GB/T 37605-2019 Kransicherung gegen Wind und Rutschen
Die Norm DIN 15018 – „Krane – Wind- und Rutschsicherungen“ ist die maßgebliche Fachnorm für den Sturmschutz von Kranen im Freien. Sie legt Klassifizierung, technische Anforderungen, Leistungsparameter, Prüfverfahren und Prüfregeln für Wind- und Rutschsicherungen fest und gilt für Hebezeuge im Außeneinsatz wie Brückenkrane, Portalkrane, Portalwippdrehkrane und Entladebrücken, bei denen ein Schutz gegen windbedingtes Verschieben erforderlich ist.
Die Norm DIN 15018 ist die Fachnorm für Wind- und Rutschsicherungen an Kranen im Freibetrieb. Sie definiert Klassifizierung, technische Anforderungen und Prüfverfahren für Schienenklemmen, Verankerungseinrichtungen und Windschutzseile. Der Sturmschutz ist ein entscheidendes Kriterium für Krane im Außeneinsatz – insbesondere in Küstenregionen mit Taifunrisiko.
Klassifizierung der Wind- und Rutschsicherungen
Die Norm DIN 15018 unterscheidet drei Hauptkategorien von Wind- und Rutschsicherungen: Schienenklemmen – sie erzeugen über Klemmbacken, die den Schienenkopf umfassen, eine Reibungskraft gegen die Windlast. Sie sind die am weitesten verbreitete Windsicherung und für alle schienengebundenen Krane im Freien geeignet. Nach der Antriebsart wird zwischen manuellen Schienenklemmen (Handbetrieb, einfache Konstruktion, geringe Kosten; geeignet für kleine und mittlere Portalkrane) und elektrischen (hydraulischen) Schienenklemmen (elektrischer oder hydraulischer Antrieb, fernsteuerbar und automatisch regelbar; geeignet für große Portalwippdrehkrane und Entladebrücken) unterschieden.
Verankerungseinrichtungen – sie fixieren den Kran über Verankerungsbolzen oder Zugstangen am Boden bzw. am Schienenfundament. Die Verankerungskraft ist deutlich höher als bei Schienenklemmen, jedoch ist die Verriegelung nur an festgelegten Positionen möglich (nicht an beliebiger Stelle der Kranschiene). Sie eignen sich für die Notverankerung bei Taifunwarnung. Windschutzseile – an beiden Kranseiten werden Drahtseilverspannungen angebracht, die den Kran über gespannte Seile mit Ankerpunkten am Boden verbinden. Sie sind für große Portalwippdrehkrane und Containerbrücken (STS) geeignet. Die Norm verlangt, dass Krane im Außeneinsatz mit mindestens zwei unterschiedlichen Typen von Wind- und Rutschsicherungen ausgerüstet sein müssen, die sich gegenseitig absichern – fällt eine Einrichtung aus, muss die andere den Sturmschutz zuverlässig gewährleisten.
Anforderungen an die Windbeständigkeit
Die Norm unterscheidet zwischen Arbeitszustand und Nichtarbeitszustand: Arbeitszustand – im Betrieb muss die Wind- und Rutschsicherung den Kran gegen ein Verschieben bei Windgeschwindigkeiten bis ≤20m/s (entspricht Windstärke 7) sichern. Bei Überschreiten von 20m/s sind die Arbeiten einzustellen und der Kran ist zur Verankerungsposition zu fahren. Nichtarbeitszustand – bei stillgesetztem und verankertem Kran gelten folgende Anforderungen: in nicht taifungefährdeten Gebieten (z. B. Binnenland) muss die Sicherung Windlasten bis ≤30m/s (Windstärke 11) standhalten; in taifungefährdeten Gebieten (z. B. Küstenhäfen) sind Windgeschwindigkeiten bis ≤55m/s (Windstärke 16) zu berücksichtigen.
Für die Berechnung der Windlast wird der Windkraftbeiwert gemäß DIN 15018 mit 1,2 bis 1,6 angesetzt (abhängig von Kranform und Windrichtung); der Höhenprofilbeiwert wird nach DIN 1055 bestimmt. Die gesamte Rutschsicherungskraft (Summe der Einzelkräfte aller Sicherungen) muss mindestens betragen: FRutsch ≥ 1,25 × FWind (FWind = aus der berechneten Windlast resultierende Schubkraft). Der Sicherheitsfaktor von 1,25 gewährleistet eine ausreichende Sicherheitsreserve auch bei extremen Windverhältnissen.
