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Sicherungsseile und Seilsicherungen Das Bessere ist der Feind des Guten
Weniger wird jedoch über die Frage einer geeignetsten Sicherungsmethode geschrieben, obgleich sie mit der Seilfrage in engster Verbindung stehen muss. Ihr sollen die folgenden Zeilen gelten.
Die praktischen Amerikaner sind es, die beide Fragen, die Herstellung eines zuverlässigsten Seiles und das Finden einer guten Sicherungsmethode wenn nicht schon endgültig gelöst, so doch entscheidend gefördert haben. Die für die heutigen Kunstfaserseile grundlegende Erfindung des Nylons ( 1935 ) stammt aus Amerika. Aus den vereinigten Anstrengungen der besten amerikanischen Kletterer mit dem National Bureau of Standards als physikalische ( 1 ), der Plymouth Cordage Co. ( North Plymouth, Mass .) als fabrikationstechnische und der US Army (10th Mountain Division) als finanzielle Stütze ist während des zweiten Weltkrieges das ausgezeichnete US-Armeebergseil aus «mountain nylon» hervorgegangen, mit bishin unerreichbaren Eigenschaften bezüglich der Stossfestigkeit. Unter der Leitung des Sierra Club wurde aber das physikalisch geeignetste Sicherungsverfahren, «the dynamic or running belay», entwickelt, das bei schwierigsten Fällen und steilstem Schnee oder Eis vollen Erfolg bietet.
Über beides berichten zwei recht wenig bekannte amerikanische Aufsätze aus der Feder des Washingtoner Alpinisten und NBS-Physikers Arnold Wexler (2, 3). Die technischen Ausführungen Wexlers über verschiedene Sicherungsarten haben wir von der ideal-linearen, also Hookschen Seilbelastung = Seildehnung = Abhängigkeit zu einer viel realistischeren parabolischen zweiten Approximation erweitert, da Wexlers erste dem Seile mehr zuschreibt, als es zu ertragen imstande ist (4, 5).
Weiter hatte ich 1957 die seltene Gelegenheit, im selben NBS ( Washington D.C. ) einige Monate zu arbeiten und dort in persönlichem Kontakt mit Arnold Wexler die dynamische Sicherungsmethode in der nahen Kletterschule, unweit der Great Falls am Potomac-River, selbst gründlich auszuprobieren. Diese Eindrücke und eigene Vergleichsversuche der klassischen Sicherungsarten gegenüber der dynamischen, gleitenden, an steilen Winterhängen der Julischen Alpen unternommen, waren so überzeugend, dass ich mich gezwungen fühle, diese Angelegenheit auch meinen schweizerischen Klubkameraden zu vermitteln. An der Sitzung der Commission des cordes des UIAA in St. Gallen, 1957, wurde ich darum gebeten. Da Seil und Seilsicherung im Prinzip rein technische Probleme sind, ist es kaum möglich, sie ohne geeignete technische Begriffe zu beschreiben. Als diesbezüglich überzeugter Jünger und Freund des Altmeisters Dr. Julius Kugy schliesse ich mich seiner Abneigung gegen die Technisierung des Bergsteigens an. Als Techniker und Kletterer ist es aber meine Pflicht, die Gefahren beim Klettern aufs Geringstmass reduzieren zu helfen.
Seit langem ist bekannt und praktisch erwiesen, dass es leider kein Bergseil aus Hanf, Manila, Sisal und dergleichen Naturfasern gibt, das imstande wäre, einen lotrechten freien Fall des Kletterers aufzuhalten, wenn es an einem festen Punkt unnachgiebig befestigt ist ( 6 ). Wird dabei die Fallhöhe der doppelten freien Seillänge gleich, so spricht man von einem maximalen Fall. Dieser und die rein statische Sicherung (rigid or static belay) bestimmen die grösstmögliche Beanspruchung des Seiles, die beim Klettern vorkommen kann. Die statische Sicherung kommt praktisch zustande, wenn z.B. an einer Felsnase mit umwundenem Seil «gesichert» wird, oder wenn ein Krangel im Seil sein Durchgleiten durch einen Karabiner hindert. Dieser extreme oder maximale Fall eignet sich also am besten für Stossprüfungen der Bergseile (Skizze 1). Seit einigen Jahren werden Prototypen der Seile, die solche schwere Arbeit zum Schutz der Kletterspezialisten zu leisten haben, mancherorts bereits auf diese Art geprüft. Die für gleichwertige Vergleichsmessungen an jeweiligen Materialien ungünstigsten Prüfbedingungen, besonders die Fallhöhe, wegen der damit verbundenen wichtigen relativen Dehnungsgeschwindigkeit, müssten in Zukunft besonders bestimmt werden.
Die entsprechende Fallvorrichtung von Prof. M. Dodero, Grenoble ( Präsident der Seilkommis-sion UIAA ), war bahnbrechend, indem sie anschaulich zeigt, wie verletzlich Naturfaserseile gegenüber den Stossbelastungen leider sind: beim maximalen Fall einer Masse von 85 kg ins Hanfseil gibt es eine « richtige kleine Explosion in Form einer kleinen Hanfwolke ». Nur gewisse Kunstfaserseile halten einen solchen Fall aus, einige sogar mehrere Male nacheinander. Dass die Zugbeanspruchungen im Seil dabei ganz enorm sein müssen, bewies unter anderem die 16 cm hohe Stahltraverse der Apparatur Dodero, die sich unter der Wucht der Fälle in den Karabiner (an ihrem Ende) verbog.
Die Erklärung solcher Vorgänge ist bekannt: Das Aufhalten eines Falles ist im Grunde ein Problem der Energieabsorption. Die gesamte Wucht, die volle kinetische Energie des fallenden Körpers wird bei rein statischer Sicherung nur dem Seile aufgebürdet; es muss sie absorbieren, indem es sie durch seine Deformationsarbeit in Wärmeenergie umwandelt. Die entsprechende Energiebilanz kann uns zu einer neuartigen Kenngrösse für solche « Energieseile » führen.
