Unfallbedingte Kranlasten: 5 Auslegungsfälle in GB/T 3811-2008

Kranunfälle sind Lasten, die im normalen Kranbetrieb zwar selten auftreten, aber gelegentlich entstehen können. Dazu gehören Lasten, die durch Wind, Schnee, Eis, Temperaturschwankungen und Schrägstellung des Krans verursacht werden. Diese Lasten werden in der Regel bei Berechnungen zur Ermüdungsfestigkeit nicht berücksichtigt.

Dieser Artikel fasst fünf Arten von Kranunfalllasten und deren Berechnungsmethoden zusammen: horizontale Seitenlast Ps bei Schräglage, Gradientenlast, Windlast, Schnee- und Eislast sowie Last, die durch Temperaturänderungen verursacht wird.

1. Unfallbedingte Kranbelastung durch Schräglage: Ps

Die beim Schräglauf eines Krans entstehende horizontale Seitenlast ist eine gelegentlich auftretende Last, die durch die Reaktion einer Führungsvorrichtung, wie z. B. einer Führungsrolle oder eines Radkranzes, verursacht wird, wenn sich ein Radkran oder eine Laufkatze im stationären Zustand in Längs- oder Querrichtung bewegt.

Wo:

• ∑P — Summe der maximalen Radlasten: die Summe der häufig auftretenden maximalen Radlasten an den Rädern, die mit dem effektiven Radstand am Endwagen auf der Seite verbunden sind, die der Seitenlast ausgesetzt ist.
• λ – Horizontaler Seitenlastbeiwert. Er hängt vom Verhältnis S/B (bzw. S/a) ab, wobei S die Kranspannweite, B der Kranradstand und a der effektive Radstand ist. Bestimmen Sie λ anhand der untenstehenden Abbildung.

Bei einem Mehrradkran bietet die Verwendung des effektiven Radstands a anstelle des Kranradstands B eine sinnvollere Grundlage für die Berechnung der horizontalen Seitenkraft. Die Prinzipien zur Bestimmung des effektiven Radstands sind in Abschnitt D.2 der Norm GB/T 3811-2008 auf den Seiten 134–135 beschrieben.

Ps bietet eine theoretische Grundlage für die Überprüfung der Konstruktion der horizontalen Radaufhängung. Informationen zu zugehörigen Betriebssymptomen und Ursachen finden Sie in diesem Leitfaden. Radschäden an Brückenkränen und Schienenverwindung.

2. Kran-Gradientenlast

Die Krangradientenlast ist die Komponente des Kran-Eigengewichts und der Nennhublast, die entlang der geneigten Oberfläche einer Rampe, Straße oder Schiene wirkt.

1. Mobilkrane: Wo Berechnungen erforderlich sind, berücksichtigen Sie die tatsächlichen Straßen- oder Bodenverhältnisse.
2. Schienenkrane, einschließlich Eisenbahnkrane: Bei einer Gleisneigung von maximal 0,5% (0,29°) wird die Steigungslast nicht berücksichtigt. Andernfalls ist die Steigungslast anhand der tatsächlichen Steigung zu berechnen.
3. Gemäß den in Tabelle 2 der Norm GB/T 10183.1-2018 aufgeführten Toleranzen für die Geradheit der Kranschienenoberseite, Krane – Toleranzen für Räder und Fahr- und Traversenschienen – Teil 1: AllgemeinesDie Steigung der Schienenführung eines Brücken- oder Portalkrans darf bei einer Fahrgeschwindigkeit des Krans von ≥ 112 m/min für die Toleranzklasse 2 1/1000 bzw. für die Toleranzklasse 1 0,5/1000 nicht überschreiten. Die Steigung der Fahrleitung eines Laufkatzensystems darf für die Toleranzklassen 2 und 1 ebenfalls 0,5/1000 nicht überschreiten. Diese Schlussfolgerung entspricht der persönlichen Meinung des ursprünglichen Autors; es wurden keine expliziten allgemeinen Anforderungen an die Steigung gefunden.
4. Portalkran im Schiffbau: Es sollten geschweißte Schienen verwendet werden, und die Steigung der Fahrstrecke sollte 1/1000 nicht überschreiten (GB/T 27997-2026).
5. Reachstacker: Das Bodengefälle darf 3% (GB/T 26474-2026) nicht überschreiten.
6. Containerportalkran mit Gummireifen: Die Bodenneigung des Fahrwegs darf 11 TP1T nicht überschreiten, und die lokale Neigung darf 31 TP1T nicht überschreiten (GB/T 14783-2009).

