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1.D.1 Corde

In grotta si usano corde "statiche" da 8, 9, e qualche volta anche 10 mm (di diametro). C'e` anche chi usa ancora corda da 11 ! Differentemente dall'alpinismo per cui si usano corde dinamiche atte ad assorbire cadute con fattore di caduta 2 (v. dopo), in speleologia le caduta hanno fattore uno, dato che si procede verso il basso (scendendo i pozzi).

Le corde portano sulla calza dei trefoli colorati, la cui disposizione e colore identifica il tipo della corda e dipende dal fabbricante. Per esempio le corde Edelrid si distinguono per diametro in base al disegno sulla calza (v. figura a destra; per le Beal vedi figura a sinistra):

• corde da 11 mm hanno tre righe spaziate
• corde da 10 mm hanno due righe spaziate
• corda da 9 mm hanno due righe vicine a formare una scacchiera
• corde da 8 mm hanno tre righe vicine a scacchiera [FIXME]

Le corde sono formate da una struttura interna, detta anima, formata da trefoli intrecciati in versi opposti (in modo da evitare la torsione della corda durante l'allungamento), contenuta entro una calza, detta anche camicia, che serve anche da protezione dell'anima. La calza ha uno spessore di circa 1-2 mm e contribuisce alla resistenza della corda per circa il 30%. Ogni trefolo ha una resistenza di circa 130 Kgp.

Le corde sono fatte di poliamidi (nylon, perlon) e poliesteri (tergal, dacron, trevira). Altre fibre usate sono polipropileni e aramidi (kevlar). Il kevlar e` molto resistente, ma anche poco elastico, percio` non va bene per le corde da speleologia. Il polipropilene e` galleggiante ed assorbe molto poco l'acqua. Ha pero` minor resistenza del nylon. I poliamidi sono attacati dagli acidi, i poliesteri dai composti basici.

Principalmente si usa nylon 6.6 (oppure 6). Questo materiale fonde a 260 ^oC (il nylon 6 a circa 215 ^oC ed e` quindi meno affidabile). Il punto di fusione e` importante perche` le corde spesso si rompono per surriscaldamento per attriti.
Il nylon inizia a degenerare a temperature superiori a 90 <sup>o</sup>C. Questo effetto e` piu` marcato oltre i 120 ^oC. La temperatura massima raggiungibile dal discensore durante una veloce discesa (60 cm/sec) bruscamente frenata (su corda asciutta) arriva a 80-130 ^oC.
Il nylon viene attaccato da detersivi, oli, acidi, e anche da certe sostanze alimentari.

Le corde devono essere provviste sulle estremità di etichette indicanti la lunghezza, l'anno di acquisto, e un codice per il registro delle corde (tenuto scrupolosamente dal magazziniere). In tale registro vengono annotati i dati delle corde: tipo, produttore, data di acquisto, e la storia di utilizzo, in particolare arresti di cadute e altri danneggamenti subiti. L'etichettatura deve essere posta su entrambe le estremita`, e fissata con una guina termo restringente.

Le caratteristiche di una corda sono

• elasticita`;
• elasticita` di rottura;
• capacita` di assorbire cadute (con fattore di caduta 1 per le corde statiche, e FC=2 per le dinamiche);
• massima forza di frenaggio (deve essere inferiore a 12 KN);
• resistenza (carico di rottura);
• assorbimento di umidita`;
• resistenza alla abrasione;
• usurabilita`;
• flessibilita`;
• peso al metro.

Le corde statiche hanno indice di elesticità minore di E=0.05 1/KN. L'elasticita` descrive l'allungamento percentuale di una corda in funzione della tensione che le si applica; si misura in 1/kilonewton, poiche` le forze si misurano in kilonewton. Una elasticita` E=0.05 1/KN denota una corda che subisce un allungamento del 4% quando ci si appende uno speleologo (che pesi 80 Kg), cioè circa un metro su un pozzo da venti. Le corde dinamiche hanno indice di elasticita` circa doppio, percio` si allungano anche del doppio. In pratica le corde statiche hanno elasticita` compresa fra 1.5 e 4 %; le dimaniche fra 6 e 10 %. Esistono anche corde statiche con limitatore di elasticita` all'interno dell'anima, per le quali E=0.01 1/KN. Queste corde sono comunque sicure perche` in caso di caduta il limitatore di elsticita` si rompe e la corda si comporta come una normale corda speleo statica.

