Onbedoelde belastingen op kranen: 5 ontwerpgevallen in GB/T 3811-2008

Onbedoelde belastingen op kranen zijn belastingen die niet vaak voorkomen tijdens normaal kraangebruik, maar wel incidenteel kunnen optreden. Het gaat hierbij om belastingen veroorzaakt door wind, sneeuw, ijs, temperatuurschommelingen en scheefstand van de kraan tijdens bedrijf. Deze belastingen worden over het algemeen niet meegenomen in berekeningen van vermoeiingsbreuk.

Dit artikel vat vijf soorten onbedoelde belastingen op kranen samen en beschrijft de berekeningsmethoden hiervoor: horizontale zijbelasting Ps tijdens het kantelen, hellingsbelasting, windbelasting, sneeuw- en ijsbelasting en belasting veroorzaakt door temperatuurschommelingen.

1. Onbedoelde belasting van een kraan door scheefstand: Ps

De horizontale zijdelingse belasting die ontstaat tijdens het kantelen van een kraan is een incidentele belasting die wordt veroorzaakt door de reactie van een geleidingsmechanisme, zoals een geleiderol of wielflens, wanneer een verrijdbare kraan of trolley zich in een stabiele toestand in de lengte- of dwarsrichting beweegt.

Waar:

• ∑P — Som van de maximale wiellasten: de som van de meest voorkomende maximale wiellasten op de wielen die horen bij de effectieve wielbasis van het eindonderstel aan de zijde die aan de zijdelingse belasting wordt blootgesteld.
• λ — Horizontale laterale belastingscoëfficiënt. Deze hangt af van de verhouding S/B (of S/a), waarbij S de overspanning van de kraan is, B de wielbasis van de kraan en a de effectieve wielbasis. Bepaal λ aan de hand van de onderstaande afbeelding.

Voor een meerwielige kraan biedt het gebruik van de effectieve wielbasis a in plaats van de kraanwielbasis B een meer redelijke basis voor het berekenen van de horizontale dwarskracht. De principes voor het bepalen van de effectieve wielbasis worden beschreven in paragraaf D.2 van GB/T 3811-2008, pagina's 134-135.

Ps biedt een theoretische basis voor het controleren van het ontwerp van de horizontale wielconstructie. Voor gerelateerde werkingssymptomen en oorzaken, zie deze handleiding. Knaagschade aan wielen van bovenloopkranen en scheeftrekken van rails.

2. Hellingshoekbelasting van de kraan

De hellingsbelasting van een kraan is het onderdeel van het eigen gewicht en het nominale hefvermogen van de kraan dat langs het hellende oppervlak van een helling, weg of spoor werkt.

1. Mobiele kranen: Houd bij berekeningen rekening met de feitelijke weg- of bodemomstandigheden.
2. Railkranen, inclusief spoorwegkranen: Indien de hellingshoek van het spoor niet groter is dan 0,5% (0,29°), wordt de hellingsbelasting niet in aanmerking genomen. Anders dient de hellingsbelasting te worden berekend op basis van de werkelijke hellingshoek.
3. Volgens de toleranties voor de rechtheid van de bovenzijde van de kraanrail in tabel 2 van GB/T 10183.1-2018, Kranen - Toleranties voor wielen en rij- en verplaatsingsrails - Deel 1: AlgemeenDe hellingshoek van een railgemonteerde bovenloopkraan of portaalkraan mag niet groter zijn dan 1/1000 voor tolerantieklasse 2, of 0,5/1000 voor tolerantieklasse 1 wanneer de rijsnelheid van de bovenloopkraan ≥112 m/min is. De hellingshoek van de trolleybaan mag niet groter zijn dan 0,5/1000 voor tolerantieklasse 2 of 1. Dit is een gelijkwaardige conclusie en de persoonlijke mening van de oorspronkelijke auteur; er is geen expliciete algemene hellingseis gevonden.
4. Portaalkraan voor de scheepsbouw: Er moeten gelaste rails worden gebruikt en de hellingshoek van de rijbaan mag niet groter zijn dan 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Reikstapelaar: De hellingshoek van de grond mag niet groter zijn dan 3% (GB/T 26474-2026).
6. Containerportaalkraan op rubberbanden: De hellingshoek van het rijpad mag niet groter zijn dan 1% en de lokale hellingshoek mag niet groter zijn dan 3% (GB/T 14783-2009).

