EN 13001-2:2014 Lastannahmen für Krane – Normeninterpretation
EN 13001-2:2014 „Allgemeine Konstruktion von Kranen – Lastbeanspruchungen“ legt ständige Einwirkungen G (γG = 1,2/1,0), veränderliche Einwirkungen Q (γQ = 1,5), Windlasten nach EN 1991, dynamische Lastfaktoren φ = 1,1–1,3 sowie Lastkombinationen fest.
Lastklassifizierung nach EN 13001
Bei der Kranauslegung sind sämtliche Einwirkungen über den gesamten Lebenszyklus zu berücksichtigen. Ständige Einwirkungen G (Eigengewicht der Konstruktion) werden mit γG = 1,2 (ungünstig) bzw. 1,0 (günstig) angesetzt. Veränderliche Einwirkungen Q (Hublast, Wind, Schnee) erhalten den Teilsicherheitsbeiwert γQ = 1,5. Die Windlast wird nach EN 1991-1-4 mit einem dynamischen Lastfaktor φ = 1,1–1,3 beaufschlagt. Für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) gilt die Kombination γG·G + γQ·Q + 0,6·W. Im Nichtarbeitszustand wird G + Wmax angesetzt. Der Ermüdungsnachweis erfolgt nach dem Lastkollektivverfahren. Diese Vorgehensweise stimmt im Wesentlichen mit der Norm ISO 8686 überein. Kelude Schwerindustrie führt die Lastberechnung gemäß EN 13001-2 durch.
Lastkombinationen für Tragsicherheit und Ermüdung
Für die Lastkombinationen werden je nach Nachweis – ULS, SLS oder Ermüdungsnachweis – die entsprechenden Kombinationsbeiwerte angesetzt. Kelude Schwerindustrie führt die vollständige Lastberechnung nach EN-Norm durch, um die strukturelle Sicherheit und die Ermüdungslebensdauer zu gewährleisten.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| gammaG | 1.2(ungünstig)/1.0(günstig) |
| gammaQ | 1.5 |
| WindlastKombination | 0.6~0.7 |
| dynamische Lastphi | 1.1~1.3 |
| Ermüdung | Lastkollektivfaktor |
| Kombination | Ausdruck |
|---|---|
| ULS | gammaG*G+gammaQ*Q+0.6W |
| Nichtbetrieb | G+Wmax |
| Ermüdung | LastkollektivVerfahren |
Die Wahl der Teilsicherheitsbeiwerte für Lasten spiegelt den Kontrollgrad der Konstruktion gegenüber Lastunsicherheiten wider. Der Teilsicherheitsbeiwert für ständige Lasten γG = 1,2 (bei ungünstiger Wirkung) berücksichtigt die Streuung des Eigengewichts der Struktur und der fest installierten Ausrüstung. Der Teilsicherheitsbeiwert für veränderliche Lasten γQ = 1,5 trägt der größeren Streuung der Nutzlast Rechnung und gewährleistet ausreichende Festigkeitsreserven gegen unerwartete Überlast. Der Teilsicherheitsbeiwert für Windlast von 1,5 mit einem Kombinationsbeiwert von 0,6 bis 0,7 berücksichtigt die geringe Wahrscheinlichkeit, dass Windlast und Nutzlast gleichzeitig ihren Bemessungswert erreichen. Der dynamische Lastfaktor φ = 1,1 bis 1,3 erfasst die verstärkende Wirkung der Trägheitslasten beim Anfahren und Bremsen von Hubwerk und Fahrwerk. Mit steigender Triebwerksgruppe wird der dynamische Lastfaktor größer angesetzt. Die Kelude Schwerindustrie führt die Lastkombination und Teilsicherheitsberechnung streng nach EN 13001-2 durch, um sowohl Sicherheit als auch Wirtschaftlichkeit der Konstruktion zu gewährleisten.
Die in EN 13001-2:2014 festgelegten Lastkombinationsprinzipien basieren auf der Wahrscheinlichkeitstheorie. Jede Last wird als Zufallsvariable mit eigener statistischer Verteilungscharakteristik und Eintrittswahrscheinlichkeit betrachtet. Die Funktion der Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte besteht darin, unterschiedliche Lasten zu einer äquivalenten Bemessungslast mit einheitlichem Ziel-Zuverlässigkeitsindex zu kombinieren. Dieser Ziel-Zuverlässigkeitsindex ist in EN 13001-1 mit β = 3,8 festgelegt, was einer jährlichen Ausfallwahrscheinlichkeit von etwa 1/10.000 entspricht und damit ein ausreichendes Sicherheitsniveau über den gesamten Lebenszyklus des Krans gewährleistet.
Häufige Fragen
F: Warum unterscheiden sich die Teilsicherheitsbeiwerte für ständige Last G und veränderliche Last Q?
A: Die ständige Last G (Eigengewicht der Struktur) weist eine geringe Streuung auf; die tatsächliche Abweichung vom Bemessungswert beträgt in der Regel nicht mehr als 5 %. Daher gilt γG = 1,2 (ungünstig) bzw. 1,0 (günstig). Die veränderliche Last Q (Hublast, Wind, Schnee) unterliegt deutlich größeren Schwankungen: Die Hublast kann durch Bedienfehler den Nennwert überschreiten, und die jährlichen Maximalwerte der Windlast variieren erheblich. Deshalb wird γQ = 1,5 angesetzt, um eine größere Sicherheitsreserve für höhere Unsicherheiten zu schaffen.
F: Wie werden Windlast und dynamischer Lastfaktor bestimmt?
A: Die Windlast wird nach EN 1991-1-4 ermittelt, einschließlich Basiswindgeschwindigkeitsdruck und Böenreaktionsfaktor. Im Arbeitszustand wird die Windgeschwindigkeit entsprechend der konstruktiven Betriebswindgeschwindigkeit des Krans angesetzt (bei Brücken- und Portalkranen 20 m/s). Im Nichtarbeitszustand wird der extreme Winddruck mit einer Wiederkehrperiode von 50 Jahren zugrunde gelegt. Der dynamische Lastfaktor φ = 1,1 bis 1,3: Beim Hubwerk ist die dynamische Last größer (1,2 bis 1,3), beim Fahrwerk geringer (1,1 bis 1,2). Mit höherer Triebwerksgruppe steigt der Wert.
F: Wie werden Lastkombinationen in der Praxis angewendet?
A: Im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) werden Strukturfestigkeit und Stabilität nachgewiesen. Im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS) werden Verformung und Vibration überprüft. Im Ermüdungsgrenzzustand (FLS) wird der äquivalente Lastbereich anhand des der Triebwerksgruppe entsprechenden Lastkollektivs berechnet. Für den Nichtarbeitszustand wird die Kombination G + Wmax verwendet, um die Sicherheit unter extremem Winddruck nachzuweisen.
F: Wie läuft der Lastbemessungsprozess bei Kelude nach EN 13001-2 ab?
A: Die Kelude Schwerindustrie führt die Lastberechnung und Kombinationsbemessung nach EN 13001-2 durch: Ermittlung der charakteristischen Werte aller Lastarten – Berechnung der Bemessungswerte nach ULS/SLS/FLS – Kombination mit Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerten – Verifikation mittels FEM-Analyse. Dadurch wird die strukturelle Sicherheit und Wirtschaftlichkeit für alle Betriebsbedingungen gewährleistet.
