Effektive Massnahmen zur Reduzierung des Lastspiels bei modernen Kranen: Ein Überblick

Einblick in das Lastspiel

Der Begriff „Lastspiel“ beschreibt im Kontext moderner Krane die Schwankungen und dynamischen Belastungen, die auf den Kran und seine Komponenten einwirken. Besonders bei anspruchsvollen Anwendungen, wie z. B. bei Rammarbeiten oder dem Einsatz vibrierender Geräte (z. B. Vibrationshämmer), können Schwingungen auftreten, die zu einem ständigen Wechsel zwischen Belastung und Entlastung führen. Ohne geeignete Maßnahmen können diese zyklischen Belastungen zu vorzeitigem Verschleiß, Materialermüdung oder sogar Rissen in der Kranstruktur führen. Daher ist es entscheidend, Maßnahmen wie den Einsatz von Schwingungsdämpfern zu ergreifen, um das Lastspiel zu minimieren und sowohl die Sicherheit als auch die Langlebigkeit des Krans zu gewährleisten.

Die Bedeutung des Lastspiels in der DIN EN 13001

1. Die DIN EN 13001 widmet sich intensiv dem Lastspiel und seiner Auswirkungen auf die Lebensdauer und Betriebsfestigkeit von Kranen. Die Norm behandelt das Lastspiel in Bezug auf Ermüdungsbelastungen und die Klassifizierung der Beanspruchung. Einige zentrale Aspekte umfassen:
2. Definition von Lastkollektiven und Lastspielen: Die Norm legt fest, wie unterschiedliche Lasten, die auf den Kran wirken, berechnet und bewertet werden. Sie unterscheidet dabei statische und dynamische Lastwechsel und definiert spezifische Lastkollektive und -spielzahlen für verschiedene Krantypen und Einsatzbedingungen.
3. Klassifizierung der Beanspruchungsgruppen: Krane werden in Beanspruchungsgruppen eingeteilt, basierend auf der Häufigkeit und Intensität der Lastwechsel. Dies hilft, Krane an spezifische Anforderungen anzupassen, wie z. B. das häufige Heben leichter Lasten oder das seltene Heben schwerer Lasten.
4. Ermüdungsanalyse basierend auf Lastspielen: Die Norm stellt Methoden bereit, um die Ermüdungslebensdauer der Kranstruktur zu berechnen. Das Lastspiel ist hierbei ein entscheidender Faktor, da es die kumulative Belastung im Laufe der Nutzung zeigt und somit eine Lebensdauerprognose ermöglicht.
5. Berücksichtigung von Lastwechseln für einzelne Bauteile: Besonders oft belastete Bauteile, wie Schweißnähte und Bolzenverbindungen, müssen eine erhöhte Ermüdungsfestigkeit aufweisen.
6. Kombination von Lastspielen und Sicherheitsfaktoren: Um Unsicherheiten und Schwankungen in der Lastannahme zu berücksichtigen, fordert die Norm den Einsatz von Sicherheitsfaktoren, die auf den Lastspielzahlen basieren.
7. Maximale Lastspielzahlen zur Vermeidung von Ermüdungsversagen: Die DIN EN 13001 gibt Richtlinien zur maximal zulässigen Lastspielanzahl, um Ermüdungsversagen vorzubeugen. Für Bauteile, die hohen Lastwechseln ausgesetzt sind, müssen besondere Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer getroffen werden.

Klassifizierung der Beanspruchungsarten gemäß DIN EN 13001

1. Statische Beanspruchung: Konstante Lasten, wie das Eigengewicht des Krans, wirken dauerhaft auf die Struktur und beeinflussen deren grundlegende Dimensionierung.
2. Dynamische Beanspruchung: Diese umfasst die durch Bewegung entstehenden Lasten und Stoßkräfte. Besonders kurzfristige, starke Kräfte wirken hier auf den Kran ein.
3. Ermüdungsbeanspruchung: Zyklische Belastungen durch wiederholte Lastwechsel können zu langfristigen Schäden führen. Die Norm gibt Methoden zur Berechnung der Ermüdungslebensdauer und zur Begrenzung der zulässigen Lastwechselzahl vor.
4. Höchstsicherheitsanforderungen: Extreme, seltene Belastungen, wie Notstopps oder außergewöhnliche Windlasten, werden durch Sicherheitsfaktoren berücksichtigt, um den Kran auch unter außergewöhnlichen Bedingungen sicher betreiben zu können.
5. Umweltbedingte Beanspruchungen: Faktoren wie Wind, Temperaturen und Korrosion wirken dauerhaft auf die Struktur und beeinflussen die Lebensdauer und Tragfähigkeit.
6. Knick- und Beulbeanspruchung: Besonders bei langen und schlanken Kranbauteilen besteht das Risiko der Instabilität, wenn Druckbelastungen zu Verformungen führen.

Vergleich von Beanspruchungen bei verschiedenen Krananwendungen

Beim Heben schwerer Lasten treten punktuelle Belastungen auf, die meist intermittierend sind und weniger häufige Lastwechsel beinhalten. Bei Rammarbeiten mit einem Vibrohammer hingegen wirken kontinuierliche, hochfrequente Vibrationen auf den Kran, die eine intensive Ermüdungsbelastung verursachen. Der Unterschied in der Belastungsfrequenz und -intensität beeinflusst die Auslegung und Dimensionierung der Struktur maßgeblich. Hier sind Schwingungsdämpfer entscheidend, um die hochfrequenten Vibrationen zu reduzieren und das Ermüdungsrisiko zu minimieren.

Auswirkungen des Einsatzes von Schwingungsdämpfern

Reduktion von Spitzenlasten und zyklischen Belastungen: Schwingungsdämpfer isolieren die Schwingungsenergie und können so Belastungsspitzen und Lastspielamplituden um bis zu 90 % reduzieren.

Verlängerung der Lebensdauer der Kranstruktur: Durch die Reduzierung der Schwingungsbelastung wird die Materialermüdung verringert, was die Lebensdauer der Kranstruktur verlängert und Wartungsintervalle verlängert.

Stabilität und Sicherheit im Betrieb: Die reduzierte Schwingungsübertragung führt zu einer stabileren Kranbedienung und erhöht die Sicherheit.

Wartungs- und Inspektionsaufwand: Dank geringerer zyklischer Belastungen verringert sich der Wartungsaufwand. Größere Reparaturen und Austauschaktionen können seltener notwendig sein.

Kosten über die Lebensdauer: Die Kosten für Schwingungsdämpfer amortisieren sich durch weniger Verschleiß und Reparaturen, wodurch langfristig Kosteneinsparungen entstehen.

Die Reduzierung des Lastspiels und der Einsatz von Schwingungsdämpfern bei Rammarbeiten sind essenziell für die Sicherheit und Langlebigkeit moderner Krane. Durch die Berücksichtigung der DIN EN 13001 und die konsequente Anwendung dieser Maßnahmen können Kranbetreiber die Betriebssicherheit erhöhen und gleichzeitig die Kosten über die Lebensdauer des Krans senken.

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