Montarea ancorelor mecanice
Ancorele mecanice folosite pentru amenajarea traseelor de escaladă se montează în găuri făcute în stâncă și funcționează prin expandarea radială a unei piese (de regulă, un colier sau o teacă tubulară), cu ajutorul unei pene tronconice, prin acțiunea unui șurub. Forțele exercitate de aceasta asupra pereților găurii mobilizează forțele de frecare care se opun smulgerii ancorei.
Montarea ancorelor mecanice este mult mai simplă și mai rapidă decât a celor chimice, corectitudinea montajului este relativ ușor de verificat, iar ancorele pot fi folosite imediat după montare.
Din cauza forțelor mari pe care le exercită asupra rocii din jurul lor, ancorele mecanice pot fi folosite doar în stâncă sănătoasă și compactă, cu rezistență mare la compresiune.
Tipuri de ancore mecanice
Modelul de ancoră mecanică cel mai frecvent folosit în Europa este cel cu colier expandabil, care este format dintr-un bolț al cărui capăt interior are forma unui trunchi de con cu baza mare spre fundul găurii, pe care este montat un colier din tablă, prevăzut cu niște muchii care îi măresc aderența la pereții găurii, blocându-l în poziția în care a fost bătut. Urechea de asigurare se fixează pe bolț o cu o piuliță, a cărei strângere trage porțiunea tronconică a bolțului în interiorul colierului staționar, producând expandarea acestuia și blocarea ansamblului în gaură.
Diametrul minim al bolțurilor de acest tip folosite pentru punctele de asigurare din traseele de escaladă este de 10 mm, iar lungimile acestora variază în funcție de calitatea rocii în care sunt montate (cel mai frecvent se folosesc bolțuri M10 sau M12, cu lungimi cuprinse între 90 mm și 130 mm).
Ancoră mecanică cu colier expandabil produsă de Fixe Hardware
Un alt model de ancoră mecanică este cel cunoscut în America drept „Powers 5-piece bolt” sau „PowerBolt” și comercializat la noi sub numele „conexpand” (fotografia de mai jos). La această ancoră, o teacă tubulară despicată în patru la un capăt este expandată prin acțiunea unui șurub, care trage în interiorul ei un con prevăzut cu filet interior (conul funcționează ca o piuliță), ceea ce fixează ansamblul în gaura făcută în stâncă. Deși acest tip de ancoră este recomandat în S.U.A. de A.S.C.A. (American Safe Climbing Association), în Europa pare să fie folosit foarte puțin, de regulă fiind preferate ancorele cu colier de expansiune descrise mai sus, care sunt ceva mai ieftine și care necesită diametre mai mici ale găurilor. (Personal, nu știu niciun model de acest tip care să fie fabricat de vreunul dintre producătorii reputați de ancore pentru amenajarea traseelor de cățărare din Europa).
Ancoră mecanică „conexpand” (Powers 5-piece bolt)
De asemenea, firma Fixe Hardware a produs pentru o vreme (până prin 2013) un model de ancoră mecanică numit Triplex, care în principiu, era o combinație a celor două modele de mai sus. La fel ca PowerBolt, ancora avea o teacă tubulară despicată la un capăt prin care trecea un șurub, dar la fel ca la bolțul cu colier expandabil, șurubul avea o terminație tronconică în interiorul găurii, care avansa în teacă prin strângerea piuliței. Construcția ancorei permitea recuperarea ei, fie pentru înlocuire, fie pentru eliminare atunci când nu mai era necesară. (Această particularitate era folosită din plin în marketingul produsului, dar atunci când am folosit modelul pentru niște ancore de lucru provizorii, după două sau trei utilizări, ancorele nu au mai putut fi scoase).
Ancoră mecanică Fixe Triplex
Urechile de asigurare pentru ancorele mecanice sunt cel mai adesea ștanțate din tablă de cel puțin 3 mm grosime, dar există și modele confecționate prin alte metode.
Toate urechile trebuie să aibă o gaură pentru fixarea pe bolț, care trebuie să aibă același diametru ca acesta și una mai largă (sau un inel pentru asigurare) care se dimensionează astfel încât să permită (cel puțin) trecerea concomitentă a două tije cu diametre de 15 mm și respectiv 11 mm (conform standardului UIAA 123).
