Vrijdragende portaalkraan: een professionele oplossing voor ruimtegebrek.

Binnen het technische kader van portaalkranen is de consoleconstructie geen simpele optionele toevoeging, maar een technische oplossing voor conflicten tussen constructief ontwerp en ruimtelijke beperkingen.

Vanuit het oogpunt van de bouwpraktijk hoeven niet alle portaalkranen een cantileverconstructie te hebben. De fundamentele reden hiervoor is dat verschillende toepassingsscenario's fundamenteel verschillende ruimtelijke eisen stellen:

• Het werkbereik van een standaard portaalkraan is inherent beperkt tot de overspanning tussen de twee poten.
• Wanneer alle hijswerkzaamheden volledig binnen de hoofdoverspanning plaatsvinden, is een uitkraging niet alleen overbodig, maar kan deze zelfs structurele redundantie introduceren.
• Pas wanneer ruimtelijke beperkingen de belangrijkste uitdaging vormen, krijgt de cantileverconstructie echte technische betekenis.

De behoefte aan een vrijdragende portaalkraan ontstaat met name wanneer conventionele portaalkranen niet langer voldoen aan de ruimtelijke beperkingen. Dit is doorgaans het geval wanneer: het benodigde werkgebied zich uitstrekt buiten de hoofdoverspanning, of vaste terreingrenzen – zoals muren, permanente apparatuur of de randen van het rangeerterrein – verdere uitbreiding van het spoor belemmeren.

Op basis van brancheonderzoek en casussen uit ingenieursadvies blijkt dat dergelijke eisen het meest voorkomen op locaties met een vaste lay-out en verspreide werkzones. In deze scenario's zoeken gebruikers niet naar "krachtigere" kranen, maar naar structurele oplossingen die zich kunnen aanpassen aan de ruimtelijke beperkingen.

Kernconclusie: Een uitkraging is geen configuratieverbetering, maar een structurele oplossing voor ruimtelijke problemen. Het doel ervan is niet om het hijsvermogen of de werksnelheid te verhogen, maar om de constructie voorbij de hoofdoverspanning uit te breiden, waardoor werkgebieden buiten de overspanning effectief kunnen worden afgedekt binnen een beperkte ruimte.

Wat is een cantilever portaalkraan?

Een cantilever portaalkraan is een brugkraan waarbij de hoofdbalk voorbij een of beide poten uitsteekt en een cantilever-sectie vormt waardoor het werkbereik de overspanning van de hoofdbalk kan overstijgen.

De kern van het ontwerp is het vergroten van de werkruimte, niet het verbeteren van de laadcapaciteit.

Structureel gezien betekent een "cantilever" dat de hoofdbalk extra overhangende krachten moet kunnen weerstaan. Omdat het cantilevergedeelte geen steunpoten heeft, worden alle belastingen die aan het cantileveruiteinde worden uitgeoefend, omgezet in buigmomenten en torsiekrachten die op de hoofdbalk inwerken. Dit vereist hogere eisen aan materiaalkeuze en doorsnedeontwerp om voldoende buigweerstand te garanderen.

Naast de standaardonderdelen van een portaalkraan – hoofdbalk, steunpoten, rijmechanisme en hijssysteem – moet een vrijdragende portaalkraan ook zijn uitgerust met extra veiligheidscomponenten aan het vrijdragende uiteinde, zoals eindschakelaars en buffers, om stabiliteit te garanderen tijdens werkzaamheden waarbij de kraan uitsteekt.

Belangrijkste verschillen met standaard portaalkranen

Hoewel ze allebei dezelfde functie vervullen, verschilt hun structurele logica fundamenteel.

Drie structurele typen cantilever portaalkranen

De structurele verschillen tussen vrijdragende portaalkranen vloeien voort uit de randvoorwaarden van de locatie en de vereisten voor het werkbereik. Bij de selectie moet de nadruk liggen op structurele compatibiliteit met de locatie, in plaats van op het nastreven van een "alles-in-één"-oplossing.

1. Enkele cantilever: Ontworpen voor randwerkzaamheden

Een portaalkraan met een enkele vrijdragende constructie verlengt de hoofdligger slechts aan één zijde, terwijl de andere zijde een conventionele constructie blijft. Dit ontwerp is uitermate geschikt voor situaties met eenzijdige begrenzing, zoals werkplaatsen met slechts één wandzijde of terreinen grenzend aan wegen of vaste installaties.

