GB/T 3811 Kran Lastkombinationen und Triebwerksgruppen
Kernaussage
Die Norm GB/T 3811-2008 ist die maßgebliche Konstruktionsnorm für Krane in China und deckt Brückenkrane, Portalkrane, Turmkrane, Mobilkrane sowie weitere Kranarten ab. Die Norm definiert neun Lastkombinationen (Kategorie A: reguläre Lasten, Kategorie B: außergewöhnliche Lasten, Kategorie C: Sonderlasten) und unterteilt die Triebwerksgruppe der Gesamtmaschine in acht Stufen von A1 bis A8 sowie die Triebwerksgruppen der Einzelantriebe von M1 bis M8. Für den Stahlbau werden drei Nachweisverfahren angeboten: das Verfahren der zulässigen Spannungen, das Grenzzustandsverfahren und das Verfahren der zulässigen Durchbiegung. Das Sicherheitsfaktorenkonzept umfasst zentrale Kennwerte wie n=4~9 für Drahtseile, ≥1,48 für die Streckgrenze von Stahlkonstruktionen und ≥1,5 für die Kippsicherheit.
Erläuterungen zu verwandten Normen
• GB/T 30024 – Nachweis der Tragfähigkeit von Kran-Stahlkonstruktionen — Ergänzung zum Stahlbau-Nachweisverfahren nach GB/T 3811
• GB/T 18443 – Kranbremsen — Abstimmung mit den Anforderungen an die Bremsenauswahl nach GB/T 3811
Anwendungsbereich und Aufbau der Norm GB/T 3811
Die Norm GB/T 3811-2008 „Konstruktionsvorschriften für Krane" ist die grundlegende Konstruktionsnorm der chinesischen Kranindustrie. Sie wurde vom China Machinery Industry Federation erarbeitet und vom National Technical Committee for Standardization of Hoisting Machinery verwaltet. Die Norm gilt für die Bemessung und Berechnung von Metallkonstruktionen, Triebwerken und Bauteilen aller gängigen Hebezeuge, darunter Brückenkrane, Portalkrane, Turmkrane, Mobilkrane, Portalwippdrehkrane und Kabelkrane.
Das Normenwerk gliedert sich in sieben Hauptabschnitte: Allgemeine Grundsätze, Lasten und Lastkombinationen, Stahlkonstruktion, Triebwerke, elektrisches System, Sicherheitseinrichtungen sowie Stabilität der Gesamtmaschine. Der Abschnitt zu Lasten und Lastkombinationen übernimmt die internationale Systematik der Norm ISO 8686, während der Stahlbauabschnitt auf dem Grenzzustandsverfahren der EN 13001 basiert. Als übergeordnete Konstruktionsnorm bildet GB/T 3811 die Grundlage für die Erstellung branchenspezifischer Normen wie JB/T und YB/T.
Neun Lastkombinationen für die Tragwerksbemessung
GB/T 3811 unterscheidet drei Lastkategorien: reguläre Lasten, außergewöhnliche Lasten und Sonderlasten. Zu den regulären Lasten zählen das Eigengewicht PG, die Hublast PH sowie horizontale Trägheitskräfte PH. Außergewöhnliche Lasten umfassen die Windlast im Arbeitszustand PW und seitliche Kräfte aus Schräglauf PS. Sonderlasten betreffen Extremfälle wie Windlast im Nicht-Arbeitszustand, Kollisionslasten und Prüflasten.
Die Norm definiert neun Lastkombinationen, die jeweils unterschiedliche Nachweisziele verfolgen. Die Kombinationen A1 bis A4 dienen dem Nachweis der statischen Festigkeit und Dauerfestigkeit unter regulären Betriebsbedingungen. Die Kombinationen B1 bis B3 werden für den Festigkeitsnachweis unter außergewöhnlichen Lasten herangezogen, während die Kombinationen C1 bis C2 die Sicherheit unter Sonderlasten verifizieren. Bei der Bemessung müssen sämtliche anwendbaren Kombinationen einzeln nachgewiesen werden; der ungünstigste Fall ist der Bemessung zugrunde zu legen.