Diferite modele de urechi de asigurare fabricate de firma grecească Lappas Climbing
Condiții de calitate pentru ancorele mecanice
Toate componentele ancorelor mecanice folosite pentru echiparea traseelor de escaladă pe stâncă din zonele în care nu există pericol de fisurare prin coroziune sub tensiune (adică toate zonele din România) trebuie să fie confecționate cel puțin din oțel inoxidabil A4/AISI 316, iar caracteristicile geometrice, mecanice și de rezistență la coroziune ale acestora trebuie să fie garantate de producători conform normelor UIAA123/EN-959.
Este interzisă folosirea ancorelor mecanice fabricate din materiale din clasa a 3-a de rezistență la coroziune (de exemplu, oțeluri galvanizate) pentru amenajarea traseelor de cățărare pe stâncă!
Chiar dacă ancorele respective sunt produse de firme reputate, care garantează proprietățile lor mecanice, mai devreme sau mai târziu, acestea vor rugini și vor trebui schimbate. Pe stâncă, aceste materiale pot fi folosite cel mult pentru amenajarea ancorelor provizorii necesare pentru acces, dirijarea corzilor sau poziționare în timpul amenajării traseelor, urmând ca apoi să fie eliminate.
Pentru echiparea traseelor nu vor fi folosite modelele de bolțuri industriale fără certificări pentru cățărare (cum sunt cele disponibile frecvent în magazinele de feronerie), chiar dacă sunt confecționate din inox!
Cu toate că seamănă cu cele „de firmă”, acestea s-ar putea să nu aibă nici metalul potrivit (există multe feluri de „inox”...), nici tratamentele termice și chimice care să le confere proprietățile necesare. De asemenea, sarcinile pentru care sunt garantate bolțurile respective (dacă sunt...) ar putea fi mult mai mici decât cele impuse de normele pentru ancorele din traseele de cățărare.
Este strict interzisă utilizarea combinațiilor de metale diferite în același ansamblu! Toate componentele unei ancore mecanice trebuie să fie fabricate din același metal (i.e. oțel inoxidabil A4/AISI 316 sau 316L).
În anumite condiții de mediu (umezeală, prezența unor substanțe chimice care se pot constitui în electroliți etc.), interacțiunea metalelor cu compoziție diferită (de exemplu, bolț și piuliță din oțel zincat și ureche din inox, cum sunt cele din fotografia alăturată) determină apariția fenomenului de coroziune galvanică*, iar acesta accelerează degradarea ancorei.
* Coroziunea galvanică este un proces electrochimic care se produce atunci când două metale diferite sunt puse în contact în prezența unui electrolit. Între acestea apare o diferență de potențial electric care duce la corodarea mult mai rapidă decât ar fi normal a metalului mai puțin „nobil”, care formează anodul.
Modalități de cedare a ancorelor mecanice
Ancorele mecanice pot ceda prin ruperea bolțului sau prin cedarea stâncii prin spargere sau prin sfărâmarea locală a pereților găurilor (în funcție de rezistența la compresiune a rocii), iar înțelegerea acestor fenomene ajută la prevenirea greșelilor care pot apărea la montaj.
Ancore montate în roci cu rezistența medie-mare la compresiune
unui con de rocă din jurul găurii
- Ruperea bolțului se poate produce fie la fața stâncii, atunci când solicitările radiale depășesc rezistența la forfecare a tijei, fie în zona filetului sau în cea cu cea mai mică secțiune a conului de expandare, atunci când solicitările axiale depășesc rezistența la întindere a materialului.
- Cedarea stâncii se produce de regulă prin spargerea unui con de rocă din jurul ancorei, care are vârful în zona de la fundul găurii în care colierul expandabil presează pe pereți (diagrama alăturată). Încărcarea la care se produce acest tip de cedare este proporțională cu adâncimea găurii (i.e. cu lungimea bolțului), deci în roci mai slabe (dar totuși adecvate pentru montarea ancorelor mecanice!), trebuie folosite bolțuri mai lungi.
