Met enige regelmaat zie ik onderweg spanbanden of zelfs kettingen bevestigd om of aan het kopschot. Dit veelal bij vrijstaande kopschotten, ongeacht of het kopschot wel of niet gecertificeerd is. De reden die ik vaak hoor is dat door de 'extra versteviging' er meer stabiliteit is én de blokkeerkracht in de longitudinale richting er aanzienlijk groter van wordt. De vraag is echter of het wel een extra versteviging is én of dit zomaar bij de (vaak al bekende) BC waarde van de voorwand qua cijfermatige toevoeging in berekening mag en kan worden opgeteld en mee worden genomen.
Zekerheid
Om een BC waarde van een kopschot aan te tonen en hier vervolgens een cijfermatige waarde aan te kunnen hangen, moet het worden onderworpen aan een test. Om het voertuig vervolgens te certificeren volgens de EN 12642 normering, worden ze onderworpen aan speciale tests door geaccrediteerde organisaties die onpartijdig en onafhankelijk beproeven. Is de test geslaagd bewijst de constructeur dat de voertuigwanden de structurele sterkte bieden die nodig is om de ladingveiligheid tijdens het transport te garanderen, mits er wordt uiteraard voldaan aan de voorwaarden van de attest.
Ondanks dat de test vaak minimaal vijf minuten per te testen onderdeel is, kent de EN 12642 test geen veiligheidsfactor. Een kopschot kan gecertificeerd zijn op bijvoorbeeld13500 daN maar kan theoretisch gezien, het begeven op 13600 daN.
Wat daarbij dan niet getest wordt, is onder andere materiaalmoeheid; vermoeiing van materiaal waarbij het onder een zeer lang aangehouden wisselende belasting op een gegeven moment bezwijkt. Wanneer het materiaal voortdurend maximaal wordt belast of nog zwaarder wordt belast ontstaat er rek in het materiaal. Wanneer deze rek te groot wordt ontstaat er vervorming. Het materiaal wordt vermoeit door de voortdurende overbelasting. Vervorming die boven de maximale rekgrens plaatsvind en doorzet zorgt voor blijvende schade aan de constructie wanneer dit niet deugdelijk wordt opgelost. Ook wel de vloeigrens genoemd, deze grens is bijna gelijk aan de rekgrens.
In Duitsland moet er volgens VDI 2700 een herkeuring zijn op de ladingzekeringselementen die betrekking hebben op de bovenbouw, dit zodat het nog altijd als hulpmiddel kan worden beschouwd voor het lading zekeren.
In de rest van Europa is dit helaas nog niet verplicht maar een testorganisatie neemt uiteraard geen verantwoordelijkheid voor de geteste bovenbouwen die niet opnieuw onderworpen zijn aan een herkeuring en/of onderhoud.
Bovenstaande afbeelding toont aan dat de las/verbinding van het kopschot aan de rest van het chassis, van boven naar beneden ingescheurd is. Dit wijst dus op een te hoge belasting bovenin, de vraag is echter of een afspanning aan beide zijden van het kopschot óf een kopsjorring voor het kopschot langs dit had kunnen voorkomen. Daarnaast of een toevoeging überhaupt meer zekerheid biedt.
Onderin of bovenin belasten
Het is van belang dat de sterkte van het kopschot alleen kan worden gegarandeerd als de lading vormsluitend tegen het schot wordt belast, de druk op het schot gelijkmatig wordt verdeeld en het schot in goede staat en onbeschadigd is.
Zoals onderstaande afbeelding logischerwijs laat zien, is het kopschot sterker onderin dan bovenin.
De sterkte van de voorwand moet tijdens de test worden gecontroleerd over de gehele breedte en ten minste driekwart van de hoogte. Met dit gebied moet rekening worden gehouden om een vormsluitende vergrendeling te garanderen. Het kopschot is daarmee nog niet de heilige graal en ook niet altijd toereikend. Het kan voorkomen dat de wrijving te laag is en de af te zekeren krachten nog niet voldoende gewaarborgd zijn. Hierdoor kan de kinetische energie zich opbouwen ten opzichte van het voertuig en het kopschot zelfs doorboren.
Rekken en strekken
Door de vertraging en de vrijkomende krachten wordt het kopschot tezamen belast inclusief de bijkomende extra zekering, maar het is simpelweg géén optelsom van beide varianten. Ofwel, BC + LC (x2).