Is het, op basis van deze eisen, niet nodig om de hellingsbelasting voor een railkraan te berekenen als de installatie van het spoor ter plaatse voldoet aan de geldende norm? Als de hellingsbelasting wel berekend moet worden, betekent dit dan dat de gespecificeerde installatieconditie niet aan de norm voldoet? Dit zijn vragen die in het oorspronkelijke artikel aan de orde komen.

3. Windbelasting kraan PW

Bij kranen die buiten werken, moet rekening worden gehouden met de windbelasting. De windbelasting wordt beschouwd als een statische belasting die in de meest ongunstige horizontale richting werkt. Selecteer de berekende winddruk op basis van het kraantype en de regio waar de kraan wordt gebruikt.

3.1 Berekende winddruk

Waar:

• p — Berekende winddruk, in newton per vierkante meter (N/m²).
• Vs — Berekende windsnelheid, in meters per seconde (m/s).

De berekende windsnelheid is de windsnelheid van een windvlaag op een hoogte van 10 m boven open terrein, uitgedrukt als de gemiddelde momentane windsnelheid over een tijdsinterval van 3 seconden.

Onder de bedrijfsomstandigheden is de windsnelheid bij windstoten 1,5 keer de gemiddelde windsnelheid over een periode van 10 minuten.

In de situatie waarin het toestel buiten gebruik is, bedraagt de windsnelheid bij een windvlaag 1,4 keer de gemiddelde windsnelheid over een periode van 10 minuten.

3.2 Windbelasting tijdens bedrijf PWⅡ

De windbelasting tijdens bedrijf is de maximale windkracht die een kraan tijdens het gebruik moet kunnen weerstaan.

De winddruk tijdens bedrijf wordt als constant beschouwd over de volledige kraanhoogte, zonder rekening te houden met variaties met de hoogte.

Wanneer een windmeter wordt gebruikt om te voorkomen dat er boven de maximale windsnelheid wordt gewerkt, wordt deze normaal gesproken op het hoogste punt van de kraan geïnstalleerd.

De berekende winddruk tijdens bedrijf wordt onderverdeeld in PⅠ en PⅡ. De bijbehorende winddrukken en windsnelheden worden hieronder weergegeven. Indien een fabrikant windsnelheden of winddrukken gebruikt die afwijken van de tabelwaarden, dienen deze waarden te worden vermeld in de ontwerpdocumentatie en de bedieningshandleiding van de kraan. In de praktijk is de technische specificatie van het project doorgaans leidend.

• PⅠ is de normaal berekende winddruk voor de bedrijfsomstandigheden. Deze wordt gebruikt om de weerstand te berekenen voor de vermogensselectie van de motor en voor thermische controle.
• PⅡ is de maximaal berekende winddruk voor de gebruiksomstandigheden. Deze waarde wordt gebruikt om de sterkte van mechanische componenten en metalen constructies, de structurele stijfheid en stabiliteit, het overbelastingsvermogen van de aandrijving, de algehele stabiliteit van de kraan tegen kantelen en de windbestendigheid en antislipveiligheid te berekenen.

3.3 Windbelasting tijdens gebruik op de kraan

Waar:

• PWⅠ — Normale windbelasting tijdens bedrijf op de kraan, in newtons (N).
• PWⅡ — Maximale windbelasting tijdens bedrijf op de kraan, in newtons (N).
• C — Windkrachtcoëfficiënt.
• PⅠ en PⅡ — De twee berekende winddrukken tijdens gebruik, in N/m².
• A — Het massieve oppervlak aan de loefzijde van het kraanonderdeel loodrecht op de windrichting, in vierkante meters (m²). Dit is gelijk aan het omtreksoppervlak aan de loefzijde A0 vermenigvuldigd met de soliditeitsverhouding Φ van het loefvlak: A=A0Φ.
• θ — Hoek tussen de windrichting en de lengteas van het onderdeel of het oppervlak van de constructie (θ≤90°), in graden.