Ist es angesichts dieser Anforderungen und der Einhaltung der geltenden Norm bei der Gleisinstallation vor Ort unnötig, die Steigungslast für einen schienengebundenen Kran zu berechnen? Falls die Berechnung der Steigungslast erforderlich ist, deutet dies darauf hin, dass die vorgegebene Installationsbedingung nicht der Norm entspricht? Diese Fragen wurden im Originalartikel aufgeworfen.

3. Kranwindlast PW

Bei Kranen, die im Freien betrieben werden, ist die Windlast zu berücksichtigen. Sie wird als statische Last angenommen, die in der ungünstigsten horizontalen Richtung wirkt. Der berechnete Winddruck ist entsprechend dem Krantyp und dem Einsatzgebiet auszuwählen.

3.1 Berechneter Winddruck

Wo:

• p — Berechneter Winddruck in Newton pro Quadratmeter (N/m²).
• Vs — Berechnete Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m/s).

Die berechnete Windgeschwindigkeit ist die Böengeschwindigkeit in einer Höhe von 10 m über freiem Gelände, ausgedrückt als durchschnittliche momentane Windgeschwindigkeit über ein 3-Sekunden-Intervall.

Im Betriebszustand beträgt die Windböengeschwindigkeit das 1,5-fache der mittleren Windgeschwindigkeit über einen Zeitraum von 10 Minuten.

Im Zustand „außer Betrieb“ beträgt die Windböengeschwindigkeit das 1,4-fache der mittleren Windgeschwindigkeit über einen Zeitraum von 10 Minuten.

3.2 Windlast im Betrieb PWⅡ

Die Windlast im Betrieb ist die maximale Windkraft, der ein Kran im Betrieb standhalten kann.

Der Winddruck im Betrieb wird über die gesamte Kranhöhe als konstant angenommen, ohne Berücksichtigung von Schwankungen mit der Höhe.

Wird ein Windgeschwindigkeitsmessgerät verwendet, um einen Betrieb oberhalb der zulässigen Windgeschwindigkeit zu verhindern, wird es normalerweise am höchsten Punkt des Krans installiert.

Der berechnete Winddruck im Betrieb wird in PⅠ und PⅡ unterteilt. Die entsprechenden Winddrücke und Windgeschwindigkeiten sind unten aufgeführt. Verwendet ein Hersteller von den tabellierten Werten abweichende Windgeschwindigkeiten oder Winddrücke, sind diese Werte in der Krankonstruktionsdokumentation und der Betriebsanleitung anzugeben. In der Praxis ist in der Regel die technische Spezifikation des Projekts maßgebend.

• PⅠ ist der berechnete Normalwinddruck für den Betriebszustand. Er dient zur Berechnung des Widerstands für die Motorleistungsbemessung und zur thermischen Überprüfung.
• PⅡ ist der maximal berechnete Winddruck im Betriebszustand. Er dient zur Berechnung der Festigkeit von Maschinenteilen und Metallkonstruktionen, der strukturellen Steifigkeit und Stabilität, der Überlastfähigkeit des Antriebs, der Gesamtstabilität des Krans gegen Umkippen sowie der windbeständigen Rutschfestigkeit.

3.3 Windlasten im Betrieb, die auf den Kran wirken

Wo:

• PWⅠ — Normale Windlast im Betrieb, die auf den Kran wirkt, in Newton (N).
• PWⅡ — Maximale Windlast im Betrieb, die auf den Kran wirkt, in Newton (N).
• C — Windkraftbeiwert.
• PⅠ und PⅡ — Die beiden berechneten Winddrücke im Betrieb, in N/m².
• A – Die geschlossene, windzugewandte Fläche des Kranbauteils senkrecht zur Windrichtung in Quadratmetern (m²). Sie entspricht der Umrissfläche A₀ der windzugewandten Seite multipliziert mit dem Deckungsgrad Φ der windzugewandten Fläche: A = A₀Φ.
• θ — Winkel zwischen der Windrichtung und der Längsachse des Bauteils bzw. der Oberfläche der Struktur (θ≤90°), in Grad.