De kracht bij een kopsjorring of directe zekering werkt pas nadat er doorbuiging van het kopschot op treed. De doorbuiging vindt in principe direct al plaats, maar dit is o.a. sterk afhankelijk van gekozen staalsoort etc. De complexiteit hiervan is dus wel wat groter dan zomaar wat daN's bij elkaar optellen. Enkele opgesomde uitspraken vanuit de markt, met inachtneming dat de sjorpunten de krachten kunnen weerstaan;
Bij de aanvullende toegevoegde zekering met bijvoorbeeld spanbanden is er ook nog de rek te beachten. Gemiddeld genomen is dit tussen de 5 en 7%. 7% rek op een spanband van 8 meter is meer dan een halve meter dat de band uitrekt.
(8 meter spanband inclusief omslagen van de band om de haak, de ratel en omslag van de band voor het stikken van de naden is circa 7,3 meter bandlengte waarover 7% rek gerekend dient te worden).
Kopsjorren kopschot
Beide onderstaande afbeeldingen geven een kopsjorring weer voor het kopschot langs met een spanband met 7% rek.
De linker afbeelding geeft een situatie aan zonder enige belasting van een lading tegen het kopschot én de spanband; 2,8 + 2,5 + 2,8 = ca. 8 meter.
De rechter afbeelding geeft een situatie aan met een vol/overbelasting (maximaal 300mm vervorming, EN12642) van een lading tegen het kopschot én de spanband; 2,8 + 0,25 + 2,5 + 2,8 + 0,25 = ca. 8,5 meter (7% = 511 mm).
Tijdens het testen is maximaal 300 mm elastische vervorming toegestaan en 20mm plastisch na het testen. 300 mm elastische vervorming is echter zoveel dat in de praktijk alles kapot gaat.
Direct zekeren kopschot
De onderstaande zwarte homogene lijn is de situatie in de starttoestand mét 500 daN voorspanning. In deze situatie zal het kopschot wellicht iets naar achteren worden getrokken maar dat is verwaarloosbaar. De onderbroken lijn is de situatie waarbij een kopschot getest wordt volgens EN 12642 en daarbij de benodigde/opgegeven belasting precies haalt qua doorbuiging. In de afbeelding is te zien dat de spanband dan 213mm moet rekken.
Uit de tabel m.b.t. tot de rek, is af te lezen hoeveel rek de spanband heeft bij een bepaalde spanning. In de bovenstaande afbeelding is dat dus 39mm bij 500 daN voorspanning. (39mm=1,4% rek van 2781mm), (2781+39=2820mm). De maximale rek die de spanband in afgebeelde situatie kan dragen is 2781*0.07 = 194,7mm bij een LC van 2500 daN.
Als we de totale rek die optreed in de geschetste situatie bij elkaar optellen 39 + 213 = 252mm ,dan komt dit ver boven de toelaatbare rek van 194,7mm uit.
Op basis van deze som kan dus gezegd worden dat je er niet automatisch vanuit kan gaan dat je de volledige LC waarde van de spanband bij de belastingcapaciteit van een kopschot op mag tellen. De spanband 0 daN voorspanning geven zou de situatie deels ten goede komen omdat dan alleen de verlenging van 213mm meetelt.
In beide gevallen in dit voorbeeld is er dus een overbelasting van de toegestane rek en LC waarde. Het kopschot mag dus niet verder vervormen dan de toegestane rek in de sjorband.
Een spanband rondom het kopschot slaan zou theoretisch gezien m.b.t. het extra zekeren dus het meeste bijdragen in de geschetste situatie. De volledige lengte wordt dan gebruikt waardoor we in zijn geheel; 511/2 = 255,5 mm rek per kant mogen toestaan. (links + rechts, met een gelijkwaardige belasting).
Berekeningen FEM (finite element method)
Uitgangspunten;
· Voorkant van een fictieve vlakke trailer met een kopschot van 2,1m
· Trailermodel van constructiestaal (Type S235, S355, S420 of hoger doet er in principe voor de som niet toe omdat we alleen wilde bewijzen dat de spanband helpt bij het dragen van de belasting).
· Spanband 50x2mm met een LC van 2500 daN
Op de bovenstaande afbeelding is de verplaatsing weergegeven van de fictieve trailer met en zonder afschoring met een spanband. Op het kopschot werkt een kracht van 15 ton die gelijkmatig is aangebracht over het gehele kopschot.
Bij de rechter bovenstaande afbeelding, nu met toevoeging van een spanband, is duidelijk te zien dat de spanband de horizontale verplaatsing significant verminderd met grofweg 3 cm. Dit is ook terug te zien in de afbeelding van spanningen op hieronder. Op de afbeeldingen is een behoorlijk afname van de spanning onderin te zien, dit bij de bevestiging van het kopschot aan chassis van de trailer.
