Ladungsgewichts.
Was bedeutet das für uns? Dass die Ladung gegen eine Längskraft nach vorne von mindestens 80 % ihres Gewichts gesichert werden muss. Dies gilt übrigens ganz unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit.
Bei einem Ladungsgewicht von bspw. 10 t müssen also 8 t, ergo 8000 daN nach vorne hin abgesichert sein.
2.2 Kräfte entgegen der Fahrtrichtung
Bei Steigungen, beim Anfahren oder Zurückrollen/Rückwärtsfahren des Fahrzeugs und Bremsen wirken die größten Beschleunigungskräfte auf die Ladung entgegen der Fahrtrichtung. Das Fahrzeug beschleunigt zwar nach vorne, die Ladung allerdings wird dadurch nach hinten beschleunigt. Die Trägheitskraft wirkt auf die Ladung also nach hinten.
Die Trägheitskräfte nach hinten sind etwas weniger stark als jene nach vorne. Sie werden nach aktuellen Richtlinien und Normen mit 50 % des Ladungsgewichts angenommen.
Was bedeutet das für uns? In Längsrichtung nach hinten wirkt das 0,5-fache der Gewichtskraft der Ladung (z.B. bei einer 10 t-Ladung also 5 t). Die Ladung muss gegen eine Kraft nach hinten von mindestens 50 % ihres Gewichts gesichert werden.
Bei einem Ladungsgewicht von bspw. 10 t müssen also 5 t, ergo 5000 daN nach hinten hin abgesichert werden.
2.3 Senkrechte Kräfte
Als senkrechte Kraft nach unten hin wirkt die bereits angesprochene Gewichtskraft zum Erdmittelpunkt hin. Durch Fahrbahnunebenheiten wie Schlaglöcher können aber senkrechte Stöße auftreten. Sie haben ein Springen der Ladung zufolge. Es wirkt also in diesem Fall eine senkrechte Kraft nach oben hin auf die Ladung. Diese Kräfte verringern kurzzeitig und häufig hintereinander das Gewicht (und damit auch die Reibung, zu der wir später noch kommen) der Ladung. So können diese Kräfte dazu führen, dass ungesicherte Ladung sich bewegt oder sogar abhebt.
2.4 Fliehkraft
Bei Kurvenfahrten, Ausweichmanövern oder auch Spurwechsel entstehen und wirken Fliehkräfte zur Seite auf die Ladung, die ein Querrutschen der Ladung verursachen können.
Es handelt sich hierbei auch um Trägheitskräfte, die aber auch als Fliehkräfte oder Zentrifugalkräfte bezeichnet werden.
In Kurven ändert sich eigentlich nicht unbedingt der Betrag der Geschwindigkeit (wie das beim Bremsen oder Anfahren der Fall ist), sondern ihre Richtung. Bei einer Kurvenfahrt ist die Ladung eigentlich bestrebt, ihre ursprüngliche Bewegungsrichtung (geradeaus) beizubehalten. Die Trägheit der Ladung äußert sich dann in Form der Fliehkraft, denn die Ladung will aus der Kurve fliehen und sich geradeaus weiter fortbewegen.
Die Größe der Fliehkraft ist vom Radius der Kurve und auch von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Wichtig: Eine Verdoppelung der Geschwindigkeit vervierfacht die Fliehkraft.
F = m * (v2/r)
Aufgrund der Federung des Fahrzeugs neigt sich außerdem die Ladefläche etwas nach außen, die Ladefläche hat also Wankschwingungen. Die Fliehkräfte können bis zu 50 % des Ladungsgewichts betragen und dieser Wert gilt auch weitläufig als Richtlinie.
Was bedeutet das für uns? In Querrichtung wirkt also das 0,5-fache der Gewichtskraft der Ladung (bei einer 10 t-Ladung ergo 5 t). Bei Ladegütern, die kippgefährdet sind, wirken höhere Kräfte. Die Ladung muss gegen eine Kraft zur Seite von mindestens 50 % ihres Gewichts gesichert werden.
Bei einem Ladungsgewicht von bspw. 10 t müssen also 5 t, ergo 5000 daN zu den Seiten hin abgesichert werden.
Die Kräfte der Ladungssicherung
All diese ausgelösten Trägheitskräfte machen Ladungssicherung notwendig. Und da die Trägheitskräfte proportional zur Masse der Ladung ansteigen, ist es nicht korrekt, wenn man annimmt, dass sehr schwere Ladung gar nicht gesichert werden müsste, sondern von selbst liegen bliebe. Schwerere Ladung muss also stärker gesichert werden als leichte Ladung.
Wenn es um die Ladungssicherung geht, helfen uns zwei Kräfte.
1. Reibungskraft
Die Reibungskraft ist eine Kraft, welche zwischen Objekt und Unterlage auftritt und einer Verschiebung der Ladung entgegen wirkt. Sie unterstützt uns somit bei der Ladungssicherung. Je rauer eine Oberfläche, desto stärker kann die Reibungskraft wirken (daher gibt es Antirutschmatten).
Die Reibung ist eine passive Kraft, das bedeutet: Im Ruhezustand ist keine Reibung vorhanden. Sobald eine äußere Kraft beginnt, auf die Ladung einzuwirken, wirkt die sogenannte Haftreibung als Gegenkraft.
Wird der Höchstwert dieser Haftreibung erreicht und überschritten, beginnt die Ladung sich zu verschieben. Ab diesem Punkt wirkt die sogenannte Gleitreibung. Sie wirkt verzögernd auf die Bewegung der Ladung.
Wirkt also eine äußere Kraft auf die Ladung ein, wie bspw. die Fliehkraft, so muss die Fliehkraft erst größer werden als die Reibungskraft, um die Ladung schlussendlich in Bewegung zu setzen. Die Reibung hält die Ladung in ihrer Position, bis die von außen wirkende Kraft die Reibungskraft übersteigt.
Reibungskräfte werden physikalisch durch den Reibbeiwert µ ausgedrückt, der wiederum von den beteiligten Materialien, dem Gewicht und weiteren Faktoren abhängt.
2. Sicherungskraft
Was die Reibungskraft alleine nicht kann, muss die Sicherungskraft ergänzen. Die Sicherungskraft wirkt den Trägheitskräften entgegen und sichert die Ladung gegen Verrutschen. Die Sicherungs- bzw. Rückhaltekräfte müssen immer größer sein als die entstehenden Kräfte auf die Ladung. Diese Kraft wird von Ladungssicherungsmaßnahmen aufgebracht.
Sie ist die Kraft, die von den Sicherungsmitteln aufgenommen werden muss, um die Ladung form- oder kraftschlüssig zu sichern. Hierfür sind bspw. unsere Produkte da: Transportboxen, Zurrgurte, Ladeflächenteiler, das Ladungssicherungsnetz und mehr, welche Sie bei uns im Shop finden.
Die nötige Sicherungskraft errechnet sich aus der Trägheitskraft minus der Reibungskraft.
F = FT – FR
Wie Sie Ihre Ladung richtig sichern und worauf Sie achten müssen, lesen Sie in unseren umfangreichen Beiträgen dazu.
Wir wünschen wie immer eine gute Fahrt!
Ihr LogicLine Team