Dacă bolțurile folosite sunt conforme cu standardele, iar ancorele sunt montate în roci cu rezistență adecvată, cele două moduri de cedare descrise mai sus apar doar la testele de laborator, sub încărcări mai mari decât cele normate.
În condiții reale, este puțin probabil ca ruperea să fie cauzată de forțele care apar în cazul căderilor în coardă din cățărare și se poate produce cel mult din cauza unor greșeli de montaj (de exemplu, strângerea excesivă a piuliței sau montarea ancorei într-o poziție defavorabilă) sau din cauza corodării bolțului în medii cu agresivitate chimică ridicată (de exemplu, în falezele marine).
Pericolul ancorelor mecanice montate în roci slabe
Dacă roca are rezistență mică la compresiune, expandarea colierului prin efectul forței de tracțiune aplicat asupra tijei poate produce sfărâmarea locală a rocii din jurul lui, ceea ce permite lărgirea colierului și alunecarea acestuia de pe conul bolțului. De asemenea, în rocile foarte slabe, bolțul se poate smulge din gaură sub solicitări relativ mici, lăsând pe pereții acesteia niște caneluri săpate de proeminențele colierului de expansiune (motiv pentru care, o ancoră mecanică nu are ce căuta într-o asemenea rocă!).
Același mod de cedare poate apărea și dacă diametrul găurii este ceva mai mare decât cel al bolțului (de exemplu, din cauza găuririi deficitare sau a folosirii unui burghiu de calitate slabă), permițând totuși inițierea expandării colierului, dar și deformarea lui peste limita la care acesta se blochează pe con. În aceste condiții, un bolț care pare solid la prima vedere s-ar putea smulge la forțe de tracțiune mult mai mici decât cele care apar frecvent în cățărare.
Din cauza probabilității extrem de ridicate a cedării lor catastrofale în modurile descrise mai sus, în rocile care au rezistență mică la compresiune nu se vor folosi ancore mecanice, ci doar ancore chimice de lungimi adecvate, care în acest caz sunt mult mai sigure.
Echiparea traseelor cu ancore mecanice
Pentru montare, ancora complet asamblată (bolț, ureche, șaibă, piuliță) se bate încet în gaură până când intră complet. Piulița trebuie să fie puțin înșurubată, astfel încât ciocanul să lovească doar în capătul bolțului!
În anumite tipuri de rocă mai casantă, zona superficială din jurul găurii se poate fărâmița la baterea tijei, căpătând aspectul unui crater conic. Acest lucru este greu de observat, pentru că urechea acoperă zona respectivă, așa că înainte de strângerea ancorei trebuie verificată marginea găurii. Dacă este nevoie, se ajustează suprafața cu vârful ciocanului sau folosind o daltă, pentru a asigura contactul integral al urechii pe stâncă, apoi se continuă montajul.
După ce ansamblul a fost introdus complet în gaură, se orientează urechea ancorei pe direcția solicitărilor, apoi se strânge piulița folosind o forță moderată. După două-trei ture ale piuliței, expandarea colierului trebuie să se facă simțită prin creșterea rezistenței la strângere.
Cea mai sigură metodă pentru orientarea corectă a urechii ancorei pe direcția solicitărilor este să prinzi în ea o buclă de asigurare pe care să o tensionezi pe verticală înainte de strângerea piuliței.
Strângerea excesivă a piuliței poate provoca deteriorarea ancorei! Din această cauză, se recomandă folosirea unei chei dinamometrice (imaginea de mai jos) cel puțin în faza finală de strângere a piuliței. Aceasta trebuie să fie calibrată, iar momentul de strângere va fi cel recomandat de fabricantul ancorei (verifică instrucțiunile de montaj!).
Cheie dinamometrică de 10-60 Nm
Procedura de amenajare a unui traseu cu ancore mecanice
După identificarea și marcarea pozițiilor topului și punctelor de asigurare din traseu, dacă ai ales să folosești ancore mecanice, poți să treci direct la montarea lor, coborând în rapel pe linia aleasă: după ce faci o gaură în poziția marcată pe stâncă, o cureți foarte bine, apoi montezi ancora și mergi mai departe, repetând operațiunea până la finalizarea echipării. Procedând în acest fel, la nevoie, ancorele deja montate pot fi folosite imediat pentru dirijarea corzii de lucru, pentru a te menține pe linia traseului și pentru a te apropia de perete.
