Kranbahnen & Fahrbahnen – Einbindung in die Halle

• Hub: Vertikalbewegung des Hakens, erzeugt durch Seil- oder Kettenhubwerke. Mehrsträngige Seilflaschenzüge reduzieren Seilzugkräfte, erhöhen aber Seilgeschwindigkeiten und Hakenmasse.

• Katze (Querfahrt): Bewegung der Laufkatze entlang der Brücke. Einfluss auf Lastpendel; sanfte Fahrprofile minimieren Schwingungen.

• Kranfahrt (Längsfahrt): Bewegung der Brücke entlang der Kranbahn. Synchronisation der Endwagen verhindert Verwindung und Spurversatz.

Bei Dreh- und Schwenkkranen ersetzen Drehbewegungen um die Säule die Quer-/Längsfahrt; Monorails haben Fahrt entlang vorgegebener Kurvenradien.

• Elektromotoren mit angebauten Bremsen und Getrieben bilden die Standardantriebe. Frequenzumrichter ermöglichen stufenlose Geschwindigkeitsregelung, sanftes Anfahren/Bremsen und Lastpendeldämpfung.

• Bremsen sind federkraftbetätigt und elektrisch gelüftet, ausgelegt als Halte- und Notbremsen.

• Steuerung: Hängepult (Tastpendel), Funkfernsteuerung oder Fahrerkabine. Moderne Steuerungen integrieren Soft-Starts, Antisway-Algorithmen, Zonenkontrolle und Kollisionsschutz.

• Energiezuführung: Offene Schleifleitungen (Kupferschienen mit Stromabnehmern), geschlossene Schleifleitungen für Staub-/Außenbereiche, Festoon-Systeme (Schleppkabel) oder Trommeln. Zusatzleitungen für Daten/Feldbus.

• Tragwerk: Hauptträger (Kasten-, I- oder Kastenträger), Querträger, Kopfstücke. Für hohe Steifigkeit und geringe Durchbiegung ausgelegt, um Hakenhöhenverluste und Schiefstellung zu minimieren.

• Laufwerke: Radsätze mit gehärteten Laufkränzen, spurkranzgeführt oder spurkranzlos mit Seitenführungsrollen. Der Kraftschluss Rad/Schiene überträgt vertikale und horizontale Kräfte; Schmierung und Oberflächenhärte bestimmen den Verschleiß.

• Schienen und Befestigung: Kranschienenprofile (z. B. flachkopfähnliche Kranschienen oder breitflanschige Walzprofile) auf Elastomer- oder Korkunterlagen zur Körperschalldämpfung und Spannungsverteilung. Klemmen erlauben Justage und thermische Längsverschiebung.

• Anschläge und Dämpfung: Endanschläge mit Puffern (Elastomer, Hydraulik) begrenzen den Fahrweg; Anfahrstöße werden in die Kranbahn eingeleitet.

• Lastaufnahmemittel: Standardhaken mit Sicherheitsfalle; spezielle Greifer (Schrott-, Schüttgut), Magnettraversen, Vakuumheber, C-Haken für Coils. Auswahl nach Lastgeometrie, Oberflächenschutz und Sicherheitsanforderungen.

• Sicherheitseinrichtungen: Endschalter für Hub- und Fahrgrenzen, Überlastsicherung (Lastmessbolzen, Drehmomentüberwachung), Seilbruch- und Fangvorrichtungen bei Personen- oder Bühnenbetrieb, Phasenfolge- und Unterspannungsschutz.

• Pendeldämpfung: Steuerungsseitig (Antisway) oder mechanisch (aktive/ passive Dämpfer). Wichtig für Präzision, Taktzeit und Sicherheit.

• Redundanz und Ermüdung: Nach Bemessungsklassen dimensionierte Seile, Bremsen und Lager. Regelmäßige Inspektionen und Sichtprüfungen (Seildrähte, Hakenmaulöffnung, Risse) sind integraler Bestandteil des Betriebs.

• Hubwerk: Motor, Bremse, Getriebe, Trommel, Seil/Kette, Hakenflasche, Seilführung, Überdrehzahl- und Endschalter. Kriterien: Einschaltdauer, Hubgeschwindigkeit, Seillebensdauer, Wärmeklasse.

• Laufkatze: Rahmen, Fahrantriebe, Laufräder, Katzfahrbahnrollen, Energiezuführung zur Katze. Positioniergenauigkeit durch Frequenzregelung und Encoder.