Le corde soggette a trazione si allungano assorbendo e dissipando energia (area tratteggiata in figura). Le corde assorbono energia (in modo reversibile) per elasticita`. In prima approssimazione l'allungamento e` proporzionale alla lunghezza della corda ed alla forza (peso) applicata: A = E L F. Questa relazione definisce il coefficiente di elasticita` E. In realta` nelle corde l'elasticita` e` di tre tipi: strutturale (della corda e dei trefoli), propria delle fibre di nylon, di compressione (nei nodi). Percio` la curva di F in funzione di A non e` una retta ma ha una forma leggermente parabolica: inizialmente la corda risulta piu` elastica. In ogni caso l'energia assorbita elasticamente viene restituita quando viene tolta la trazione.

L'elasticita` di rottura e` l'allungamento della corda alla rottura. Per le corde dinamiche e` circa 50 %, per le statiche e` circa 25 &.

L'energia viene anche assorbita (irreversibilmente) per plasticita`, cioe` per deformazioni della corda: snervamento, rottura e scorrimento delle fibre, deformazione della struttura della corda, strizione dei nodi, e scorrimento della corda su un ancoraggio. Infine l'energia viene assorbita e dissipata per attriti che portano a riscaldare la corda. Gli attriti sono interni, tra fibre, trefoli, calza, ma anche causati da materiali intrusi (argilla e microcristalli), oppure esterni (con gli atrezzi, gli ancoraggi, e la roccia). Quindi la curva di scarico (che descrive come la corda restituisce l'energia) non coincide con quella di trazione. Questo e` tanto piu` vero quanto piu` intensa e` la forza applicata alla corda come nel caso di cadute.

Dato che la corda deve essere in grado di sostenere cadute, piu` che di elasticita` si dovrebbe parlare di deformablita`, cioe` di quanto la corda e` in grado di assorbire energia. Questa proprieta` dipende dal materiale e dalla struttura della corda, oltre che da come essa viene utilizzata.

• Per piccole cadute (F fino a 400 Kgp) l'energia viene assorbita da deformazioni trasversali e dalla compressione dei nodi. La deformabilita` e` alta, ma solo il 15% dell'energia della caduta deve essere assorbita dalla corda.
• Oltre 400 Kgp e fino a F 1800 Kgp la corda "entra in azione": una larga frazione dell'energia (85%) viene assorbita e/o dissipata.
• Oltre questo limite si ha snervamento e rottura della corda.

La bonta` di una corda si misura dunque dalla capacita` di assorbire energia senza subire deformazioni gravi e permanenti. Si misura anche da come essa mantiene questa capacita` nel tempo a con l'uso.

Le corde si accorciano con i lavaggi e le asciugature ripetute (circa 4%). Le corde si riducono in lunghezza trazionandole durante il normale uso speleologico. L'accorciamento e` pari a circa 13% (11% nel primo anno).

Assorbimento d'acqua. Una corda assorbe acqua. L'assorbimento d'acqua viene valutato mettendo un pezzo di corda in una bacinella contenente acqua e misurando il tempo che impiega ad andare a fondo. L'assorbimento fisico e` reversibile: l'acqua si posiziona negli spazi fra le fibre e si fissa con legami fisici superficiali (coesione) sui filamenti. E` quindi proporzionale al volume della corda (sezione per lunghezza) e dipende dal tipo di corda. Questo assorbimento non pregiudica le proprieta` meccaniche della corda, ed e` utile per raffreddare la corda durante la discesa col discensore.

Una corda nuova assorbe acqua a causa della affinita` tra nylon e acqua (si formano legami idrogeno fra le due molecole). Questo assorbimento d'acqua e` irreversibile e provoca un accorciamento del 2 - 5 %. Percio` le corde nuove, prima di essere utilizzate in grotta dovrebbero essere "preparate" dal magazziniere, per evitare che si accorcino notevolmente dopo le prima uscite. Si mette a bagno la corda per una notte nell'acqua. Il giorno dopo si traziona la corda: basta essere in due, con una carrucola. Mentre uno sale verso la carrucola con gli atrezzi da risalita, l'altro gli da` corda col discensore. Tutto cio` ha il duplice vantaggio di mettere la corda sotto una trazione pari al peso dello speleo che sale, a di far fare a questi un po` di esercizio, che non puo` fargli che bene! La preparazione aiuta a stringere la calza, evita lo slittamenteo della calza sulla anima, e restringe le maglie riducendo l'infiltrazione di materiali intrusi (argilla).

