Norm ISO 8686-4:2005: Lastkombinationsverfahren für Portalkrane

Lastklassifizierung und Lastannahmen

Unterschieden wird zwischen ständigen Lasten G (Eigengewicht, Befestigungen, Schiene), veränderlichen Lasten Q (hängende Last, Windlast, Schnee, Stoß, Temperatur) und außergewöhnlichen Lasten A (Erdbeben, Kollision). Der Betriebswinddruck beträgt 250 N/m², für den Nichtbetriebszustand gilt ein Extremwert mit 50-jähriger Wiederkehrperiode. Der dynamische Lastfaktor liegt zwischen 1,1 und 1,3, der Stoßbeiwert für den Fahrbetrieb ebenfalls zwischen 1,1 und 1,3. Portalspezifische Lasten umfassen die Stützbein-Schrägstellung (Höhendifferenz ≤ S/1000), die Klemmkraft (10 % der Radlast) sowie die horizontale Kraft aus Lastpendeln (5 % bis 10 % der hängenden Last).

Verfahren für Lastkombinationen

Die grundlegende Kombination für den Betriebszustand lautet γG×G + γQ×Q + ψW (γG=1,2, γQ=1,5, ψ=0,6 bis 0,7). Für den Nichtbetriebszustand gilt G + Wmax (γG=1,0, γW=1,0), für die Montage G + Q×1,3 und für außergewöhnliche Lasten G + A + ψQ (ψ=0,5). In allen Kombinationen muss die Spannung σd ≤ fd/γM sein (für Stahl γM=1,0 bis 1,1, für Schweißnähte γM=1,15 bis 1,25). Die Portalstruktur ist hinsichtlich der Gesamtstabilität sowie der lokalen Stabilität der Stützbeine zu überprüfen.

Fundament- und Schienenprüfung

Die Fundamentsetzung wird halbjährlich gemessen (zulässige Setzung ≤ 5 mm pro Jahr, ungleichmäßige Setzung ≤ 1/1000). Die Schienen unterliegen einer monatlichen Prüfung (Verschleiß ≤ 5 mm, Spannweite ± 5 mm, Verbindung 1–2 mm). Die Drehmomentprüfung der Schrauben erfolgt monatlich. Die Erdung wird halbjährlich mit einem Wert von ≤ 4 Ω überprüft.

Der Kern der Konstruktion von Portalkranen liegt in der präzisen Ermittlung der Lastwirkungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen sowie in der sinnvollen Zusammenstellung der Lastkombinationen. Die ständige Last G umfasst das Eigengewicht des Hauptträgers (ermittelt aus dem Eigengewicht der Konstruktion – Stahldichte 7850 kg/m³, multipliziert mit Querschnittsfläche und Länge der einzelnen Bauteile, anschließend aufsummiert), das Eigengewicht von Laufkatze und Hubwerk (tatsächliches Gewicht laut Herstellerangaben), das Eigengewicht von Schiene und Zubehör (berechnet als Einheitsgewicht des Schienenprofils × Länge) sowie das Eigengewicht von Laufstegen, Plattformen und elektrischer Ausrüstung. Bei der Berechnung der Schnittgrößen wird der Teilsicherheitsbeiwert für ständige Lasten γG mit 1,2 angesetzt (wenn die Lastwirkung ungünstig für die Konstruktion ist – z. B. bei Biegemoment in der Mitte der Spannweite, Druckkräfte in den Stützbeinen und ähnlichen verstärkenden Effekten) bzw. mit 1,0 (wenn die Lastwirkung günstig für die Konstruktion ist – z. B. bei Kippstabilität, Verankerungsreaktionen und ähnlichen reduzierenden Effekten).

Bei der Berechnung der Windlast als veränderliche Last Q sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Der charakteristische Wert des Winddrucks im Arbeitszustand beträgt 250 N/m² (entspricht einer Windgeschwindigkeit von ca. 20 m/s, Windstärke 7–8). Im Nichtarbeitszustand wird der Winddruck aus der örtlichen Extremwindgeschwindigkeit mit 50-jähriger Wiederkehrperiode abgeleitet (in Küstenregionen bis zu 1500 N/m², im Binnenland meist 500–800 N/m²). Der Windlastkoeffizient C in der Berechnungsformel Fw = C × q × A wird anhand der Querschnittsform des Bauteils bestimmt – für Kastenträger (Rechteckquerschnitt) 1,3–1,6, für Fachwerkbauart aus Stahlrohren (Kreisquerschnitt) 0,7–1,0, für Stützbeine (I-Profil oder Kastenprofil) 1,0–1,3. Die angeströmte Fläche A ergibt sich aus der projizierten Fläche der tatsächlichen Kontur des Bauteils multipliziert mit einem Füllfaktor von 0,4–0,6 (zur Berücksichtigung der Aussparungen bei Gitter- und Fachwerkkonstruktionen). Die Ungleichmäßigkeit der Winddruckverteilung über die Höhe wird berücksichtigt: Pro 10 m Höhenzunahme über dem Boden steigt der Winddruck um 2 %.

Häufige Fragen zur Lastberechnung