• Brücke/Portal: Haupt- und Querträger, Kopfstücke, Wartungsstege, Geländer, Geländerkombinationen, Kabine. Kriterium: Durchbiegungsgrenzen (z. B. Verhältnis Spannweite zu Durchbiegung), Torsionssteifigkeit.

• Endwagen/Fahrwerke: Radsätze, Lager, Antriebe, Kupplungen, Justageelemente zur Spurhaltung. Gleichlaufregelungen vermeiden Verwindungen.

• Kranbahn: Kranbahnträger, Schienen, Befestigungsklemmen, Unterlagen, Dilatationsfugen, Auflagerkonsolen. Einbindung in Hallenstützen/Fundamente inklusive Ermüdungsdetails.

• Elektrik/Steuerung: Schaltschrank, Frequenzumrichter, Sicherheitsrelais/PLC, Funkempfänger, Sensorik (Last, Weg, Geschwindigkeit), Diagnose- und Fernwartungsschnittstellen.

• Schutz und Umwelt: Verkleidungen, Heizung/Kühlung von Schaltschränken, Korrosionsschutzsysteme, Schallschutz und Schwingungsentkopplung, Staub- und Feuchteschutz für Außenanlagen..

Kran- und Laufkranschienen nach DIN 536 bilden die lastabtragende Kernkomponente der Fahrbahn. Typische Profile (z. B. A45 bis A150) zeichnen sich durch hohe Kopfdruckfestigkeit, breiten Fuß für die Klemmung und eine für horizontale Führungsräder geeignete webartige Geometrie aus. Die Auswahl des Profils erfolgt aus den resultierenden Radlasten (statisch/dynamisch), den Kontaktpressungen, der zulässigen Kopfabriebrate und den Grenzverkrümmungen der Tragelemente. Stetige Längssteifigkeit, minimierte Stoßstellen (verschweißte Schienenstöße) und eine definierte Oberflächenqualität am Schienenkopf sind maßgebend für die Minimierung von Riffelbildung, Polygonisation und Geräuschentwicklung. Bei geschraubten Stößen sind gefaste Stoßenden, definierte Fugen und isolierte Zwischenlagen zur Reduktion lokaler Steifigkeitssprünge vorzusehen.

Elastomere Railpads dienen der Anpassung der Bettungssteifigkeit, der Lastverteilung und der Reduktion von Körperschall. Parameter wie Shore-A-Härte, statisch-dynamischer Steifemodul, Dämpfung (tan δ), Kriechneigung sowie Temperaturbeständigkeit bestimmen die Eignung.

• die Kontaktpressungen unterhalb der zulässigen Werte von Schienenfuß, Klemmplatte und Unterkonstruktion liegen,

• die System-Eigenfrequenzen außerhalb der dominanten Anregungsfrequenzen (Radüberläufe, Antriebsordnungen) liegen,

• die Setzungen und der Langzeitverformungsanteil (Relaxation/Kriechen) tolerierbar sind.

• Eine durchgehende Auflage ohne Lunker, definierte Randversiegelung gegen Wasserintrusion und chemische Beständigkeit gegen Öle/Fette sind vorzusehen.

Klemmplatten bzw. Schienenklemmen übertragen vertikale und horizontale Kräfte in die Unterkonstruktion und ermöglichen zugleich thermisch bedingte Längsverschiebungen.

• federvorgespannten Klemmkörpern mit sphärisch gelagerten Druckstücken zur Toleranzaufnahme,

• hochfesten Schraubenverbindungen (i. d. R. nach ISO 898-1 bzw. EN 14399 bei Vorspannung),

• Unterlagen/Keile zur Einhaltung des Klemmsitzes bei schrägen Flanschen.

• Die Klemmen sind so anzuordnen, dass die Schiene zwängungsarm gelagert wird (Gleit-/Festpunkte) und Querkräfte aus Spurführung sicher aufgenommen werden. Der Klemmenabstand richtet sich nach Schienenprofil, Radlast und Querkraftnachweis; gleichmäßige Steifigkeitsverteilung (homogener Klemmenraster) vermeidet lokalen Verschleiß.

• zementgebundene, schwundkompensierte Fließmörtel (EN 1504-3, Klasse R4) oder

• polymermodifizierte Systeme/EP-Grout (EN 1504-6 für Verankerungen).