Während reine « Kraftseile », also solche, die nur eine ruhige Belastung zu tragen haben, nur mit ihrer maximalen Tragfähigkeit, also einem Gewicht bzw. Kraft Fk und eventuell noch mit der dabei auftretenden relativen Reissdehnung ek, gekennzeichnet werden, genügt dies für typische Energieseile keinenfalls. Es braucht einer weiteren Angabe, der sogenannten spezifischen Deformationsarbeit, der kinetischen Energie Wsk, die pro Längeneinheit im Seil gerade noch absorbiert ek werden kann, ohne es zu zerreissen. Sie wird statisch bestimmt als das Integral f F(e ) de, be- o deutet also die Fläche unter der Kraft-Dehnungskurve ( Skizze 2 ). Wird diese Kurve durch eine ( Hooksche ) Gerade F = k e durch den Zerreisspunkt angeglichen, so wird dem Seile zuviel zugemutet. Wenn aber durch eine quadratische Parabel F = k2 e2 angenommen wird, so rechnet man etwas pessimistisch, hat aber den Vorteil einer grösseren Sicherheit. Die Fläche der reellen Kurve wird planimetrisch bestimmt. Die eigentliche dynamische spezifische Energieaufnahme-fähigkeit scheint etwas grösser zu sein als die statische, da die Seile bei Stossbelastung mehr aushalten, als aus den statisch berechneten Daten erwartet werden könnte. Die entsprechende dynamische, spezifische Arbeit wird in der nahen Zukunft durch neuartige Apparaturen direkt bestimmt werden müssen.
Mit diesen Begriffen und an Hand von Bild 1 können wir unsere Energiebilanz beim maximalen Fall folgendermassen formelmässig erfassen: die kinetische Energie der über die Höhendifferenz {h + AI ) gefallenen Masse mit dem Gewicht G ist G(h + AI ). Sie muss in der zur Verfügung stehenden Länge / des Seiles mit seinem spezifischen Arbeitsvermögen Ws in Wärme verwandelt werden.
Also:
G(h + AIb Ws
Wird unsere Gleichung durch I dividiert und zugleich das fallende Gewicht zum äussersten, noch erträglichen Betrage Gk gesteigert, so bekommt man mit A l/l = e ( relative Dehnung ) diese Grosse Gk für den maximalen Fall h — 2 l zu Das entspricht dem sogenannten kritischen Gewicht, welches ein Seil im äussersten Falle dynamisch gerade noch zu halten imstande ist. Wie ersichtlich, ist es von der Fallhöhe, wenigstens theoretisch, vollkommen unabhängig, denn einer doppelten Fallhöhe steht die doppelte Energieaufnahme im ebenso verdoppelten aktiven Seilstück entgegen, eine auf den ersten Blick etwas überraschende Feststellung.
Für die früher ausschliesslich in Frage kommenden Kraftseile wurde die statische Reissfestigkeit in Form des ruhigen Gewichtes, das sie noch halten können, angegeben. Für die Kennzeichnung der modernen Energieseile sollte es nicht anders sein: am einfachsten ist wieder ein Gewicht, dasjenige, das ein Seil im äussersten Falle ohne Mitarbeit des übrigen Sicherungssystems dynamisch noch abzubremsen vermag. Der Kletterer braucht bei der Anschaffung nur diese eine Angabe, das kritische Gewicht mit dem seinigen zu vergleichen, und er weiss alles. Mit der statischen Festigkeit Fk und der relativen Dehnung im kritischen Punkte ek, sogar mit der spezifischen Zerreissarbeit Wsk ist ihm aber herzlich wenig gesagt und geholfen!
Wir bemühen uns schon fast ein Jahrzehnt, um eine allgemeine Annahme dieser Kenngrösse Gk als allein massgebend für die Kennzeichnung von Bergseilen bei stossartigen Belastungen zu erreichen. In Deutschland wird sie bereits beachtet (7i 8).
Ein reeller Fall kann in der Praxis zwar auch maximal ausfallen, verläuft aber nie ganz statisch. Zur reinen Seildämpfung gesellt sich wenigstens eine nicht ausser acht zu lassende Körper-dämpfung des Gefallenen. Der Fall wird im Sinne Wexlers (2) zu einem teilweise nachgiebig gesichertem (résilient or indirect belay). Dadurch und durch die Luftreibung wird die dynamische Zerreissfestigkeit erhöht. Immer anwesende Seilknoten und die Umlenkkante am Karabiner wirken jedoch in der entgegengesetzten Richtung, das kritische Gewicht wird bedeutend erniedrigt, um 30 bis 40% und mehr, was Versuche zeigen. Diese Einflüsse seien berücksichtigt mit einem Sicherungskoeffizienten k, so dass unsere Grundgleichung für Gk lautet Dieses modifizierte kritische Gewicht wird auch Stosswiderstand genannt; es ist und bleibt physikalisch aber immer ein Gewicht.
Weiter ist die spezifische Zerreissarbeit Wsk nur aus statischen Versuchen her bekannt. Die dynamische ist aber von der relativen Dehnungsgeschwindigkeit nicht unabhängig und ist gewöhnlich etwas grösser, kann aber auch kleiner sein, je nach der Seilkonstruktion. Solange es keine verlässliche Messvorrichtung gibt, kann sie aus dem experimentell aufgenommenen Weg-Zeit-Dia-gramm s =f{t ) durch zweifache (graphische) Differenzierung nach der Differentialgleichung des freien Falles ins Seil aus der so erhaltenen dynamischen Kraft—Weg—Kenn- 2 linie F = f(s ) berechnet werden (7), ein allerdings umständliches Verfahren. Einstweilen wird es leichter sein, Wsk noch aus der Belastung - Dehnung - Schau- linie zu berechnen. Die idealisierte gerade Linie in Skizze 2 ergibt Ws Fe0,5 Fe, die pessimistische Parabel aber Ws = Fe/3 = 0,33 Fe. Die wahre Kurve liegt meistens dazwischen und der Parabel näher. Ihre Fläche Ws = h Fe wäre mit einem Flächenkoeffi-zient h = 0,4 sehr gut angenähert, mit einer Sicherheit, die der Bestimmung des Sicherungskoeffizienten k nicht nachsteht. In der so entstandenen, für den Zer-reisspunkt gültigen Form Gk = k h Fk f(ek ) mit f(ekej{2 + ek ) hätten wir für 1. die obere Grenze mit k, h, ein kh = e = 0,5, also 50%; 2. die untere Grenze mit k, h, ein kh = c = 0,166, also 16,7 3. den wahrscheinlichen 25...:
Wert mit k = 0,6.. .0,8, h = 0,4, ein kh = c = 0,25.. .0,30, also
Wenn wir noch die Funktion f(eek/(2 + ek ) für die praktisch in Betracht kommenden Werte der relativen Zerreissdehnung ek der verschiedenen Seilmaterialien ab 10% ( sehr steiffe Hanfseile ) bis 55% ( mountain nylon ) und als Ausnahme noch 100% ( high elongation nylon ) berechnen ( Tafel I ) und graphisch darstellen ( Skizze 3 ), so wird unsere Grundgleichung für Gk zu Gk = cFk -f(ek ) mit c ^ 0,25.. .0,3, und das kritische Gewicht Gk ist aus den beiden allgemein angegebenen statischen Daten Zerreissfestigkeit Fk und relative Zerreissdehnung ek leicht berechenbar.
