ISO 12485:2016 Stabilitätsanforderungen für Turmkrane
ISO 12485:2016 „Stabilitätsanforderungen an Turmkrane“ ist die spezifische Norm für die Kippstabilität von Turmkranen. Sie legt die Anforderungen an die Kippstabilität sowie die Nachweisverfahren für verschiedene Betriebsbedingungen fest – Arbeitszustand, Nichtarbeitszustand sowie Montage- und Demontagezustand.
Nachweislastfälle für den Stabilitätsnachweis
ISO 12485:2016 schreibt vor, dass der Stabilitätsnachweis für Turmkrane folgende Lastfälle abdecken muss – Stabilität im Arbeitszustand (Nachweis der Kippstabilität der Gesamtmaschine unter Nennlast und Windlastkombination, Stabilitätsbeiwert ≥ 1,5), Stabilität im Nichtarbeitszustand (bei extremer Windlast – maximale Windgeschwindigkeit mit 50-jähriger Wiederkehrperiode, Stabilitätsbeiwert ≥ 1,25, wobei eine Erhöhung des Gegengewichts oder eine Verankerung zulässig ist), Stabilität während Montage/Demontage/Klettern (unter dynamischer Lastkombination, Stabilitätsbeiwert ≥ 1,4) sowie Stabilität bei plötzlicher Lastentlastung (Kippstabilität nach hinten beim unerwarteten Lösen der hängenden Last während des Hubvorgangs, Stabilitätsbeiwert ≥ 1,2).
Die Lastkombinationen für die einzelnen Nachweislastfälle – Eigengewicht G (Gewicht von Turmmast, Ausleger, Ausgleichsarm, Gegengewicht und Antriebsmechanismen), hängende Last L (Nenntragfähigkeit × dynamischer Lastfaktor 1,1 bis 1,3), Windlast W (Betriebswinddruck nach 250 N/m², Nichtarbeitswinddruck nach der örtlichen Windlast mit 50-jähriger Wiederkehrperiode), Trägheitslast I (Fliehkräfte beim Anfahren und Stoppen des Drehens sowie Trägheitskräfte beim Anfahren und Bremsen) sowie Neigungslast T (Fundamentneigung nach 0,5°, bei angeschlagenen Kranen zusätzliche Neigung infolge der Verformung der Ankerstützen).
Nachweisverfahren gegen Kippen
Die Norm legt das Momentenverfahren für den Kippnachweis fest – das Verhältnis des Stabilisierungsmoments (Kippmoment entgegenwirkendes Moment) Mst zum Kippmoment Mov muss mindestens dem geforderten Sicherheitsfaktor entsprechen. Das Stabilisierungsmoment umfasst – das Moment des Kran-Eigengewichts bezogen auf die Kippkante (ohne hängende Last), das Moment des Gegengewichts bezogen auf die Kippkante sowie das zusätzliche Stabilisierungsmoment aus Verankerung oder Ballast. Das Kippmoment umfasst – das Moment der hängenden Last bezogen auf die Kippkante, das Moment der Windlast (einschließlich der windangriffsflächen von Turmmast, Ausleger und hängender Last) bezogen auf die Kippkante sowie das Moment der Trägheitskräfte bezogen auf die Kippkante.
Bestimmung der Kippkante (Tipping Line) – Bei ortsfesten Kranen verläuft die Kippkante durch die Turmmastachse an der Fundamentkante; bei fahrbaren Kranen bildet die Berührungslinie zwischen Schienenoberkante und Laufrad die Kippkante; bei angeschlagenen Kranen ist die Kippkante die Achse des Turmmastquerschnitts am Fundament. Die einzelnen Anteile des Stabilisierungsmoments sind mit ihren jeweiligen Stabilitätsbeiwerten zu multiplizieren (Eigengewicht 0,9, Gegengewicht 1,0, Ballast 1,1), die Anteile des Kippmoments mit ihren jeweiligen Überlastkoeffizienten (hängende Last 1,3, Windlast 1,0, Trägheitskraft 1,2).
| Nachweislastfall | Lastkombination | Sicherheitsfaktor | Steuerbedingungen |
|---|---|---|---|
| Arbeitszustand | G+L+W+I+T | ≥1.5 | Nennlast+Arbeitswind |
| Nichtarbeitszustand | G+W+T | ≥1.25 | Extremwind+Verankerung |
| Montage und Demontage | G+W+T+Dynamik | ≥1.4 | MontagereihenfolgeLast |
| plötzliche Entlastung | G+Entlastungsrückschlag | ≥1.2 | Rückwärtskippsicherheit |
| Kletterzustand | G+W+T+KletternLast | ≥1.4 | Hubphase |
Windlastberechnung nach DIN 15018
Die Norm legt die Berechnung der Windlast für Turmkrane detailliert fest – die Windlastformel lautet Fw = C × q × A, wobei C der Windlastkoeffizient ist (Turmmast: 1,3–1,6; Ausleger: 1,2–1,4; Ausgleichsarm: 1,2; hängende Last: 1,0), q den Staudruck bezeichnet (im Arbeitszustand 250 N/m², im Nichtarbeitszustand gemäß den örtlichen meteorologischen Daten als 50-Jahres-Extremwert) und A die angeströmte Fläche darstellt (die Windangriffsfläche von Turmmast und Ausleger wird nach der tatsächlichen Kontur berechnet, multipliziert mit dem Füllkoeffizienten 0,4–0,6).