Structurele kenmerken:

• Uitkraging aan één zijde van de hoofdbalk
• Conventionele structuur aan de overkant

Toepassingslogica:

• De werkzaamheden concentreerden zich aan één kant van de hoofdoverspanning.
• Duidelijke randvoorwaarden aan één zijde

Typisch risico:

• Potentiële blinde vlekken bij tweezijdige of verspreide operaties

2. Dubbele cantilever: gericht op dekking, niet op efficiëntie

Een dubbele cantilever portaalkraan heeft cantilever-verlengstukken aan beide uiteinden van de hoofdbalk, waardoor het werkgebied zich uitstrekt tot voorbij beide zijden van de hoofdoverspanning.

Het is cruciaal om te benadrukken dat de waarde van een dubbele cantileverkraan ligt in het grotere bereik, niet in de verbeterde efficiëntie. De bedrijfssnelheid en hijssnelheid zijn in principe vergelijkbaar met die van een enkele cantileverkraan of een standaard portaalkraan. In sommige gevallen kan de toegenomen structurele complexiteit de bedrijfsefficiëntie zelfs enigszins verminderen.

Structurele kenmerken:

• Uitkragende delen aan beide uiteinden van de hoofdligger
• Overkapping aan beide zijden van de hoofdoverspanning

Kernbegrip:

• Dubbele cantilever ≠ hogere efficiëntie
• De waarde zit hem in de dekking, niet in de snelheid of capaciteit.

Toepasselijke scenario's:

• Edge-bewerkingen vereist aan beide zijden.
• De rails kunnen in geen van beide richtingen worden uitgeschoven.
• Grote open terreinen en bedrijfszones die meerdere toepassingen hebben

3. Op maat gemaakte cantileverconstructie: gedreven door technische omstandigheden

Op maat gemaakte cantilever portaalkranen zijn geen standaardmodellen, maar locatiespecifieke ontwerpen die worden bepaald door bijzondere omgevingsomstandigheden. Typische varianten zijn onder andere explosieveilige, lage-temperatuur- en mobiele configuraties.

De kern van de logica is: "de omgeving bepaalt de structuur", niet andersom.

• Explosieveilige cantilever-portaalkranen worden gebruikt in chemische en petrochemische omgevingen met brandbare of explosieve media. Ontwerpen moeten voldoen aan de eisen voor explosiebeveiliging en explosieveilige motoren, afgedichte elektrische componenten en antistatische onderdelen bevatten om ontstekingsrisico's te voorkomen.
• Lage-temperatuur cantileverkranen zijn ontworpen voor koelinstallaties of buitenwerkzaamheden in koude gebieden. Ze maken gebruik van temperatuurbestendig staal, antivriesmiddelen en geïsoleerde elektrische systemen om broosheid en defecten aan onderdelen te voorkomen.

Van structureel inzicht tot de juiste selectie: een vijfstappenplan voor ingenieurs

De keuze voor een vrijdragende portaalkraan is in essentie een technische afweging, geen simpele inkoopbeslissing. Het vereist een systematische evaluatie van structurele kenmerken, locatieomstandigheden en operationele eisen.

Stap 1: Definieer de "belasting" correct.

Belasting ≠ getild gewicht.

Een correcte belastingbeoordeling omvat:

• Materiaalgewicht
• Gewicht van hijsinstallaties en tuigage
• Dynamische belastingen (stoot, traagheid)

Als je bijvoorbeeld 10 ton materiaal tilt met een hijsinrichting van 1 ton en een dynamische belastingfactor van 1,1, resulteert dit in een werkelijke belasting van: (10 + 1) × 1,1 = 12,1 ton.

Alleen een nauwkeurige berekening van de totale belasting garandeert de veiligheid van de constructie.

Stap 2: De omstandigheden ter plaatse beoordelen

De waarde van een cantileverconstructie ligt in het vertalen van structureel ontwerp naar ruimtelijke aanpasbaarheid, waarbij hoofdzakelijk drie aspecten aan bod komen:

1. Het bedekken van gebieden buiten de hoofdoverspanning
Op open terreinen of aan de randen van werkplaatsen steken materialen vaak buiten de hoofdoverspanning uit. Uitkragende constructies maken het mogelijk om de overspanning te overbruggen zonder de rails aan te passen of extra apparatuur toe te voegen.