Zum Beispiel: Ein ausgezeichnetes gedrehtes Hanfseil, 11 mm Durchmesser, hat mit Fk = 1600 kp, ek = 22...23% ( relativ hoch !) ein Gk = 0,25 1600 kp 0,103 = 41 kp also ein kritisches Gewicht von 41 Kilopond ( Kraftkilogramm ) oder eine kritische Masse von 41 kg ( Massenkilogramm ). Mehr ist mit Naturfasern kaum zu erreichen. Sie können den maximalen Fall eines Kletterers nicht aufhalten, ausser wenn ein besseres Sicherungsverfahren angewendet wird, das jede Statizität invornherein ausschliesst. Naturfasern bleiben also auf Kraftseile beschränkt. Dadurch werden die zahlreichen Unglücksfälle mit neuen Seilen, die trotzdem reissen, verständlich.
2. Eines der besten Kunstfaserseile aus Perlon, Kernmantelkonstruktion ( geradfaserige Seele mit umflochtenem Mantel ), 11 mm Durchmesser, hat mit F„= 2520 kp, ek = 17% ( relativ sehr wenig !) ein Gk = 0,3 2520 0,078 = 59 kp ist also, einfach genommen, noch nicht stosstauglich.
Dieses Seil soll aber mit 12 mm drei aufeinanderfolgende maximale Stürze von 80 kg ausgehalten haben. Entweder ist der Koeffizient c = 0,3 für diese Konstruktion zu niedrig, oder es hat die Elastizität der Aufhängung und nicht zuletzt des Gewichtes ( ein Autopneu mit Kabel darin beim Apparat Dodero, insgesamt 85 kg ) bei der Energieabsorption mitgeholfen. Auch die Versuchapparaturen sind untereinander noch zu unterschiedlich, als dass die mit ihnen erzielten Resultate miteinander verglichen werden könnten. Allerdings sind die Seilknoten nach solchen wiederholten Fallversuchen meistens nur durch eine Methode lösbar: die, die Alexander der Grosse anwandte!
Erst der Durchmesser 12 mm mit Fk = 3090 kp ( enorm, ganze drei Tonnen !), ek = 17,5% gibt ein Gk = 75 kp. Mit ek = 55% eines « mountain nylon » hätte es aber über 200 kp kritischen Gewichtes, wenn das technisch möglich ist. Die kleine relative Zerreissdehnung dieses statisch unglaublich starken Chemiefaserseiles ist angenehm für Seilmanöver, erniedrigt aber sein kritisches Gewicht bedeutend.
3. Nylonseil, dreilitzig, gedreht, 7/16 Zoll =11 mm Durchmesser, hat mit Fk = 1740 kp, ek = 55sehr hoch, mountain nylon ) ein Gk = 1740 kp 0,3 0,216 = 114 kp was zu hoch scheint. Der mit c = 0,25 berechnete Wert, ca. 90 kp, dürfte besser stimmen, wie praktische Experimente mit der « Grenobler Einrichtung » zeigten.
Aus den obigen Beispielen ist der ausschlaggebende Einfluss der Dehnungsfähigkeit der Seile gut ersichtlich. Der Gesamtkoeffizient c in unserer Endgleichung scheint für gedrehte Seile näher an 0,25 zu liegen, für Kernmantelkonstruktionen aber näher an 0,3. Bei gedrehten Seilen geht von der grossen relativen Zerreissdehnung um 50% ein anfänglicher Teil auf Kosten der sogenannten Konstruktionsdehnung, die zur Diagrammfläche nur wenig beisteuert. Die Stränge und Fasern müssen sich zuerst gut aneinanderschmiegen, bis sie sich zu dehnen anfangen, was bei Kernmantelseilen wegfällt. Auch deswegen sind übereinstimmende Kennzahlen je nach der Konstruktion etwas verschieden zu beachten. Den künftigen Versuchen soll es vorbehalten werden, über den Mittelwert des Gesamtkoeffizienten c zu entscheiden. Sollte sich eine unzulässlich grosse Streuung um ihn erweisen, so wird man mit verschiedenen Koeffizienten je nach der Seilkonstruktion oder über die spezifische Zerreissarbeit, das kritische Gewicht also über die Form Gk = kWsk1(2 + ek ), berechnen müssen.
Es wirft sich hier die Frage von internationalen Standardregeln für Bergseile auf. Vor allem wird man sich auf eine einheitliche, womöglich dynamische Versuchsapparatur und einheitliche Versuchsbedingungen zur Bestimmung unserer Koeffizienten einigen müssen. Dann erst wird die Bergseilgüte für die International Standards Organisation ( ISO ) als gereift betrachtet werden können. Die Fortschritte in dieser Richtung sind allerdings schon jetzt erfreulich, besonders in Frank- reich ( 9 ) und Deutschland^0 ). Der Begriff des kritischen Gewichtes wird dabei wohl die Hauptrolle spieien müssen.
Eine dem kritischen Gewicht verwandte Kenngrösse, die Wertzahl z = GkjFk, die in Prozenten der Seilbruchlast Fk ausdrückt, ist dagegen weniger anschaulich.
Die bereits 1864 vom Alpine Club aufgeworfene Frage nach dem stärksten und zugleich leichtesten Seile, erweitert mit den neuzeitlichen Forderungen nach einem zugleich grösstmöglichen kritischen Gewicht bei grösster Kanten- und Scheuerfestigkeit, Lichtbeständigkeit, Griffigkeit, Geschmeidigkeit usw., dürfte nicht mehr weit von ihrer Lösung sein.