Die Staudrücke für die einzelnen Windstärken – Windstärke 6 (13,8 m/s) entspricht einem Staudruck von 120 N/m², Windstärke 7 (17,1 m/s) von 180 N/m², Windstärke 8 (20,7 m/s) von 270 N/m². Der Staudruck im Arbeitszustand wird für Turmkrane üblicherweise mit 250 N/m² angesetzt (entspricht Windstärke 7–8). Der Staudruck im Nichtarbeitszustand wird nach der maximalen örtlichen Windgeschwindigkeit mit 50-jähriger Wiederkehrperiode berechnet (in Küstenregionen können Werte bis 1.500 N/m² erreicht werden). Bei der Berechnung ist die ungleichmäßige Verteilung der Windlast über die Turmhöhe zu berücksichtigen (der Staudruck nimmt pro 10 m Höhenzunahme um 2 % zu).
Stabilitätsprüfung und Verifikation
Die Norm schreibt Stabilitätsprüfungen für Turmkrane in folgenden Fällen vor – bei der Typgenehmigung neu konstruierter Krane (Verifikation der theoretisch berechneten Stabilität durch Lasttests), nach Turmverlängerung oder Umbau (wenn sich Strukturparameter und damit die Stabilität ändern), nach Überschreitung der zulässigen Fundamentsetzung oder Neigung (Neuberechnung der Stabilität durch erneute Erfassung des Fundamentzustands) sowie nach Unfällen (Stabilitätsinspektion nach starkem Wind oder Kollision). Bei der Stabilitätsprüfung werden Dehnungsmessstreifen und Neigungsmesser zur Erfassung von Kräften und Verformungen an kritischen Stellen eingesetzt.
Die Turmkrane von Kelude Schwerindustrie erfüllen den vollständigen Stabilitätsnachweis für alle Betriebsbedingungen gemäß ISO 12485:2016 – in der Konstruktionsphase wird die Kippsicherheit mittels Finite-Elemente-Analyse berechnet, der Prototyp wird durch Lasttests verifiziert, und jeder Kran wird bei der Werksabnahme mit einem Stabilitätsnachweis ausgeliefert. Ändert der Betreiber während des Einsatzes die Konfiguration des Krans (z. B. Verlängerung des Auslegers oder Erhöhung der Ankerhöhe), ist eine erneute Stabilitätsberechnung erforderlich.
| NachweisParameter | Arbeitszustand | Nichtarbeitszustand | Montagezustand |
|---|---|---|---|
| Sicherheitsfaktor | ≥1.5 | ≥1.25 | ≥1.4 |
| Winddruck | 250N/m² | 50Jahresextremwert | 120N/m² |
| LastKoeffizient | G0.9+L1.3+W1.0 | G0.9+W1.0 | G0.9+Dynamik1.2 |
| NeigungGrad | 0.5° | 0.5° | 0.5° |
Häufige Fragen
F: Welcher Stabilitätsbeiwert ist im Arbeitszustand des Turmdrehkrans erforderlich?
A: Im Arbeitszustand (Nennlast + Betriebswinddruck 250 N/m² + Fundamentneigung 0,5°) muss der Kipp-Stabilitätsbeiwert ≥ 1,5 betragen. Im Nichtarbeitszustand (extreme Windlast + Verankerung) gilt ein Stabilitätsbeiwert von ≥ 1,25. Bei Montage und Demontage ist ein Wert von ≥ 1,4 erforderlich. Nach plötzlicher Lastfreigabe muss die Kippsicherheit nach hinten ≥ 1,2 betragen.
F: Wie wird die Windlast berechnet?
A: Fw = C × q × A. C ist der Windkraftkoeffizient (Turmmast 1,3–1,6, Ausleger 1,2–1,4), q der Winddruck (im Betrieb 250 N/m², im Nichtarbeitszustand der Extremwert mit 50-jähriger Wiederkehrperiode) und A die projizierte Windangriffsfläche multipliziert mit dem Füllungsgrad von 0,4–0,6. Pro 10 m Höhe erhöht sich der Winddruck um 2 %.
F: Wie wird die Kippkante bestimmt?
A: Bei ortsfester Aufstellung – Fundamentkante bzw. Turmmastmittellinie am Fundament; bei Fahrbetrieb – Berührungslinie der Laufräder auf der Schiene; bei abgespannter Ausführung – Mittellinie des Turmmastquerschnitts am Fundament. Bei der Berechnung des Verhältnisses von Stabilisierungsmoment zu Kippmoment werden die einzelnen Lastanteile mit den entsprechenden Koeffizienten beaufschlagt.
F: Wann muss die Stabilität neu nachgewiesen werden?
A: Nach Erhöhung des Auslegers oder Änderung des Gegengewichts, bei Überschreitung der zulässigen Fundamentsetzung oder -neigung, bei Vergrößerung des Abstands der Verankerungen, nach Anbau eines zusätzlichen Verankerungsarms oder nach einem Umbau sowie nach Einwirkung extremer Windlasten oder Kollisionen. Kelude bietet auf Wunsch einen erneuten Stabilitätsnachweis für Ihre Anlage an.