Technische Anforderungen an Schienenklemmen
Die Norm stellt folgende spezifische Anforderungen an Schienenklemmen: Klemmkraft – bei Nennklemmkraft wird der Haftreibungskoeffizient zwischen Klemme und Schiene mit 0,12 bis 0,15 angesetzt (Stahl auf Stahl, ungeschmiert). Die daraus resultierende Rutschsicherungskraft muss mindestens das 1,25-Fache der berechneten Windlast betragen. Klemmbacken – das Material der Klemmbacken muss aus verschleißfestem Stahl bestehen (z. B. 40Cr oder 42CrMo, Härte nach dem Abschrecken HRC40~50). Die Kontaktbreite zwischen Klemmbacke und Schienenkopf muss ≥20mm betragen. Bei einem Verschleißbetrag von 20% der ursprünglichen Dicke sind die Klemmbacken auszutauschen.
Klemmhub – der Hub der Schienenklemme vom vollständig geöffneten bis zum vollständig geschlossenen Zustand muss der Höhe des Schienenkopfes (in der Regel 105~130mm) entsprechen und eine Einstellreserve von 10~15mm aufweisen. Automatische Schienenklemmen – bei Stromausfall oder Steuerungssystemstörung muss die automatische Schienenklemme die Schiene selbsttätig über Federkraft klemmen (Druckausfallschutz). Die Reaktionszeit bis zum vollständigen Schließen darf 2 Sekunden nicht überschreiten. Manuelle Schienenklemmen – die Betätigungskraft darf 200N nicht überschreiten (von einer Person bedienbar). Der Steuerknüppel muss mit einer Verriegelungseinrichtung gegen unbeabsichtigtes Lösen ausgestattet sein.
Darüber hinaus verlangt die Norm eine Zustandsanzeige für Öffnen und Schließen der Schienenklemme (mechanisch oder elektrisch). Das Bedienpersonal muss den aktuellen Zustand der Schienenklemme vom Boden oder vom Führerhaus aus eindeutig erkennen können.
Verankerungseinrichtungen und Windschutzseile
Die Anforderungen der Norm an Verankerungseinrichtungen und Windschutzseile: Verankerungseinrichtungen – der Durchmesser der Verankerungsbolzen wird auf Basis der Windlastberechnung bestimmt; die Einschraubtiefe muss mindestens das 1,5-Fache des Bolzendurchmessers betragen. Der Verankerungssockel ist im Beton des Schienenfundaments zu befestigen. Jede Verankerungseinrichtung muss eine deutlich sichtbare Kennzeichnung der Nennzugkraft tragen (z. B. 500kN/Stück). Die Verankerungspositionen sind an beiden Enden der Kranschiene sowie an mehreren vorgegebenen Zwischenpositionen anzuordnen, damit der Kran von jeder Arbeitsposition aus in der Nähe verankert werden kann. Windschutzseile – die Seile bestehen aus Stahldraht; die Mindestbruchkraft muss mindestens das 3-Fache der Nennzugkraft betragen (Sicherheitsfaktor ≥3). An beiden Enden der Seile sind Spindel zur Einstellung der Vorspannkraft vorzusehen. Der horizontale Winkel zwischen Seil und Ankerpunkt am Boden ist auf 30°~60° zu begrenzen: Bei zu kleinem Winkel ist die horizontale Kraftkomponente unzureichend, bei zu großem Winkel entsteht eine übermäßige vertikale Komponente, die den Ankerpunkt herausziehen könnte.
Kelude stattet seine Portalkrane für den Außeneinsatz serienmäßig mit einer Doppelabsicherung aus elektrischer Schienenklemme und manueller Verankerungseinrichtung aus – für zuverlässigen Sturmschutz auch in Küstenregionen.
Prüfverfahren und tägliche Wartung
Die Norm sieht folgende Prüfverfahren vor: Klemmkraftprüfung – die tatsächliche Klemmkraft der Schienenklemme wird mit einem Kraftsensor gemessen und muss mindestens 95% des Bemessungswerts betragen. Rutschsicherungsprüfung – der Kran wird auf einer Schiene mit maximaler Längsneigung (in der Regel ≤0,3%) positioniert; unter der maximalen Bemessungswindlast darf die Verschiebung des Krans entlang der Schiene 5mm nicht überschreiten. Prüfung der manuellen Betätigungskraft – bei maximaler Klemmkraft darf die Betätigungskraft der manuellen Schienenklemme 200N nicht überschreiten.
Wartungsanforderungen: Die Klemmbacken der Schienenklemme sind wöchentlich zu reinigen (Entfernung von Öl- und Rostablagerungen, da Öl den Reibungskoeffizienten um mehr als 50 % reduziert). Der Verankerungsbolzen ist im Rahmen der monatlichen Prüfung auf Verformung oder Verschleiß zu kontrollieren. Das Windschutzseil ist vierteljährlich auf Drahtbruch sowie die Einstellspindel der Abspannung auf Korrosion zu inspizieren.