Doch was hilft auch das allerbeste Seil, wenn die übrigen Glieder der Sicherungskette - Seil-Haken-Karabiner-Fels, Schnee oder Eis - und, last but not least, der Mensch - die gewaltigen, beim maximalen Fall bis 20 mal das Gewicht des Kletterers überschreitenden Kräfte im Seil nicht aushalten können? Denn mehr oder weniger « maximale » Fälle sind nicht ganz zu vermeiden. Sollen sie aber trotzdem gehalten werden - und das ist bitter nötig, sonst wäre extremes Klettern ja eine an Selbstmord grenzende Tätigkeit -, so muss eine geeignete Sicherungsmethode eingreifen.
Der Bremsvorgang bei rein statischer Sicherung verläuft sehr rasch, zu rasch. Vom Moment an, wo sich das Seil völlig gestreckt hat, ist der Fallende in kaum einer Zehntelsekunde zum Stillstand gebracht, wenn er nicht unterwegs am Fels angeschlagen hat. Der so raschen Ab- bremsung wegen sind die Kräfte in diesem extremen Falle so unaushaltbar gross. Ein blosses vertikales Ausgleiten am gespannten, starr fixierten Seile verursacht in ihm eine Stosskraft in der Grosse des 2- bis 3 maligen Gewichtes des Ausgeglittenen. Es ist nicht der Fall, der tötet, sondern das zu rasche Anhalten.
Der menschliche Körper ist zwar sehr zerbrechlich, aber paradoxerweise auch unglaublich unverwüstlich. Fallhöhen von 70 m können ausgehalten werden, wenn auf weniger denn ein Meter Bremsweg abgestoppt werden kann Nur ein Beispiel aus den Julischen Alpen!
Der bekannte Skimeister Pogacnik fuhr bei diffuser Nebelbeleuchtung in voller Geschwindigkeit über den überhängenden oberen Rand der gewaltigen Triglavnordwand. In die gähnende Tiefe geschleudert, überflog er instinktiv in Sprungstellung einige Felstürme und landete stehend in einer engen, sehr steilen Schneerinne, 90 Meter tiefer! In halbsitzender Lage durchbrach er die obere harte Eiskruste und sank bis an die Schultern in die darunter liegende, weichere Schneeschicht. Nach schwieriger Rettung konnte er nachher mit eigenen Kräften abfahren. Ausser längeren Magenbeschwerden blieb sein Flug ohne Folgen. Glücklicherweise war sein Magen leer gewesen, sonst hätte er wohl geplatzt. Nur ein Skistock ging ihm dabei verloren. Dem Berg-betrunkenen scheinen sieben Schutzengel zugeteilt zu sein, ähnlich wie dem Betrunkenen... Was Pogacnik gerettet hatte, war die verhältnismässig « sanfte » und auf grosse Körperfläche übertragene Abbremsung seines Falles, durch die steile Schneefläche und durch den Luftwiderstand an Ski und Armen. Die dabei auftretenden Kräfte waren für den Körper noch erträglich.
Ganz ähnlich ist es bei nicht rein statisch verlaufendem Fallen ins Seil. Als Zwischending zwischen der rein statischen Sicherung, wo das Seil die gesamte Wucht des Stürzenden übernimmt, und der tiefer unten beschriebenen dynamischen Sicherung, wo das Seil energetisch nur wenig beteiligt ist, unterscheidet Wexler die sogenannte elastisch nachgiebige Sicherung ( résilient or indirect belay ). In der Energiegleichung des Falles kommt rechterseits als weiterer absorbierender Anteil noch ein entsprechendes Glied Fx/2 hinzu, wo x die Nachgabe des Stütz- oder Befestigungspunktes unter der Kraft F darstellt:
GQi + Al + x)= WJ + Fx/2 Die zusätzliche Fallhöhe x vergrössert linkerseits die gesamte Fallhöhe ein wenig. Bei kleiner Länge I des aktiven Seiles und bei wenig dehnungsfähigen Seilen ( WS ) kann rechterseits der Beitrag dieses Zusatzgliedes ganz beträchtlich und für die Seilschaft rettend werden, obgleich x bei einer normalen Schultersicherung seine 25 cm ohne ernste Folgen kaum überschreiten kann. Zwei Beispiele hiefür:
Zwei Kletterer standen unter dem Ausgang der Zimmer-Jahn-Führe in der östlichen Triglav-Nordwand. Der Sichernde war am Standhaken verankert und sicherte stehend über die Schulter. Als der Vorauskletternde fiel und nach 10 m Freiflug, am Sichernden vorbei, das Seil eingriff, wurde der Sichernde durch die in der Beinachse verlaufende, wegen starrer Haltung des Seiles unaushaltbare Kraft auf die Felsleiste niedergerissen und ihm dabei der Oberschenkel gebrochen, wodurch er das Bewusstsein verlor. Glücklicherweise kam der Gestürzte inzwischen dank grosser Reibung an einer Felsplatte zum Stillstand, denn auch der Sicherungshaken war herausgerissen...
Der Verfasser wurde in der Mangartnordwand der Julier durch eine ausbrechende Felsschuppe ans Knie getroffen und aus dem Stande ins Leere geschleudert. Nach 14 m Freiflug blieb er, ohne das Gefühl einer Gewaltkraft, in seinem alten, treuen 13 mm Hanfseil hängen. Auch der sichernde Kamerad hatte kaum einen Zug gespürt. Nur zwei am Seil in ihren Karabinern herunterklirrende Haken unterbrachen die Stille. Der dritte, nur zur Hälfte, also recht « schlecht » eingedrungene Felshaken hatte jedoch gehalten... Der Fels ist und bleibt immer das Unzuverlässigste unter den fünf Gliedern der Sicherungskette. « La montagne n'a pas voulu »...
Im ersten Falle hatte nebst Felsreibung das unfreiwillige Nachgeben des Körpers des Sichernden die Situation gerettet. Im zweiten Falle war vor allem die Arbeit zum Verbiegen und Ausreissen der beiden Haken gross genug, so dass das ziemlich abgediente Hanfseil doch hielt. Die Sicherung war in beiden Fällen zum Glück etwas nachgiebig. Wäre es rein statisch zugegangen, so gäbe es in der Chronik der Julier zwei Katastrophen mehr, und diese Zeilen müsste ein anderer schreiben! Glücklicherweise verlaufen fast alle Fälle - volens nolens - mehr oder wenig so « nachgiebig ». Die effektiv auftretenden Kräfte belasten alle Glieder des Sicherungssystems wohl milder als bei rein theoretischer, statischer Sicherung, aber immerhin stark genug, so dass das eine oder andere kapitulieren kann. Es ist interessant zu wissen, dass diese Sachlage schon Young eingesehen hat, er befürwortet soviel wie nur möglich Elastizität und Nachgiebigkeit zwischen dem Kletternden und dem Sicherungspunkte in seinem als Bergbibel zu beachtenden Werk(u ). Die Sektion Uto des SAC geht in ihrer « Technik des Bergsteigens 1936 » noch weiter, indem sie etwas Gleitenlassen des Seiles empfiehlt, um die totale Nachgiebigkeit des Sicherungsstützpunktes zu vergrössern.
