Seilbeanspruchung

Primärspannungen sind die Spannungen, die auch in unverseilten, parallel liegenden Drähten auftreten würden – sie entstehen unabhängig vom Verseilvorgang. Dazu zählen die ideelle Zugspannung und die Biegespannung.

Die ideelle Zugspannung $\sigma_{zi}$ ergibt sich aus der Seilkraft $F_S$ bezogen auf die metallische Querschnittsfläche $A_M$:

$\sigma_{zi} = \frac{F_S}{A_M} = \frac{F_S}{f \cdot A_S} = \frac{4 \cdot F_S}{f \cdot d_S^2 \cdot \pi}$

Dabei ist $A_S$ die Querschnittsfläche des Seilumkreises (aus dem Seildurchmesser $d_S$) und $f$ der Füllfaktor – das Verhältnis von metallischer Fläche zu umschriebener Fläche:

$f = \frac{A_M}{A_S}$

Der Füllfaktor unterscheidet sich deutlich nach Seilkonstruktion: Bei Spiralseilen liegt er bei etwa $f \approx 0{,}75$, bei Litzenseilen dagegen nur bei $f \approx 0{,}45 \dots 0{,}52$ – Litzenseile haben durch die Verseilung mehrerer Litzen mehr Zwischenraum zwischen den Drähten.

Wichtig: Die tatsächliche Zugspannung $\sigma_{zB}$ ist wegen der Verseilungseffekte immer größer als die berechnete ideelle Zugspannung:

$\sigma_{zB} > \sigma_{zi}$

Sekundärspannungen entstehen erst durch den Verseilvorgang selbst – sie kommen zu den Primärspannungen hinzu:

• Pressungen an den Berührungspunkten zwischen Draht und Seilrille
• Druck- und Schubspannungen zwischen den einzelnen Drähten im Seilinneren
• Biegespannungen an den Kreuzungspunkten der Drahtlagen

Die Pressung lässt sich mit der Fakir-Analogie veranschaulichen: Ein Fakir, der direkt auf einem Nagelbrett liegt, erfährt an jedem einzelnen Nagel eine hohe Punktlast. Liegt zwischen ihm und den Nägeln ein Kissen, verteilt sich sein Gewicht auf eine größere Fläche – die Pressung an jedem Punkt sinkt. Genauso hängt im Seil die Pressung an den Kontaktstellen zwischen Drähten und Rille von der Anzahl und Anordnung der Berührungspunkte ab.