Pentru că ancorele mecanice pot fi folosite pentru asigurare imediat după montarea lor, acestea pot fi instalate și în cazul unei amenajări „de jos în sus” a unui traseu, dacă roca este adecvată (spre deosebire de ancorele chimice, care au nevoie de un interval de timp destul de mare până când rășina cu care sunt fixate atinge rezistența necesară).
Dacă simți nevoia unui sistem antifurt pentru ancorele accesibile de la sol din zonele circulate, poți pune pe bolț o picătură de adeziv pentru blocarea filetelor (de exemplu, Loctite 270), după care strângi piulița, iar după cca. 24 de ore de la montare, aceasta nu mai poate fi desfăcută decât prin încălzire la 300 °C.
Greșeli posibile în timpul montării unei ancore mecanice
1. Deteriorarea piuliței și/sau a filetului bolțului
Cauze probabile: lovirea cu ciocanul a piuliței sau a filetului tijei.
Consecințe: piulița nu mai poate fi strânsă sau este deteriorată și nu mai asigură o fixare corespunzătoare a urechii, ceea ce înseamnă că ancora este compromisă.
Prevenire: înainte de baterea bolțului, trebuie să înșurubezi piulița până când zona mai subțire și fără filet a tijei în care se bate cu ciocanul devine vizibilă în întregime. În timpul baterii tijei în gaură, piulița se poate deșuruba din cauza vibrațiilor, așa că este posibil ca din când în când să trebuiască să o înșurubezi la loc, pentru a elibera capătul de batere. De asemenea, înainte de baterea bolțului, asigură-te că te afli la înălțimea potrivită și ai o poziție stabilă din care să poți lovi cu precizie cu ciocanul.
Soluții pentru reparare: poți încerca să forțezi ancora până la rupere cu o rangă, făcând pârghie sub urechea de asigurare, în speranța că cedarea se va produce în zona cea mai subțire a conului de expansiune, în dreptul colierului (puțin probabil...). În acest caz, capătul rămas se bate cu un dorn de 8 mm în fundul găurii, apoi în aceeași gaură, ajustată la diametrul necesar, vei monta o ancoră chimică de min. 90 mm lungime. Dacă nu reușești, iar piulița este blocată, singura soluție este să recuperezi urechea prin tăierea bolțului cu o pânză de bomfaier strecurată între piuliță și ureche, apoi îl înfunzi cu un dorn, astupi gaura și faci alta la o distanță sigură față de prima.
2. Ruperea ancorei în timpul strângerii
Cauze probabile: Strângerea excesiva a piuliței sau folosirea unor materiale de proastă calitate.
Consecințe: dacă nu reușești aplicarea soluțiilor recomandate mai jos, ancora este compromisă și trebuie să cauți un loc pentru montarea unei alte ancore.
Prevenire: folosește o cheie dinamometrică și respectă specificațiilor producătorului de ancore în privința momentului de strângere. Folosește materiale de bună calitate, cu rezistență garantată de fabricant.
Soluții pentru reparare: Dacă ruperea s-a produs în zona îngustată de la începutul conului, capătul rămas în gaură se poate bate cu un dorn de 8 mm în fundul găurii, apoi verifici dacă în aceeași gaură ajustată la diametrul necesar se poate monta o ancoră chimică cu lungimea de 90 mm. (După ruperea tijei, este posibil ca gaura să fie prea deteriorată pentru montarea unei alte ancore mecanice). Dacă spațiul rămas nu permite montarea unei alte ancore, singura soluție este să astupi gaura cu rășină și să faci o altă gaură la cel puțin 20 cm de prima.
3. În timpul strângerii piuliței, capătul șurubului depășește piulița cu 1-1,5 cm fără să se poată atinge momentul de strângere recomandat de producător (în general, 40-50 Nm)
Cauze probabile: gaura nu a fost curățată suficient, iar praful rămas împiedică aderența colierului la pereții găurii și implicit, expandarea acestuia. Roca are rezistență mică la compresiune și se sfărâmă în zona în care expandează colierul bolțului. Gaura a fost ovalizată sau lărgită în timpul găuririi.