Seil, Haken und Karabiner sind heute schon sehr vervollkommnet und den stärksten praktisch auftretenden Kräften gewachsen. Nicht so die restlichen zwei Glieder der Sicherungskette: der Mensch und der Fels bzw. Eis und Schnee. Darin liegt die relative Schwäche eines jeden Sicherungssystems.
Dynamische Sicherung Der bedeutendste Fortschritt in der Kunst des Seilsicherns in den letzten Jahren ist eine amerikanische, in Europa merkwürdigerweise kaum beachtete neue Technik, die die Widerstandsbegren-zungen am Mensch und Seil ins Unwesentliche versetzt und damit das Hazardspiel des extremen Kletterns aus seiner Fatalität rettet.
Die dynamische Sicherung geht noch einen Schritt weiter als die statische und ist elastischer. Sollen die Seilkräfte auf ein Mass herabgesetzt werden, dass der sichernde Mann auch in schlechter Stellung ( wie dies besonders auf Eis und Schnee fast die Regel ist ) diese noch gut ertragen kann, ohne umgekippt zu werden, so muss die Energiebilanz der Wuchtabsorption neben der eventuellen kleinen Stützpunktnachgabe ein weiteres, entscheidend ins Gewicht fallendes Glied bekommen Am wirkungsvollsten ist ein Reibungsglied, denn eine einzige Kilokalorie gilt ganze 427 Kilopond-meter. Der Fall eines 85 kg wiegenden Kletterers über fünf Meter Höhe würde, in Wärme umgewandelt, einen Liter Wasser kaum um 1 Grad Celsius erwärmen. Gelingt es, die kinetische Energie des Stürzenden anstatt in Seildeformationsarbeit in Reibungswärme umzuwandeln, so wird damit zweierlei erreicht: die Kräfte im Sicherungssystem werden verhältnismässig gering, und es können die dynamisch schwächeren Naturfaserseile auch für schwere Fälle verwendet werden, vorausgesetzt, dass die entsprechende Technik tadellos gemeistert wird. Das wird erreicht, indem man das Sicherungsseil über seine Stütze auf möglichst grosser Fläche kontrolliert gleiten lässt. Die Reibung zwischen Seil und Stütze ist dann der überwiegende Faktor bei der Energieabsorption des Falles.
Sobald die Seilkraft F die Ruhereibung des Seiles überwindet, fängt dieses zu laufen an, über die Strecke s und bei praktisch gleichbleibendem Kraftbetrag. Die Energiebilanz lautet dann, um das entsprechende Glied Fs erweitert
G(h+Al + sWJ+ Fs
s = O ( Null ) bedeutet die rein statische Sicherung, WJ = O und natürlich zugleich A1 = O die rein dynamische, ohne jegliche Seilarbeit, beides nur theoretische Grenzfälle. Ist zugleich h =21, so liegt der maximal mögliche Fall vor, der dynamisch aufgefangen werden soll.
Ohne in die Feinheit der Theorie einzugehen ( 2 bis 5 ) soll uns nur das Diagramm ( Bild 4 ) über die Vorteile der dynamischen Sicherung aufklären. Es folgt aus unserer Grundgleichung. Die beiden Kurven zeigen ( die obere für ein Hanfseil, die untere für ein Nylonseil ), wie die Seilkraft mit dem steigenden Verhältnis s/l des Bremsweges s zur aktiven Seillänge l rapid abfällt. Ab s = 70wird die Seilsorte ziemlich belanglos, als ob die Seilelastizität nichts mehr bedeuten würde! Das Seil hat lediglich die sich langsam aufbildende Bremskraft F auszuhalten. Werden dementsprechend aus der Grundgleichung die Elastizitätglieder AI und WJ einfach ausgelassen, so ergibt der Rest G(h + sFs d.h. für s = h/3 eine Kraft F = AG, mit s = h sogar F = 2 G. Kurzdauernde Kräfte solchen Betrages kann aber ein normal starker menschlicher Körper ganz gut ertragen. Aber auch für die übrigen schwächeren Glieder der Sicherungskette, insbesondere für Fels, Eis und ganz besonders für Schnee, sind sie leichter erträglich, wie die gewaltigen Stosskräfte bei der rein statischen und auch bei einer wenig nachgiebigen Sicherung. Die starken Glieder, wie die modernen Haken und Karabiner und die Kunstfaserseile, halten sowieso alles aus, was ihnen praktisch vorkommen kann. Da die heutigen Kunstfaserseile eine noch relativ kleinere Kantenfestigkeit als die Naturfaserseile aufweisen, werden wir die bei der dynamischen Sicherung stark verringerten und zu ertragenden Kräfte nur begrüssen.
Auch kleine s/l genügen, um die Seilbelastung bedeutend zu verringern. Mit einem Bremsweg von 40 % der freien Seillänge ist schon viel erreicht. Der Sichernde vergesse also nicht, sich genügend Seil zu reservieren, und der Vordermann gehe nicht weiter, als ihm Seil zufällt. Der Ruf « Seil aus » wird für schwere Kletterei seine buchstäbliche Bedeutung verlieren müssen, oder dann müssen die Seile entsprechend länger werden.
Mit Zwischenhaken an schwierigen Stellen sollte man die mögliche, freie Fallhöhe nicht viel über 10 m anwachsen lassen. Dann genügen 3 bis 5 m freies Seil zur milden Abbremsung, und der Fall wird insgesamt 15 m. Die Anwendung von Haken ermöglicht also, die Distanz zwischen dem Vorauskletternden und dem Sicherungsmann bei bleibender Seilkraft im Falle eines Falles bedeutend zu vergrössern. Zugleich wird die Sicherheit der Seilschaft bedeutend erhöht, was allein schon eine genügende « technische Entschuldigung » für den Gebrauch von Haken ergibt!