L'acqua (e l'umidita`) che entra all'interno dei filamenti e si posiziona nella parte amorfa della struttura polimerica della macromolecola ne condiziona le proprieta` e indebolisce la corda. Abbassa la temperatura di transizione vetrosa (detta Glass Temperature), in corrispondenza della quale si ha transizione della parte amorfa da stato rigido a comportamento plastico, quindi una maggiore deformabilita` della catena polimerica.

La resistenza alla rottura e` ridotta a causa dell'acqua assorbita all'interno delle molecole del 10 % circa, e la capacita` di assorbire cadute viene ridotta fino al 50 %. La permanenza prolungata (parecchi anni) in grotta puo` ridurre la resistenza tanto che la corda si rompe con l'impiego normale.

Il carico di rottura delle corde diminuisce nei primi due o tre anni (circa 20-25% nel primo anno), poi si stabilizza. Questa diminuzione non e` dovuta tanto all'invecchiamento delle fibre (depolimerizzazione del nylon, che comporta una riduzione del 10% all'anno) quanto piuttosto alla usura, che provoca la perdita di coesione fra esse. Anche per le fettuccie si ha una analoga riduzione del carico di rottura.

Aumenta la plasticita` della corda, per cui aumenta apparentemente anche il coefficiente di deformabilita`, cioe` la capacita` di arrestare una caduta. Questo e` pero` un effetto relativo, perche` il carico di rottura diminuisce. In caso di caduta, la corda assorbe energia per plasticita`, piu` che per elasticita` e attriti, quindi ogni arresto di caduta rende la corda sempre piu` "rigida". Approssimativamente dopo n cadute l'elasticita` risulta E(n) = E_o e^{-h n}; all'incirca si dimezza ad ogni caduta.

In ogni caso, non si deve mai usare una corda che abbia sostenuto anche un solo arresto di caduta. A seguito di questo una corda puo` riportare lesioni interne non visibili pertanto non puo` piu` essere utilizzata per la progressione verticale (pozzi, traversi, etc.).

Le cause di usura delle corde sono:

• la flessione e torsione dovute al discensore (o peggio al mezzo barcaiolo);
• la compressione dei dentini dei bloccanti;
• i microcristalli intrusi (che aumentano l'attrito e facilitano le lacerazioni interne);
• il riscaldamento causato dai discensori (attrito esterno);
• l'abrasione contro la roccia, ma anche con ancoraggi di piccolo raggio;
• lo snervamento delle fibre, causato dalla progressione sia in discesa che in risalita;
• l'invecchiamento "naturale" (depolimerizzazione) causato dai raggi ultravioletti e dagli agenti atmosferici (acidi).

Con un uso normale, una corda si usura, ma mantiene le sue capacita` di arrestare una caduta, quindi fornisce l'adeguata sicurezza. Questa viene meno se l'armo non e` ben fatto e la corda sfrega contro la roccia. L'abrasione dovuta allo sfregamento contro la roccia indotto dal movimento durante discese e risalite e` il vero distruttore delle corde da speleologia. Nell'abrasione delle corde sulla roccia intervengono molti fattori:

• asperita` della roccia (microrugosita`)
• superficie di appoggio (lame)
• forza di pressione sulla roccia
• ampiezza degli scorrimenti della corda

La resistenza alla abrasione si misura col test PLF. Si fa passare la corda su uno spigolo vivo a 90^o di roccia e si appende un peso. L'altro estremo e` collegato ad un disco che gira ed impone un movimento alternato alla corda. Si misura il numero di va e vieni necessari per la rottura.