Die gesamte Windlast auf die Krankonstruktion ist die Summe der Windlasten, die auf ihre einzelnen Teile wirken.

1. Für den Windkraftbeiwert C siehe Abschnitt 4.2.2.3 der Norm GB/T 3811-2008. Dieser enthält Windkraftbeiwerte für einzelne Bauteile, einflächige Fachwerkkonstruktionen und quadratische Gittertürme.
2. Die windzugewandte Fläche A steht in Zusammenhang mit dem Abschirmungsreduktionsfaktor. Beispielsweise ist für die Berechnung der windzugewandten Fläche der Hauptträger eines Zweiträger-Portalkrans Abschnitt 4.2.2.3.6 der Norm GB/T 3811-2008 zu beachten. Dieser Abschnitt behandelt die Abschirmungsreduktion für zwei Bauteile, die Abschirmungsreduktion für die in der ursprünglichen Norm aufgeführten Bauteile, Abstandsverhältnisse und weitere Faktoren.

Für die praktische Geräteauswahl nach Festlegung der Auslegungslast siehe KSCRANE. Auswahlleitfaden für Windschutzsysteme für Portalkrane.

3.4 Windlast, die auf die angehobene Last wirkt

Wo:

• PWQⅠ — Normale Windlast im Betrieb, die auf die angehobene Last wirkt, in Newton (N).
• PWQⅡ — Maximale Windlast im Betrieb, die auf die angehobene Last wirkt, in Newton (N).
• AQ — Maximale windzugewandte Fläche der gehobenen Last in Quadratmetern (m²).

Beim Heben von Lasten mit bestimmten Abmessungen und Formen ist die windzugewandte Fläche anhand der entsprechenden Abmessungen und des Profils zu bestimmen. Ist die Fläche nicht bekannt, ist sie gemäß Abschnitt E.5 von Anhang E in GB/T 3811-2008 zu schätzen.

4. Schnee- und Eislasten

In bestimmten Regionen müssen Schnee- und Eislasten berücksichtigt werden. Auch die durch angesammeltes Eis und Schnee bedingte Vergrößerung der Luvseite ist zu berücksichtigen.

5. Belastungen durch Temperaturänderungen

Dieser Abschnitt ist theoretischer Natur und dient als Referenz. Temperaturbelastungen werden im Allgemeinen nicht berücksichtigt. Sie sind jedoch in bestimmten Regionen zu berücksichtigen, in denen die Temperatur während der Kraninstallation stark von der Betriebstemperatur abweicht, oder bei statisch unbestimmten Tragwerken mit großen Spannweiten. Ein Beispiel hierfür ist ein Portalkran mit zwei starren Beinen und einer Spannweite von 30 m oder mehr. In solchen Fällen erzeugt die durch Temperaturänderungen bedingte eingeschränkte Ausdehnung oder Kontraktion der Bauteile eine Last. Die Berechnung kann auf Grundlage relevanter, vom Anwender bereitgestellter Informationen erfolgen.

6. GB/T 45680-2025 für die Beurteilung der Windlasten von Kränen

GB/T 45680-2025, Krane – Windlastbewertung(Anfrage zu chinesischen Krannormen)ist eine neu entwickelte Norm erster Ausgabe zur Berechnung von Windlasten auf Krane. Sie ist eine modifizierte Fassung (Modification of Adoption, MOD) der ISO 4302:2016. Die Norm wurde am 30. Mai 2025 veröffentlicht, trat am 1. Dezember 2025 in Kraft und gilt für die Berechnung von Windlasten auf Krane sowohl im Betrieb als auch außer Betrieb.

Die im Betrieb maßgebliche Windgeschwindigkeit ist die Windgeschwindigkeit, die am höchsten Punkt des Krans gemessen wird.

Eine Übersicht über die nach der Windlastberechnung verwendete Hardware finden Sie unter Windschutzvorrichtungszubehör für Portalkrane.

krystal

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