Was die Zeiten beim freien Fall betrifft, so ist es gut, zu wissen, dass eine Höhendifferenz von 40 m in weniger denn drei Sekunden « zurückgelegt » wird. Dann greift das Spannen des Seiles ein, das aber sein Maximum für Kunstfaser in kaum 2/io Sekunden erreicht, für Hanfseile aber in weniger als Vio Sekunde, um bei statischer Sicherung sich stark gedämpft ausschwingend gleich wieder abzufallen - wenn das Sicherungssystem gehalten hat! Bei dynamischer Sicherungsweise bleibt die Kraft nach Erreichen des Wertes, der das Seil zum Gleiten bringt, während einiger Zehntelsekunden fast unverändert, bis der Bremsvorgang vollendet und nur noch die ruhige Last zu halten ist. Es ist daher wichtig, dass das Seil immer gut durchgleiten kann. Sonst kann es zu mehr oder weniger statischer Sicherung kommen, und die Kraft wird dementsprechend grösser. Bei sehr langen Strecken mit vielen Zwischenhaken hänge man zur Reibungsverminderung die beiden Seile in die Karabiner abwechselnd ein, unter möglichster Umgehung von knickhaften Richtungsänderungen.
Es braucht grosser Übung, wenn man während des freien Falles das Seil rasch einziehen will, um so hoch wie möglich mit dem Abbremsen des Fallenden anzufangen. Energetisch wäre dies ratsam, da dadurch der freie Fall wenigstens theoretisch auf die Hälfte reduziert werden kann.
Es bleibt noch zu erklären, wie das dynamische Sichern in der Praxis auszuführen ist. Mit der altbekannten und vielgepriesenen Schultersicherung ist da allerdings nicht viel zu machen. Überhaupt hat sich die Schultersicherung bei vielseitigen amerikanischen Versuchen als die weitaus schwächste erwiesen. Physikalisch betrachtet, ist das keine Überraschung, denn der Angriffspunkt der Seilkraft liegt bei Schultersicherung am höchsten, das Kippmoment des Körpers ist daher am grössten. Für die dynamische Sicherung scheidet die Schultersicherung auch deswegen aus, weil sie dem laufenden Seile eine verhältnismässig geringe Reibungsfläche bietet. Dafür kommen, je nach Richtung des zu erwartenden Seilzuges - wie es schon Young ahnte -, nur der Rücken bzw. die Hüften und die hintere Oberschenkelfläche ( direkt unter dem Gesäss ) in Betracht. Sie sind alle breit und unempfindlich genug gegen das laufende, drückend und scheuernd wirkende Seil. Die Hand, welche das zum Gesicherten verlaufende Seilende hält, hat das Seil lediglich zu führen und darf es keinenfalls fixieren, z.B. umwinden. Die andere, das freie Seilende ergreifende Hand, muss aber das Seil so gut und breit wie möglich an den Körper schmiegen. Keinenfalls darf der Sichernde unter der psychischen Wirkung des Geschehens beim Fall das Seil krampfhaft halten, sozusagen « einfrieren ». Um das zu verhüten, muss die gleitende Sicherung - wie übrigens jede sportliche Tätigkeit - in der Kletterschule und bei Eiskursen sorgfältig eingeübt werden, bis sie reflexartig gemeistert wird. « So ernst wie man die Technik der Flugzeuglandung lernen muss, bevor man zu fliegen versucht », um Wexler zu zitieren.
Beim Felsklettern ist es wegen der unerschöpflichen Mannigfaltigkeit von Situationen einfach unmöglich, ein generelles Rezept als beste Position bei der dynamischen Sicherung anzugeben. Die beiden Bilder 5 und 6 sollen es ungefähr illustrieren, wie das nach unten und nach oben verlaufende Seil laufen soll. Ein solider Standhaken ist bei schwierigen Situationen nach wie vor geboten. Nur Übung kann uns verhelfen, in jeder Situation die bestangebrachte Sicherungsposition zu finden. Richtige Vorstellung vom mechanischen Geschehen beim Fall sind da ausschlaggebend.
Manche Sicherung verlief zwangsweise gleitend, obgleich die Kletterer keine Idee davon hatten. Hiefür ein Beispiel: In der äusserst schwierigen Dedecnordwand ( Slowenien ) fiel der Vorauskletternde beim Erstersteigungsversuch zuerst 8 m und darauf ganze 26 m absolut vertikal. Beim zweiten Falle wurde der Sichernde, das Seil krampfhaft haltend, zu dem einzigen geschlagenen Haken einige Meter unbarmherzig hochgehisst. Das fabelhafte Mountain-Nylon hatte gehalten; es erlitt keiner die sonst üblichen Handverbrennungen, wie z.B. die bekannten Handflächenverbrennungen und Schürfungen bis an die Knochen, die immer Zeichen einer unfreiwilligen, durch das Seil erzwungenen, gleitenden Sicherung mit der Reibungsfläche an unrichtige Stelle sind. Auch am Dedec hat die Natur dynamisch gesichert, während der Mensch sie nicht übte...
Im Schnee versuche man nach Beckey ( 12 ) die « Dreifuss-Stabilität » anstatt der üblichen zweibeinigen, die man durch Anbinden an den eingerammten Eispickel zu verbessern trachtet, folgendermassen zu erreichen ( Bilder 7 und 8 ): Das vom Gesicherten kommende Seil wird zuerst über den eingerammten Pickelschaft geführt, verläuft dann durch die Führungshand und hinter dem Rücken oder unter dem Gesäss herum in die Bremshand. Beim Fall werden durch den Seilzug erstens der Sichernde und sein Eispickel, den er mit seinem Fuss, mit dem Knie oder seiner Führungshand, sogar mit seiner Brust, je nach der Lage, unterstützen kann, zu einer stabilen Einheit zusammengebunden. Zugleich wird das gleitende Seil durch grosse Reibungskraft gegen die Kleidung sehr wirkungsvoll, aber sehr milde abgebremst. Bei Schultersicherung erfasst aber die Stoss- kraft relativ hoch, überträgt sich vom Menschen durch die Sicherungsschlinge auf den Pickel, und meistens werden beide den Hang hinuntergerissen.