Anche l'acqua puo` arrivare a spezzare una corda, sbattendola ripetutamente contro la roccia. Questo e` piu` probabile vicino ai punti di attacco, dove risulta sempre lo stesso punto della corda a sbattere.
Anche lo sfregamento sugli ancoraggi puo` arrivare a rovinare una corda. Questo pero` introduce un discorso a parte, sugli armi permanenti e sulla loro manutenzione.

Acidi e solventi chimici (per es. benzina) e oli danneggiano le corde. Infine bisogna evitare inutili sollecitazioni alle corde: fare dunque attenzione a non calpestarle e a non colpirle con sassi.

L'invecchiamento naturale ha un effetto ridotto rispetto alle cause d'usura del normale uso. Una corda puo` essere preservata "integra" se mantenuta in luogo fresco asciutto e buio. In ogni caso la vita media del nylon e di circa dieci anni, dopo di che` le fibre decadono abbastanza velocemente. Una corda piu` vecchia e` inaffidabile.

Le corde semi-statiche fabbricate prima del 1997 hanno un filo colorato all'interno dell'anima indicante l'anno di fabbricazione, secondo la tabella seguente (gli stessi colori sono usati anche per le corde dinamiche, e la tabella contiene anche quelli per gli anni successivi). Dal 1998 in poi le corde semi-statiche hanno l'anno di fabbricazione impresso su un nastro posizionato in mezzo all'anima.

La pulizia (lavaggio con tanta acqua e spazzola morbida) e una buona manutenzione sono necessarie, per controllarne lo stato di affidabilita` prima di portarle in grotta. Il lavaggio accurato serve a togliere i micricristalli di argilla dalla calza e dall'interno della corda. [FIXME L'uso di un poco di ammorbidente potrebbe essere utile perche` aiuta a mantenere le fibre lubrificate. Un impiego eccessivo pero` ne riduce la resistenza. QUESTO E` DA VERIFICARE].

Il carico di rottura di una corda, cioe` la resistenza, dipende principalmente dal tipo di fibre di cui e` fatta, e dal diametro. Come si vede dalla tabella riportata sotto esso e` abbastanza alto (> 18 KN) pero` bisogna tener presenta che si riduce nel punto in cui la corda forma il nodo con cui viene attaccata all'armo. Questa diminuzione e` causata dalle spire del nodo che stringono la corda e la bloccano. In genere questa riduzione e` di circa 30%, ma puo` arrivare anche al 50 %. Questo "effetto nodo" ha minor incidenza sulle corde usate, ma cio` e` solo un effetto relativo: le corde usate hanno un carico di rottura inferiore. Infatti sono piu` rigide e meno elastiche, quindi si forma minor pressione fra le spire del nodo. Inoltre le corde usate sono piu` plastiche e dissipano meno energia per attrito interno.
[FIXME E` incerto se abbiano maggior conducibilita` termica per i materiali intrusi].

Queste tabelle riportano i requisiti normativi per corde e fettuccie. La rigidita` di una corda e` il rapporto fra il diametro della corda all'interno di un nodo e il suo diametro normale. La corde di tipo "A" sono destinate ai lavori in altezza, alla speleologia e al soccorso. Quelle di tipo "B" sono piu` deboli e destinate solo alla discesa per soccorso.

1.D.2 Fettuccie

Le fettuccie, al contrario delle corde, non hanno una anima portante protetta da una calza esterna, ma solo la struttura esterna, percio` sono piu` facilmente soggette a lesioni per usura.

Le fettuccie devono avere dei fili di colore diverso indicanti il grado di tenuta: 5 KN per ogni filo. Usare solo fettuccie con almeno tre fili (quindi con resistenza superione a 15 KN).

Senza nodi le fettuccie si rompono per snervamento delle fibre. Anche per le fettuccie la resistenza sul nodo e` ridotta di circa il 30% rispetto a quella nominale. Una fettuccia doppia su moschettone ha una resistenza pari al 140% del valore nominale. Su un anello (da 6 mm) la resistenza e` circa uguale al valore nominale. Su una placca (4 mm) e` ridotta all'80%. In queste tre situazioni si ha fusione delle fibre per attriti sugli ancoraggi, dovuta ad una concentrazione degli sforzi (e quindi attriti maggiori) per le pieghe. Ne risulta che le longe di fettuccia singola con nodi non sono adeguate. Tuttalpiu` usare un anello di fettuccia.