Erläuterungen zur Norm EN 13001-2:2014 „Allgemeine Auslegungslasten für Krane“
📌EN 13001-2:2014 „Allgemeine Konstruktionslasten für Krane“ legt dauerhafte G-Lasten (gammaG = 1,2/1,0), variable Q-Lasten (gammaQ = 1,5), Windlasten gemäß EN 1991, dynamische Lasten (phi = 1,1 bis 1,3) sowie Lastkombinationen fest.
Lastklassifizierung
Bei der Auslegung von Kranen müssen die verschiedenen Belastungen über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt werden. Permanente Belastung G (Eigengewicht der Konstruktion): γ_G = 1,2 (ungünstig) / 1,0 (günstig). Variable Belastung Q (Last / Windlast / Schneelast): γ_Q = 1,5. Windlasten gemäß EN 1991-1-4: dynamischer Lastkoeffizient φ = 1,1 bis 1,3. ULS-Kombination: γG*G + γQ*Q + 0,6W. Im Nichtbetriebszustand: G + Wmax. Ermüdungslastspektrumverfahren. Im Wesentlichen übereinstimmend mit ISO 8686. Krud Heavy Industry führt die Lastberechnung gemäß EN 13001-2 durch.
Kombinationsverfahren
Für die Lastkombinationen ULS, SLS und die Ermüdungsberechnung werden jeweils die entsprechenden Kombinationskoeffizienten herangezogen. Krud Heavy Industry führt gemäß den EN-Normen umfassende Lastberechnungen 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 Belastung phi | 1.1~1.3 |
| Ermüdung | Lastspektrumkoeffizient |
| Kombination | Ausdruck |
|---|---|
| ULS | gammaG*G+gammaQ*Q+0,6W |
| Nicht beruflich | G+Wmax |
| Ermüdung | Lastspektrumverfahren |
Die Wahl der Werte für die Lastteilkoeffizienten spiegelt den Grad der Kontrolle über die Lastunsicherheit im Entwurf wider. Der Koeffizient für die ständige Last, gammaG = 1,2 (im ungünstigsten Fall), berücksichtigt die Schwankungen des Eigengewichts der Konstruktion und des Gewichts der fest installierten Ausrüstung. Der Koeffizient für die variable Last, gammaQ = 1,5, berücksichtigt die größeren Schwankungen der Nutzlast und gewährleistet eine ausreichende Festigkeitsreserve für unerwartete Überlastungen. Der Teilkoeffizient für Windlasten von 1,5 und der Kombinationskoeffizient von 0,6 bis 0,7 berücksichtigen die geringe Wahrscheinlichkeit, dass Windlasten und Nutzlasten gleichzeitig ihre Auslegungswerte erreichen. Der dynamische Lastkoeffizient φ = 1,1 bis 1,3 spiegelt die Trägheitslasten wider, die beim Anfahren und Bremsen von Hub- und Fahrwerken entstehen; je höher die Betriebsstufe, desto größer ist der Wert des dynamischen Lastkoeffizienten. Krude Heavy Industry führt die Lastteilungs- und Kombinationsberechnungen streng nach der Norm EN 13001-2 durch, um die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Tragwerksplanung zu gewährleisten.
Die in der Norm EN 13001-2:2014 festgelegten Grundsätze für die Lastkombination basieren auf der Wahrscheinlichkeitstheorie: Jede Last wird als Zufallsvariable betrachtet, die über eigene statistische Verteilungsmerkmale und eine eigene Eintrittswahrscheinlichkeit verfügt. Teilkoeffizienten und Kombinationskoeffizienten dienen dazu, verschiedene Lasten zu einer äquivalenten Auslegungslast mit einem einheitlichen Zielzuverlässigkeitsindex zu kombinieren. Dieser Zielzuverlässigkeitswert ist in EN 13001-1 mit beta = 3,8 festgelegt, was einer jährlichen Ausfallwahrscheinlichkeit von etwa 1/10.000 entspricht und gewährleistet, dass der Kran über seine gesamte Lebensdauer hinweg ein ausreichendes Sicherheitsniveau aufweist.
Häufig gestellte Fragen
Frage: Warum unterscheiden sich die Teilkoeffizienten der Dauerlast G und der Wechselbelastung Q?
Antwort: Die Variabilität der Dauerlast G (Eigengewicht der Konstruktion) ist gering; die Abweichung zwischen Ist- und Auslegungswert beträgt in der Regel nicht mehr als 51 TP3T. Daher beträgt der Teilfaktor γG = 1,2 (ungünstig) bzw. 1,0 (günstig). Die Schwankungen der variablen Last Q (Last durch Heben/Windlast/Schneelast) sind relativ groß. Die Last durch Heben kann aufgrund von Fehlbedienungen den Nennwert überschreiten, und die jährlichen Schwankungen der Windlast sind erheblich. Daher beträgt γQ = 1,5, um eine größere Sicherheitsreserve zu bieten und größeren Unsicherheiten Rechnung zu tragen.
Frage: Auf welcher Grundlage werden die Werte für die Windlast und den dynamischen Lastkoeffizienten festgelegt?
Antwort: Für die Windlasten werden der grundlegende Winddruck und der Windschwingungskoeffizient gemäß EN 1991-1-4 bestimmt. Die Windgeschwindigkeit im Betriebszustand entspricht der für den Kran vorgesehenen Betriebswindgeschwindigkeit (20 m/s bei Brücken- und Portalkranen). Außerhalb des Betriebszustands wird der 50-jährliche Extremwinddruck zugrunde gelegt. Der dynamische Lastkoeffizient φ beträgt 1,1 bis 1,3; er ist für den Hubantrieb höher (1,2 bis 1,3) und für den Fahrantrieb niedriger (1,1 bis 1,2). Je höher die Betriebsklasse, desto größer ist der Wert.
Frage: Wie werden Lastkombinationen in der praktischen Konstruktion angewendet?
Antwort: Die ULS-Grenzzustandskombination dient der Überprüfung der Tragfähigkeit und Stabilität der Konstruktion. Die SLS-Grenzzustandskombination dient der Überprüfung von Verformungen und Schwingungen unter normalen Betriebsbedingungen. Die FLS-Grenzzustandskombination berechnet den äquivalenten Lastbereich anhand des dem Betriebsgrad entsprechenden Lastspektrums. Die Kombination für Nichtbetriebszustände G+Wmax dient der Überprüfung der Sicherheit bei maximalem Winddruck.
Frage: Wie sieht der Lastauslegungsprozess bei Krude Heavy Industry gemäß EN 13001-2 aus?
Antwort: Krude Heavy Industry führt Lastberechnungen und Kombinationsauslegungen gemäß EN 13001-2 durch: Ermittlung der Normwerte für die verschiedenen Lastarten – Berechnung der Auslegungswerte gemäß ULS/SLS/FLS – Kombination der Lasten nach Kombinationskoeffizienten – Überprüfung durch FEM-Analyse. Dadurch werden die strukturelle Sicherheit und Wirtschaftlichkeit unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet.