Einteilung der Triebwerksgruppen für Kran und Einzelantriebe
GB/T 3811 unterteilt die Triebwerksgruppe der Gesamtmaschine in acht Stufen von A1 bis A8. Diese Einteilung ergibt sich aus der Nutzungsklasse U0~U9 (Gesamtzahl der Arbeitsspiele) und dem Lastkollektiv Q1~Q4 (Lastkollektivfaktor). Die Stufen A1 bis A3 entsprechen leichter Nutzung (z. B. Wartungskrane), A4 bis A5 mittlerer Nutzung (z. B. allgemeine Werkstattkrane), A6 bis A7 schwerer Nutzung (z. B. Gießereikrane) und A8 sehr schwerer Nutzung (z. B. Greiferkrane im Dauerbetrieb).
Die Triebwerksgruppe der Einzelantriebe M1 bis M8 wird aus der Nutzungsklasse T0~T9 des jeweiligen Triebwerks und der Lastkollektivstufe L1~L4 bestimmt. Hubwerk, Fahrwerk, Drehwerk und Wippwerk können je nach tatsächlicher Betriebsbedingung unterschiedliche Triebwerksgruppen erhalten. Bei der Auswahl für Kunden ermittelt Kelude Schwerindustrie die empfohlene Triebwerksgruppe streng nach dem Klassifizierungsverfahren im Anhang von GB/T 3811 – auf Basis der täglichen Arbeitsspielzahl, des Lastverhältnisses zur Nenntragfähigkeit und der jährlichen Betriebstage. So wird vermieden, dass eine zu niedrig gewählte Gruppe zu vorzeitigem Versagen der Anlage führt.
Drei Nachweisverfahren für die Stahlkonstruktion
GB/T 3811 bietet drei alternative Nachweisverfahren für den Stahlbau. Beim Verfahren der zulässigen Spannungen wird die zulässige Spannung durch Division der Streckgrenze des Werkstoffs durch den Sicherheitsfaktor ermittelt und mit der berechneten Spannung verglichen. Dieses Verfahren ist ausgereift und anschaulich und wird in der traditionellen chinesischen Konstruktionspraxis breit angewendet. Das Grenzzustandsverfahren führt Teilsicherheitsbeiwerte ein, die die Streuung der Lasten und die Materialabweichungen getrennt berücksichtigen – ein Ansatz, der mit EN 13001-3-1 konform ist.
Das Verfahren der zulässigen Durchbiegung regelt die Verformungsgrenzen für Hauptträger und Kragarme. Die Norm legt fest: Die Durchbiegung des Hauptträgers eines Elektro-Einträgerkrans darf 1/500 der Spannweite nicht überschreiten, bei einem Zweiträger-Brückenkran mit Elektroantrieb gilt 1/800, und die Durchbiegung am Kragarmende ist auf 1/350 der Auslegerlänge begrenzt. Für Metallurgiekrane, die eine präzise Positionierung erfordern, wird der Grenzwert auf 1/1000 verschärft. Alle von Kelude Schwerindustrie gefertigten Brückenkrane werden vor Auslieferung einer statischen Prüfung mit 1,25-facher Nennlast unterzogen; die gemessenen Durchbiegungswerte werden dauerhaft im Qualitätsarchiv dokumentiert.
Bemessung der Triebwerke und Sicherheitsfaktoren
GB/T 3811 legt für Hubwerk, Fahrwerk, Drehwerk und Wippwerk jeweils eigene Berechnungsmethoden fest. Im Mittelpunkt des Hubwerks stehen die Leistungsberechnung des Elektromotors, die Drehmomentprüfung des Getriebes und der Nachweis des Bremsmoments. Die Norm definiert Obergrenzen für die Beschleunigungszeit beim Anfahren und den Bremsweg beim Verzögern. So darf die Verzögerung beim Kranfahren eines Brückenkrans 0,15 m/s² nicht überschreiten, um ein unkontrolliertes Pendeln der Last zu vermeiden.
Der Sicherheitsfaktor ist ein zentraler Parameter der Triebwerksbemessung. Der minimale Sicherheitsfaktor für Drahtseile beträgt je nach Triebwerksgruppe n=4,0~9,0 (M3: 4,0; M8: 9,0). Für Haken und Schmiedeteile gilt ein statischer Sicherheitsfaktor von n=4,0, für die Streckgrenze von Stahlkonstruktionen n≥1,48 (Lastkombination A). Der Kippsicherheitsfaktor muss unter den maßgebenden Bedingungen mindestens 1,5 betragen. Diese Werte sind durch langjährige praktische Erfahrung abgesichert und bilden die Mindestanforderungen für den sicheren Kranbetrieb.