De totale windbelasting op de kraanconstructie is de som van de windbelastingen die op de afzonderlijke onderdelen ervan inwerken.

1. Voor de windkrachtcoëfficiënt C, zie paragraaf 4.2.2.3 van GB/T 3811-2008. Deze omvat windkrachtcoëfficiënten voor individuele elementen, enkelvlaksvakwerkconstructies en vierkante vakwerktorens.
2. Het windwaartse oppervlak A is gerelateerd aan de afschermingsreductiefactor. Raadpleeg bijvoorbeeld paragraaf 4.2.2.3.6 van GB/T 3811-2008 voor de berekening van het windwaartse oppervlak van de hoofdliggers van een dubbelliggerportaalkraan. Deze paragraaf behandelt de afschermingsreductie voor twee elementen, de afschermingsreductie voor de elementen die in de oorspronkelijke norm worden genoemd, de afstandsverhoudingen en andere factoren.

Voor praktische apparatuurselectie nadat de ontwerpbelasting is vastgesteld, zie de KSCRANE. Selectiegids voor windbeveiligingssystemen voor portaalkranen.

3.4 Windbelasting die inwerkt op de geheven last

Waar:

• PWQⅠ — Normale windbelasting tijdens gebruik op de geheven last, in newtons (N).
• PWQⅡ — Maximale windbelasting tijdens gebruik op de geheven last, in newtons (N).
• AQ — Maximale oppervlakte van de geheven last aan de loefzijde, in vierkante meters (m²).

Wanneer een kraan lasten van specifieke afmetingen en vormen hanteert, bepaal dan het loefoppervlak aan de hand van de bijbehorende afmetingen en het profiel. Indien het oppervlak niet bekend is, schat dan het loefoppervlak overeenkomstig paragraaf E.5 van bijlage E in GB/T 3811-2008.

4. Sneeuw- en ijsbelasting

In bepaalde regio's moet rekening worden gehouden met sneeuw- en ijsbelasting. Ook de toename van het loefgebied als gevolg van de ophoping van ijs en sneeuw moet in aanmerking worden genomen.

5. Belastingen veroorzaakt door temperatuurschommelingen

Deze sectie is theoretisch van aard en dient ter referentie. Temperatuurbelasting wordt over het algemeen niet meegenomen. Deze moet echter wel in overweging worden genomen in bepaalde regio's waar de temperatuur tijdens de installatie van de kraan sterk afwijkt van de temperatuur tijdens gebruik, of bij statisch onbepaalde constructies met grote overspanningen. Een voorbeeld hiervan is een portaalkraan met twee vaste poten en een overspanning van 30 meter of meer. In dergelijke gevallen veroorzaakt de beperkte uitzetting of krimp van constructieonderdelen als gevolg van temperatuurschommelingen een belasting. De berekening kan gebaseerd zijn op relevante informatie die door de gebruiker wordt verstrekt.

6. GB/T 45680-2025 voor beoordeling van windbelasting op kranen

GB/T 45680-2025, Kranen - Beoordeling van windbelasting(vraag naar Chinese kraannormen)Deze norm is een nieuw ontwikkelde eerste editie van de standaard voor de berekening van windbelasting op kranen. Het is een aangepaste versie (Mod) van ISO 4302:2016. De norm werd uitgegeven op 30 mei 2025, trad in werking op 1 december 2025 en is van toepassing op de berekening van windbelasting op kranen, zowel in bedrijf als buiten bedrijf.

De windsnelheid tijdens bedrijf is de windsnelheid gemeten op het hoogste punt van de kraan.

Voor een overzicht van de beschikbare hardware die na de windbelastingsbeoordeling wordt gebruikt, zie Accessoires voor windbestendigheid van 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