Die Norm fordert ausdrücklich: Nach jedem Arbeitseinsatz oder bei einer Wettervorhersage mit Windgeschwindigkeiten ≥ 20 m/s muss das Bedienpersonal sicherstellen, dass die Wind- und Rutschsicherung zuverlässig aktiviert ist.
| Parameter | Schienenklemme | Verankerungseinrichtung | Windschutzseil |
|---|---|---|---|
| Funktionsprinzip | KlemmenSchieneKopfreibung | BolzenBefestigungam Fundament | Drahtseilam Boden verspannen |
| Gleitwiderstand | abhängig vonKlemmkraft×Reibungskoeffizient | abhängig von der BolzenabscherungFestigkeit | abhängig vonDrahtseilBruchkraft |
| BeliebigWindwiderstand in Position | möglich(jedeSchienein jeder Position einsetzbar) | nicht möglich(nur vorgerüstetPositionierungPosition) | nicht möglich(nur vorgerüstetAnkerpunkt) |
| Automatisierungsgrad | automatisch/Manuell | Manuellüberwiegend | Manuell |
| ReaktionszeitGeschwindigkeit | Elektrisch≤2Sekunden | manuelle Bedienung(mehrere Minuten) | manuelle Bedienung(mehrere Minuten) |
| geeignete Krantypen | Brücken- und Portalkran,PortalunterbauKran | alle Außenkrantypen | GroßPortalunterbauKran,Kaikran |
Bei einem Winkel unter 30° ist die horizontale Kraftkomponente des Windschutzseils zu gering, wodurch die Windsicherungswirkung unzureichend ist. Bei einem zu großen Winkel über 60° ist die vertikale Aufwärtskomponente zu hoch, was dazu führen kann, dass der Verankerungspunkt aus dem Boden gerissen wird. Die Windschutzseile bestehen aus Drahtseil, deren Mindestbruchkraft mindestens dem Dreifachen der Nennzugkraft entsprechen muss (Sicherheitsfaktor ≥ 3). An beiden Enden der Windschutzseile sind Spannschlösser vorzusehen, um die Vorspannkraft einstellen zu können. Kelude Schwerindustrie stattet Portalkrane in Küstenregionen standardmäßig mit einem dreistufigen Windsicherungskonzept aus: elektrische Schienenklemme, manuelle Verankerung und Windschutzseil.
Häufige Fragen zur Windsicherung
F: Warum müssen Außenkrane sowohl mit Schienenklemmen als auch mit Verankerungseinrichtungen ausgestattet sein?
A: Die Norm schreibt zwingend zwei Windsicherungssysteme mit unterschiedlichen Wirkprinzipien als redundante Schutzlösung vor. Die Schienenklemme erzeugt über die Klemmkraft am Schienenkopf Reibungskraft gegen Windlast und kann an beliebiger Position auf der Schiene eingesetzt werden. Die Verankerungseinrichtung wird über Bolzen am Fundament fixiert, bietet eine höhere Kipp- und Verschiebesicherheit, ist jedoch nur an vordefinierten Positionen nutzbar. Im täglichen Betrieb übernimmt die Schienenklemme die Windsicherung; bei Sturmwarnung wird der Kran zur Verankerungsposition gefahren und dort zusätzlich gesichert.
F: Worin unterscheiden sich die Windsicherungsanforderungen zwischen Küsten- und Binnenregionen?
A: Im Binnenland wird die Windlast im Nichtarbeitszustand mit 30 m/s ausgelegt, in Küstenhäfen mit 55 m/s – die Windlast ist an der Küste somit 3,4-mal höher. In Küstenregionen sind zusätzlich ein Windmessgerät mit Aufzeichnungsfunktion sowie ein Sturm-Notsteuerungssystem erforderlich, das den Kran bei aufkommendem Sturm automatisch zur Verankerungsposition fährt.
F: Welche technischen Anforderungen gelten für den Winkel der Windschutzseile?
A: Der horizontale Winkel zwischen Windschutzseil und Boden muss zwischen 30° und 60° liegen. Bei zu kleinem Winkel ist die horizontale Kraftkomponente unzureichend; bei zu großem Winkel kann die vertikale Komponente den Verankerungspunkt aus dem Boden ziehen. Die Mindestbruchkraft des Windschutzseils muss mindestens dem Dreifachen der Nennzugkraft entsprechen; an beiden Enden sind Spannschlösser zur Einstellung der Vorspannkraft vorzusehen.
F: Wie funktioniert die automatische Windsicherung der elektrischen Schienenklemme?
A: Die elektrische Schienenklemme kann mit dem Windmesser gekoppelt werden: Überschreitet die Windgeschwindigkeit den eingestellten Grenzwert, klemmt die Schienenklemme die Schiene automatisch – die Reaktionszeit beträgt ≤ 2 Sekunden. Bei Stromausfall wird die Schiene über Federkraft automatisch geklemmt (Ruhestromprinzip). Die Betätigungskraft beträgt ≤ 200 N; ein Verriegelungsmechanismus am Handgriff verhindert ein unbeabsichtigtes Lösen.