Um mich von der sehr unterschätzten Schwäche der üblichen Sicherungsmethoden im Schnee zu vergewissern, stellte ich eingehende Versuche an, in den Juliern. Geübt wurde auf einem vereisten, sehr steilen, aber sanft auslaufenden Schneehang. Der Stürzende, ein gewichtiger Bursche, war in einen sehr glatten, gummierten Sturmanzug gekleidet. Der Sichernde, unser stärkster und im Winterbergsteigen sehr erfahrener Mann, versuchte in badewannengrossen Stufen stehend zuerst klassisch zu sichern, also über die Schulter und am eingerammten Pickel angebunden. Trotz geistiger Vorbereitung und bester Sicherungsbedingungen wurde er jeweils samt seinem Pickel aus dem Stand den Hang hinuntergezogen. Ursachen: Kraftangriffspunkt zu hoch, Seilhaltung zu steif, deswegen die Kraft zu gross und zu sehr stossartig. Ebenso erging es dann allen anderen. Dann wurde auf die dynamische Sicherungsart übergegangen. Nach einigen Versuchen gelang es mir und der Reihe nach allen übrigen Rettungsmännern des Kurses beliebige, absichtlich möglichst wuchtige Fälle sozusagen mit einer Hand zu halten. Ein Handschuh auf der Bremshand erwies sich bei wiederholter Übung als geraten. Es gibt seitdem in Slowenien keinen Gebirgskurs mehr, wo nicht die dynamische Sicherung praktiziert wird.
Im steilen, harten Eise steht es mit der Sicherung noch schlimmer, besonders ohne oder mit schlecht sitzenden Eishaken. Der Pickel lässt sich im allgemeinen nicht einrammen. Man kann nach Dr. Prusik mit dem Pickel so sichern, dass man die Haue hinter die Schulter hält, die Spitze einhändig ins Eis drückt, das Seil aber um die Hüfte legt. Mit der zweiten Hand kann dann, wie beschrieben, dynamisch gebremst werden. Wie es bereits Young eingesehen hatte, haben sonstige Sicherungsmethoden im Eise bei reiner Körpersicherung nur moralischen Wert. Mit gut beherrschter, gleitender Sicherung ist es aber nicht mehr nötig, « lieber ungeseilt zu gehen, da der im steilen Eise ausgeglittene Vordermann sowieso nicht zu halten wäre und es besser sei, wenn nur einer anstatt alle geopfert werde ( 13> u ) ». Lassen sich aber gute Eishaken anbringen, so wird wie im Fels gesichert.
Die dynamische Sicherung im Fels hatte ich Gelegenheit in der Washingtoner Kletterschule gründlich zu erlernen. Ein jedes Mitglied des Potomac Appalachian Trail Club, Mann oder Frau, muss sie beherrschen, bevor es sich ins Felsgelände begeben darf. Geübt wird aus praktischen Gründen an einem hohen starken - Baum! In mittlerer Höhe ist am Stamm ein starker Schraubkarabiner angebracht. Das Sicherungsseil verläuft vom Sichernden durch den Karabiner zu einem 70 kg wiegenden Betonblock, « Oscar » genannt. Gesichert wird zuerst vom Boden aus, sitzend und mit gestreckten Beinen gegen einen liegenden Baumstamm gestützt. So hat man eine grosse aktive Seillänge zur Verfügung. Nachdem man sich aber eine gewisse Praxis und Gefühl angeeignet hat, geht es den Stamm hinauf in eine Baumgabel. Nun sichert man von dort aus, auf einem Bänklein sitzend, natürlich angebunden. Da ist aber die aktive Seillänge bedeutend kürzer, die Seil- mitarbeit dementsprechend geringer.
Mittels einer tragbaren, zweiteiligen Motorwinde wird nun der « Oscar » an einem zweiten Seil auf die benötigte Höhe gezogen, zuerst unter, später über den Karabiner. Eine Ausklinkvorrich-tung, durch eine Schnur vom Boden aus betätigt, lässt « Oscar » ins Sicherungsseil fallen. Dieses läuft dem Sichernden um die Hüften, die beim Training mit einem zirka einen halben Meter breiten Ledergürtel gegen Scheuerung geschützt werden, die sichernde Hand durch einen Lederhandschuh. Gesichert wird beidseitig. Als Folge vieler Fälle ist das Nylonseil ungewöhnlich glatt, was erschwerend wirkt.
Hält man das Seil zu stark, so wird man einfach vom Boden hochgehoben. Um nicht weggezogen zu werden, wird der Sichernde hinten an einen Pfahl angebunden. Zwischen den beiden Kräften, Zug nach vorn und nach hinten, gibt die dynamische Seilführung den besten Ausweg. Dieser wird erreicht, wenn « Oscar » den Boden nicht berührt. Vom Boden aus ist dies verhältnismässig leicht, vom Baum aus und bei Fall von oberhalb dem Karabiner, der dem maximalen Fall sehr nahe kommt, aber schwieriger, denn da muss alles mit der Gürtelreibung und fast nichts mit dem kurzen aktiven Seil überwunden werden.
Eine solche Schule ist äusserst lehrreich und nützlich. Man wird in wahrem Sinne des Wortes sehr « eindrucksvoll » belehrt, wie wenig Aussichten die « klassischen Verfahren » zum Aufhalten eines direkten Falles haben können, was für gewaltige Kräfte im Seil auftreten können und gehalten werden müssen. Man erkennt, dass durch reine Körpersicherung Fälle von oberhalb des Sichernden kaum zu meistern sind, auch bei Selbstsicherung am Standhaken nicht. Nur die Kombination der Hakentechnik und der dynamischen Sicherungsmethode kann einwandfrei eine Sicherung ergeben. Es erübrigt sich, zu betonen, dass alles so weit eingeübt werden muss, dass der Sichernde reflexartig, automatisch reagiert.
Seit dieser zweifachen Schule, im Schnee der Alpen und am Washingtoner « Baumfelsen », habe ich einen förmlichen Abscheu vor allen nichtdynamischen Sicherungsarten. Sehe ich in Ernstfällen anders sichern als gleitend, so läuft es mir kalt über den Rücken, angesichts der möglichen Gefahren. Eine statische Sicherung finde ich nur beim Sichern von oben erträglich, am gespannten Seil.
Kauft man sich ein Auto, so schaut man auf sein äusseres Aussehen und dessen Pferdestärken. Wer es aber versteht, einen Wagen kunstgerecht zu benutzen, der fährt mit einem schwächeren Motorfahrzeug oft besser als mit dem fünfmal stärkeren Grosswagen. Nicht viel anders ist es mit einem Sicherungsseil und der Seilsicherung.