2. Het elimineren van blinde vlekken in de buurt van muren, apparatuur of grenzen.
De uitkragende constructie breidt de werking uit voorbij de poten, waardoor hijswerkzaamheden vlak langs de rand mogelijk worden en de ruimte optimaal wordt benut.

3. Bestaande locaties waar spoorverlenging onmogelijk is
Bij renovatieprojecten bieden uitkragende constructies de meest kosteneffectieve manier om uit te breiden zonder ingrijpende bouwkundige reconstructie.

Al deze oplossingen draaien om ruimtelijke aanpassing, waarbij de locatieomstandigheden het belangrijkste selectiecriterium vormen.

Stap 3: Bepaal de werkingsradius

De werkingsradius is de afstand van het verste hijspunt tot de hartlijn van de rails:

• Werkingsradius ≤ de helft van de hoofdspanwijdte → geen uitkraging nodig
• Werkingsradius > de helft van de hoofdspanwijdte → cantilever vereist

De lengte van de uitkragende constructie moet het verste punt met voldoende veiligheidsafstand bestrijken.

Stap 4: Beoordeel het draagvermogen van de grond en de windbelasting.

Uitkragende constructies veranderen de wiellastverdeling, waardoor de druk aan één kant toeneemt:

• De draagkracht van de grond moet minimaal 2,5 MPa zijn; anders is betonversterking vereist.
• Bij buitentoepassingen moet rekening worden gehouden met de windbelasting. Grotere windgevoelige oppervlakken vereisen windbestendige voorzieningen zoals railklemmen en verankeringssystemen om verschuiven of omvallen te voorkomen.

Stap 5: Milieu- en nalevingsvereisten

Omgevingseisen (explosiebestendig, lage temperatuur, enz.) moeten vooraf duidelijk worden gedefinieerd. Het ontwerp moet voldoen aan de relevante normen, waaronder:

• China: GB/T 14406-2019
• Internationale referentie: ASME B30.22, OSHA

Toepassing van cantileverconstructies in diverse industrieën

De afhankelijkheid van cantileverconstructies verschilt per branche. In sommige gevallen zijn ze onmisbaar, terwijl ze in andere gevallen optionele optimalisaties blijven.

Materiaalterreinen (staal, buizen, profielen): Uitkragende constructies zijn vaak essentieel vanwege lineaire materiaallay-outs en frequente randbewerkingen.

Metrobouwlocaties: Uitkragende constructies zijn doorgaans noodzakelijk vanwege de beperkte ruimte en de vaste begrenzingen rondom de opgravingsputten.

Containerterminals in havens: Hoewel de lay-outs gestandaardiseerd zijn, volstaan conventionele overspanningen vaak; uitkragende constructies worden selectief toegepast, afhankelijk van de configuratie van de terminal.

Conclusie: Wanneer is een vrijdragende portaalkraan de juiste oplossing?

Als uw operationele uitdaging voortkomt uit ruimtelijke beperkingen in plaats van onvoldoende hefvermogen, dan is een cantilever portaalkraan de juiste constructieve oplossing.

Het kernprincipe is duidelijk: cantileverconstructies lossen ruimteproblemen op, geen prestatiebeperkingen.

Effectieve toepassing vereist dat we de misvatting loslaten dat "complexere constructies altijd beter zijn". Succes schuilt er juist in dat we nauwkeurig vaststellen of het kernprobleem ruimtelijk of prestatiegericht is, en vervolgens een constructie selecteren die precies aansluit op de locatie, de werking en de technische eisen. Dit is het fundamentele principe achter het juiste gebruik van cantilever portaalkranen.

kristal

Kraan OEM-expert

Met 8 jaar ervaring in het aanpassen van hijsapparatuur, heb ik meer dan 10.000 klanten geholpen met hun pre-sales vragen en zorgen. Als u gerelateerde behoeften heeft, neem dan gerust contact met mij op!

Whatsappen: +86 199 1373 9708

E-mail: krystalli@kscranegroup.com