Tabelle 1: Parameter der Triebwerksgruppen für Krane
| Triebwerksgruppe | NutzungsklasseAnwendungsbereich | typische Einsatzszenarien |
|---|---|---|
| A1~A2 | U0~U3 | Inspektion und WartungKran,für gelegentlichen BetriebMontagekran |
| A3~A4 | U3~U5 | leichte BetriebsartWerkstattkran,LagerElektrischEinträgerlaufkran |
| A5~A6 | U5~U7 | allgemeiner Brückenkran,MagnetplatteKran |
| A6~A7 | U6~U8 | Gießereikran,Greiferkran |
| A7~A8 | U8~U9 | Dauerbetrieb (kontinuierlicher Umschlag)GreiferEinträgerlaufkran,HafenBe- und EntladenKran |
Tabelle 2: Sicherheitsfaktoren nach Norm GB/T 3811 im Überblick
| Nachweisumfang (Prüfpositionen) | SicherheitsfaktorWertansatz (Werteannahme) | zugehörig (entsprechend)NormAbschnitt (Klausel) |
|---|---|---|
| DrahtseilMinimumSicherheitsfaktor | n=4.0~9.0 | Norm GB/T 3811 Nr.5.4.2Punkt (Absatz) |
| StahlkonstruktionStreckgrenzeSicherheitsfaktor | n≥1.48 | Norm GB/T 3811 Nr.6.3Punkt (Absatz) |
| HakenSchmiedestück, statischFestigkeitSicherheitsfaktor | n≥4.0 | Norm GB/T 3811 Nr.5.5.3Punkt (Absatz) |
| KippstabilitätKoeffizient | ≥1.5 | Norm GB/T 3811 Nr.8.2Punkt (Absatz) |
| BremseSicherheitsfaktor | ≥1.5(Heben) | Norm GB/T 3811 Nr.5.6.4Punkt (Absatz) |
Kernparameter der Norm GB/T 3811 für Krandesign
Lastkombinationen
9
Kategorien A/B/C
Triebwerksgruppe des Krans
A1~A8
U0~U9+Q1~Q4
Nachweisverfahren Stahlbau
3
Zulässig/Grenzzustand/Durchbiegung
Antriebsarten
4
Heben·Fahren·Drehen·Wippen
Sicherheitsfaktor Stahlbau
≥1,48
Bezogen auf Streckgrenze
Kippsicherheitsbeiwert
≥1,5
Statisch + dynamisch
Weiterführende Literatur zu Krankenormen
- Kupplungen für Krane richtig auswählen – Parametervergleich und Wellenausrichtung für Zahnrad-, Elastik-, Membran- und Wulstkupplungen
- Hubmotor überhitzt und brennt durch? 7 Ursachen, Temperaturgrenzwerte und Schutzmaßnahmen zur Diagnose
- Norm DIN 15018 – Tragfähigkeitsnachweis von Stahlkonstruktionen für Krane
- EN 13000 – Sicherheitsregeln für Krane: Konstruktion und Prüfung
Häufige Fragen zu Krankenormen
F: Worin unterscheiden sich die Norm DIN 15018 und die FEM 1.001 Norm grundlegend im Designkonzept?
A: Die Norm DIN 15018 basiert primär auf dem Verfahren der zulässigen Spannungen mit ergänzender Anwendung des Grenzzustandsverfahrens, während die FEM 1.001 Norm das Grenzzustandsverfahren mit Teilsicherheitsbeiwerten als Kernmethode verwendet. Die wesentlichen Unterschiede liegen in drei Punkten: ① Bei DIN 15018 wird der Sicherheitsfaktor für die Streckgrenze der Stahlkonstruktion einheitlich mit n≥1,48 angesetzt, während FEM 1.001 die Teilsicherheitsbeiwerte γ_f und γ_m je nach Lastkombination differenziert; ② Bei der Einteilung der Triebwerksgruppe verwendet DIN 15018 ein Acht-Stufen-System von A1 bis A8, während FEM 1.001 zwar eine ähnliche Klassifizierung von A1 bis A8 vorsieht, die Definition des Lastkollektivs Q jedoch leicht abweicht; ③ DIN 15018 führt separat ein zulässiges Durchbiegungsverfahren zur Verformungskontrolle auf, während FEM 1.001 die Verformungsbegrenzung dem Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zuordnet. Kelude exportiert seine Krane nach Europa und erfüllt beide Normen gleichzeitig.