Für Hochtouren ist nur die beste Ausrüstung gut genug. Der Kletterspezialist wird in Zukunft immer zu einem guten Energieseile greifen, von nicht unter 11 mm Durchmesser Stärke. Braucht er aus klettertechnischen Gründen ein Doppelseil, so soll auch dieses nicht viel unter 10 mm stark sein, der zurzeit noch geringen Kantensicherheit von Kunstfaserseilen wegen. Die Seile müssen ein genügendes kritisches Gewicht aufweisen, denn unvorgesehen kann es doch zu mehr oder weniger das Seil statisch beanspruchenden Fällen kommen Es sollte nicht mehr geschehen, dass man vor einem funkelnagelneuen Naturfaserseil, das gerissen ist, verdutzt steht mit der Frage: « Wie kann das geschehen sein? Das Seil ist ja neu und trägt fast zwei Tonnen, der Verunglückte wog aber keine siebzig Kilo? » - Für relativ leichtere zu erwartende Fälle werden die « alten » Kraftseile immer aushalten, wenn dynamisch gesichert wird. Ihre sonstigen Aufgaben erfüllen die Hanfseile ja einwandfrei, besonders noch, wenn einmal ein das Altern verhinderndes, nicht auswaschbares, antiseptisches und wasserabstossendes Seilimprägnierungsmittel gefunden sein wird. Der Entschluss der schweizerischen Armee, nach langjährigen, eingehenden Versuchen zugunsten der Hanfseile einzutreten, hat guten Grund. Die alte « bewährte » Regel, man müsse ein neues Hanfseil durchfeuchten und es nachher stramm zwischen zwei Bäume spannen, damit es weich und handlich wird, wird man allerdings unterlassen müssen, da man damit durch Zerstörung aller Dehnbarkeit ein zwar weiches, aber auch lebloses Seil bekommt Auch sprunghaftes Abseilen mit schwächeren Hanfseilen kann zu Seilrissen führen.
Die beste Methode beim Klettern ist und bleibt die prophylaktische: der Vordermann soll nicht fallen! Fällt er jedoch, so braucht er nicht mehr fatalistisch geopfert zu werden, mit der Begründung, dass sein Fall von unten nicht gehalten werden könne, da bei der Felssicherung das Seil ja immer reisse, die übrige Seilschaft aber alles Recht auf ihre Rettung habe, wenn der Vordermann durch seinen Fall seine Aufgabe ihr gegenüber verletzt habe... So raisonnierte man anfangs der dreissiger Jahre, machtlos vor den überstarken Seilkräften bei starrer Felssicherung stehend ( " 14 ) Was jetzt verlangt wird, ist lediglich: der Sichernde darf nicht fallen! Dazu muss aber das Seil beweglich sein, durchlaufen können. Wer es nicht glaubt, dem sei mit dem typisch amerikanischen Sprichwort geantwortet: « One test is worth a thousand expert opinions. » Es wird aber in den Bergen, besonders im Fels, immer Kletterstellen geben, wo keine Sicherung möglich ist, ausser man bohrt künstliche Löcher und besteckt sie mit Dehnhaken ( expansion bolts ). Nach wie vor werden aber Herzhaftigkeit, physische Kraft, feste Moral, Übung und präzises Klettern entscheidend sein, wie in den guten alten Zeiten, die ohne technische Kletterhilfen waren!
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0,024 10 0,048 15 0,070 20 0,091 20 0,111 30 0,130 35 0,149 40 0,167 45 0,184 50 0,200 55 0,216 60 0,230 100 0,333 Tafel I LITERATUR 1 Newman, Sanford, Wheeler: Impact strength of nylon and sisal ropes. J. of Research of the NBS, Washington 1946.
2 A. Wexler: The Theory of Belaying. « The American Alpine Journal » 1950.
3 M. Leonard and A. Wexler: Belaying the Leader. The Sierra Club Bulletin 1946, San Francisco.
4 F. Avcin: O raznih naöinih varovanja z vrvjo. « Planinski vestnik », Ljubljana 1951 ( slowenisch ).
5 F. Avéin: Le poids critique dans la rupture au choc. Rapport STD, Grenoble 1950.
* R. L. Underhill: On the use and management of the rope in rock work. SCB 1931.
7 Lüdemann: Das dynamische Verhalten von Bergseilen beim Sturz. UIAA Bericht der Farbwerke Höchst AG Werk Bobingen.
8 H. Opitz: Kleine Seilkunde für Bergsteiger. UIAA Bericht 1956.
M. Dodero: Vers une réglementation de la fabrication des cordes d' alpinisme. Label fédéral pour les cordes d' alpinisme. Rapport STD, Grenoble 1951, et Bulletin officiel FFM 1951.
10 Entwurf der Prüfnormen für Seile aus textilen Faserstoffen. DAV, München 1957 .W. Young: Mountain Craft, London 1920, 1945.
12 F. Beckey: Belaying on snow and ice. « The American Alpine Journal », 1951.
13 D. Abraham: Modern Mountaineering, London 1933.
14 E. Brunning: Rock Climbing and Mountaineering, Manchester 1935. G. Glaser: Zur dynamischen Festigkeit von Bergseilen. Mellian Textilberichte, Stuttgart 1943. K. Lugmayer: Seile aus synthetischer Faser. « Berge und Heimat » 1952. M. Dodero: La résistance des cordes de montagne et l' essai de choc. F. Esclangon: Influence des phénomènes de propagation d' ondes sur la tenue du choc d' une corde de montagne. J. Cohard: Utilisation des cordes de montagne en tyrolienne. Rapport STD, Grenoble 1950. W. Weckert: Berg- und Gletscherseile aus Hanfoder Kunstfasern? « Die Alpen » 1957. Meyer: Bergseile aus Chemiefasern. UIAA Bericht 1956 der Vereinigten Glanzstoff-Fabriken, Wuppertal. Commission des Cordes UIAA, travaux 1954. Compte rendu de la réunion 1954, Grenoble. R. Wobmann: Berg- und Gletscherseile aus Hanf oder Nylon. UIAA Bericht 1957 der Seilerwarenfabrik Lenzburg, Schweiz. Les cordes, ces inconnus. « La montagne » 1958. Weitere Literaturangaben besonders in Note 3.