Consecințe: ancora este compromisă, pentru că cel mai probabil, rezistența ei axială (la smulgere) este insuficientă.
Prevenire: dacă la găurire burghiul avansează prea repede, înseamnă că roca este slabă și trebuie să cauți un alt amplasament sau să montezi o ancoră chimică. Înainte de baterea bolțului, gaura trebuie curățată cu atenție pentru îndepărtarea completă a prafului rezultat din găurire.
Pentru găurile ovalizate sau cu diametrul variabil vezi Greșeli posibile în timpul găuririi.
Soluții pentru reparare: Uneori, este posibil să reușești să scoți bolțul din gaură, fie înșurubând piulița până când acesta iese forțat sau până când se smulge colierul expandabil, fie prin batere în afară cu un cablu extractor pentru pitoane prins între urechea ancorei și ciocan. În acest caz, gaura poate fi refolosită pentru o ancoră chimică, după ajustarea ei la dimensiunile necesare.
Dacă extragerea bolțului nu este posibilă, recuperezi urechea, bați complet ancora, acoperi gaura cu rășină și cauți un nou amplasament într-o zona corespunzătoare sau dacă ajungi la concluzia ca roca este oricum prea slabă, montezi o ancoră chimică de lungime adecvată.
4. După montare, urechea ancorei nu este rezemată pe stâncă pe întreaga ei suprafață
Cauze probabile: suprafața stâncii nu este plană sau nu a fost netezită înainte de montarea ancorei
Consecințe: apare un efect de pârghie care va induce solicitări suplimentare în bolț. În zona de contact a urechii cu stânca se creează presiuni mari, care în timp pot duce la măcinarea rocii, ceea ce va avea ca efect apariția unui joc al urechii, iar aceasta se va roti cu ușurință.
Prevenire: atunci când poziționezi ancora, trebuie să alegi o zonă plană sau dacă nu este posibil, înainte de găurire, trebuie să netezești cu ciocanul suprafața pe care se va rezema urechea ancorei, pentru a asigura contactul perfect dintre ureche și stâncă. Suprafața se verifică așezând o ureche în poziția în care va fi montată, apoi trasezi poziția găurii prin orificiul pentru bolț al urechii.
Soluții pentru reparare: demontezi urechea și înlături cu ciocanul asperitățile care împiedică lipirea urechii pe stâncă, apoi montezi urechea la loc. În timpul acestei operațiuni, tija filetată a ancorei trebuie protejată cu o teacă din țeavă, furtun, bandă adezivă etc. împotriva lovirii cu ciocanul, care ar putea deteriora filetul făcând bolțul inutilizabil.
5. Atunci când se încearcă strângerea piuliței, bolțul se învârte în gaură
Cauze probabile: Colierul este prea strâns pe bolț (problemă de fabricație pe care am întâlnit-o de câteva ori!) iar conul de expandare nu poate iniția lărgirea lui. Filetul bolțului sau al piuliței este deteriorat sau este murdar.
Consecințe: Piulița nu poate fi strânsă, deci ancora este nefuncțională.
Prevenire: Înainte de baterea bolțului, verifică dacă piulița se înșurubează cu ușurință pe bolț, iar în caz contrar, verifică filetele acestora. Dacă piulița se învârte ușor iar acest fenomen se întâmplă cu unul-două bolțuri dintr-un lot, poți încerca să lărgești colierele celorlalte bolțuri introducând vârful unei șurubelnițe plate în fanta lor laterală și răsucind-o ușor.
Soluții pentru reparare: Poți încerca să inițiezi expandarea colierului forțând bolțul spre exterior, fie cu ajutorul unui levier introdus sub ureche, fie bătând-ul ușor în afară cu ciocanul prin intermediul unei bucle conectate la urechea de asigurare, în același fel în care se scot pitoanele. De cele mai multe ori, această manevră produce expandarea colierului, ceea ce blochează rotația bolțului, iar înșurubarea piuliței devine din nou posibilă.