F: Welche Mindestsicherheitsfaktoren für Drahtseile schreibt die Norm DIN 15018 vor?
A: Gemäß Abschnitt 5.4.2 der Norm DIN 15018 wird der Mindestsicherheitsfaktor n für Drahtseile nach der Triebwerksgruppe festgelegt: M1 bis M3 mit n=4,0, M4 mit n=4,5, M5 mit n=5,6, M6 mit n=7,1, M7 mit n=8,0 und M8 mit n=9,0. Berechnungsgrundlage ist das Verhältnis der Mindestbruchkraft des Drahtseils zur maximalen statischen Seilkraft. Für gefährliche Einsatzfälle wie das Heben von geschmolzenem Metall ist der Sicherheitsfaktor um eine Stufe über die Normvorgabe anzuheben. Bei Verwendung von 4- oder 6-litzigen Kreuzschlagdrahtseilen ist zusätzlich der Rotationseinfluss zu berücksichtigen.
F: Was tun, wenn die Durchbiegung des Hauptträgers nach 5 Jahren Betrieb die Norm überschreitet?
A: Zunächst ist die tatsächliche Durchbiegung in Trägermitte mit einem Theodolit oder Tachymeter zu messen und mit den zulässigen Werten gemäß Anhang der Norm DIN 15018 zu vergleichen (Brückenkran L/800, Portalkran L/500). Bei Überschreitung gelten folgende Maßnahmen: ① Liegt die Durchbiegung innerhalb von L/600, kann der Kran weiterbetrieben werden, der Inspektionszyklus ist jedoch auf 6 Monate zu verkürzen; ② Bei einer Durchbiegung über L/600 aber unter L/400 kann ein Flammrichten durchgeführt werden. Die Heiztemperaturregelung erfolgt bei 600~700 °C, nach dem Abkühlen ist eine Nachmessung erforderlich; ③ Überschreitet die Durchbiegung L/400 oder liegt gleichzeitig eine übermäßige seitliche Durchbiegung vor, wird empfohlen, einen Fachbetrieb wie Kelude mit der Nacharbeit oder dem Austausch des Hauptträgers zu beauftragen. Nach der Instandsetzung ist eine statische Belastungsprüfung mit 1,25-facher Last durchzuführen. Überlastung sowie schräges Ziehen und seitliches Verziehen der Last sind im täglichen Betrieb grundsätzlich zu vermeiden – dies ist die wirksamste Maßnahme zur Vorbeugung von Durchbiegungen am Hauptträger.
F: Was kostet ein 10-t-Zweiträger-Brückenkran mit Elektroantrieb nach Norm DIN 15018 ungefähr?
A: Am Beispiel eines 10-t-QD-Typ-Zweiträger-Brückenkrans mit Elektroantrieb, Spannweite 22,5 m, Hubhöhe 9 m und Triebwerksgruppe A5, neu konstruiert und gefertigt nach DIN 15018, liegt der Preis auf dem heimischen Markt bei ca. 75.000–120.000 EUR (Referenzpreis 2026). Die Preisunterschiede ergeben sich hauptsächlich aus: ① der Hubwerkskonfiguration (Nanjing-Spezialmotor vs. Import-SEW) mit einer Differenz von ca. 15.000–30.000 EUR; ② dem elektrischen Steuerungssystem (Schützsteuerung vs. frequenzgesteuerte Drehzahlregelung) mit einer Differenz von ca. 20.000–30.000 EUR; ③ der Beschichtungsklasse der Stahlkonstruktion (Standard-Korrosionsschutz C3 vs. Schwerkorrosionsschutz C5) mit einer Differenz von ca. 8.000–15.000 EUR. Kelude Schwerindustrie bietet eine kostenlose Auslegungsberatung und einen Lastberechnungsnachweis an; ein präzises Angebot wird auf Basis der tatsächlichen Einsatzbedingungen erstellt. Aktuelle Preise erhalten Sie über die Beratungshotline.