Reactiekracht
Onderstaand de afbeelding met de reactiekracht vanuit de spanband.
Één spanband neemt in dit geval dus 7357 N in horizontale richting, ofwel 735,71 daN.
De spanbanden tezamen nemen op dit moment bij een belasting van 15 ton op het kopschot een kracht van 1472,4 daN met 2 spanbanden (links,rechts) voor hun rekening. Ze ontlasten dus deels het kopschot maar het is dus geen toevoeging aan de BC waarde.
Vooral het verschil is belangrijk, op de gemeten punten zie je afnames van 100 Mpa (N/mm2) of meer. De screenshots zijn onrealistisch t.o.z. van de praktijk omdat er expres een zwak kopschot getekend is, dit om beter te kunnen laten zien of de spanband een significante bijdrage heeft.
Sjorpunten In alle bovenstaande voorbeelden is er van uit gegaan dat de gemonteerde sjorogen van zowel het kopschot als in de laadvloer de krachten kunnen weerstaan.
Voorwanden (kopschotten) hoeven zelfs niet meer te worden voorzien van sjorpunten of meerpunt sjorsystemen volgens EN12640:2019.
Indien toch gewenst dient u zich wel aan e.e.a. te conformeren, zoals bijvoorbeeld het aantal daN. De minimale eis hiervoor is namelijk 1000 daN. Wanneer deze ogen standaard geconstrueerd zijn kan het 'versterken' van uw kopschot met spanbanden of kettingen alsnog de zwakste schakel zijn, de hoeveelheid factoren die hierin bepalend zijn, zijn te groot zoals beschreven in dit artikel. Sjorpunten monteren en certificeren met meer decanewtons dan de standaard 1000 daN in het kopschot is tevens een bijzonder moeilijke opgave.
Het sjorpunt kan echter wel zonder enige technische inspanning in het schot worden gecertificeerd.
Conclusie
Naast de beladingsgraad, druk per m2 op een bepaalde hoogte van het kopschot, puntbelasting, type sjorogen en andere factoren is het zo dat een fabrikant er verstandig aan om dit aan te geven en uit te leggen of het kopschot in combinatie met een sjormethode überhaupt is toegestaan en op welke wijze het gebruikt kan worden.
De toegevoegde zekeringstechnieken blijven namelijk geheel afhankelijk van de hoeveelheid doorbuiging die het kopschot kan verdragen voordat deze afscheurt.
In de markt worden de benoemde bovenstaande extra kopschot toepassingen namelijk gepromoot door verkopende partijen en onderling door chauffeurs, zonder dat dit onderworpen is aan een test. Er kan dus ook niets meer voor worden gerekend.
Een directe zekering aan het kopschot, ofwel het afschoren van het kopschot, of een kopsjorring voor het kopschot langs dient dus ten alle tijden gevalideerd te worden door bijvoorbeeld een certificering.
Het draagt procentueel wel bij als ontlasting van het kopschot maar is afhankelijk van teveel factoren om zomaar de daN's van het kopschot en spanbanden bij elkaar op te kunnen tellen. Het optellen van daN's creëert dus schijnveiligheid zonder dat het gevalideerd is.
Omdat ik onderweg met enige regelmaat de toevoegingen van spanbanden aan het kopschot zie, zonder dat dit beproefd is conform EN 12642, is het mijns inziens wel de verantwoordelijkheid van de fabrikant om dit aan te geven en uit te leggen, zodat het product op de juiste wijze wordt gebruikt.
Dit kán mogelijk via een document waarop de volgende gegevens staan:
- De adresgegevens (eventueel logo) en het telefoonnummer van de constructeur/leverancier alsmede zijn verklaring dat de 'opbouw' bestand is tegen 'bepaalde' krachten.
- het document moet een uniek nummer hebben.
- het VIN nummer van het betrokken voertuig.
- een tekening of omschrijving met afmetingen van de constructie en toegepaste materialen (inclusief sterkteberekening)
- de condities waaronder e.e.a. van toepassing is (b.v. schoon/droog, gebruik antislip en positie lading)
- geen handgeschreven documenten.
Let wel, via dit document is het nog niet conform een normering.
Een specialistische training lading zekeren kan uitkomst bieden.
Veel veilige kilometers toegewenst!
Niels Bouwmeester
(Aan dit voorbeeld en de berekening kunnen geen rechten worden ontleend. Deze theoretische benadering kan niet in verhouding staan met een praktijktest.)