• Wesentliche Anforderungen: ausreichende Druck- und E-Modul-Werte in Relation zur Zielauflegersteifigkeit,

• geringe Schwindmaßzahlen und begrenzte Hydratationswärme (Schichtdicke beachten),

• gute Fließeigenschaften bei definierter Expositionsklasse.

• Die Untergrundvorbereitung umfasst Staub- und Schalölimmationsfreiheit, definierte Rauheit, Sättigung mit Oberflächentrockenheit (bei zementären Systemen), dichtgeschalte Vergussform mit Entlüftung, Temperatur- und Feuchtemanagement, sowie Nachbehandlung. Kantenversiegelung verhindert Wasser-/Öleintrag in den Verguss.

• Betonzustand (gerissen/ungerissen), Expositions- und Temperaturbereich,

• Randabstände, Achsabstände, Verankerungstiefe und Betonfestigkeit,

• seismische Anforderungen (relevante Leistungskategorien) und Feuerwiderstand.

• Ausführungskritisch sind Bohrlocherstellung (Durchmesser/Tiefe), Bohrlochreinigung, Mörtelinjektion (chemische Dübel), Setzkontrolle (Spreizanker) und Montage-Drehmoment. Prüfungen vor Ort (Ausziehversuche, Drehmomentchecks) validieren die Tragfähigkeit in situ.

• Bemessung nach ISO 12944 (Korrosivitätskategorie C3–C5 bzw. CX) mit geeigneten Mehrschichtsystemen; Duplex-Systeme (Feuerverzinkung + Beschichtung) für Sohlplatten/Klemmen,

• Vermeidung von Wasseransammlungen (Konstruktiver KKS: Gefälle, Tropfkanten, Entwässerungsöffnungen),

• Schutz exponierter Gewinde (Kappen/Bitumenkitt, Fettkapseln) und Inspektionsfähigkeit,

• Schienenkopf bleibt unbehandelt; Korrosionsschutz konzentriert sich auf Fuß und Seitenflächen sowie Anschlussbauteile.

• Für Betonoberflächen sind Beschichtungssysteme nach EN 1504-2 (OS-Klassen) zu wählen.

• Grenzzustand der Tragfähigkeit der Kranbahnträger unter Radlasten inkl. Stoß- und Schwingbeiwerten, lokale Nachweise unter dem Schienenfuß (Lochleibung, Flanschpressung),

• Ermüdungsnachweise an Schweißnähten, Lochrändern und Ankergruppen infolge wiederkehrender Radüberläufe,

• Verformungsgrenzen (Vertikal-/Horizontaldurchbiegung, Verdrehung), Spuranlage und Torsionseinfluss,

• Anschlussnachweise Sohlplatte/Träger (Klemmenlasten, Schrauben/Pads, Sohlplattenbiegung).

• Die Systemintegration umfasst thermische Verformungen der Schiene (Gleitbereiche), Bremslasten in Längsrichtung und Querkraftumlenkungen in die Aussteifung.

Die Auflagerung ist als kontinuierlicher Federverbund aus Schienenkopf, Steg, Fuß, Railpad, Verguss und Träger zu modellieren. Eine zu hohe Steifigkeit führt zu schlagartiger Lastübertragung mit erhöhter Kopfschädigung; zu geringe Steifigkeit erzeugt übermäßige Verformungen, Resonanzeffekte und Spurveränderungen.

• Abgestimmte Kombination aus Pad-Steifigkeit und Verguss-E-Modul,

• Minimierung von Steifigkeitssprüngen (z. B. über Stoßstellen, Ankerreihen),

• definierte Gleit-/Festlagerlogik zur Beherrschung thermischer Längenänderungen.

• Numerische Modelle (Balken auf elastischer Bettung, FE-Modelle) erlauben die Prognose von Kontaktpressungen und Eigenfrequenzen.

• Abstimmung der System-Eigenfrequenzen außerhalb des Frequenzbandes dominanter Anregungen (ordnungsabhängig, Fahrgeschwindigkeit, Unwucht),

• Dämpfung zur Kontrolle von Resonanzamplituden,

• ausreichend geringe statische Setzung zur Einhaltung der Spur- und Höhenlage.

• Zur Körperschallminderung sind durchgehende Elastomermatten, schwingungsisolierte Ankerhülsen und entkoppelte Anschlusspunkte zu prüfen. Die Wirksamkeit ist objektspezifisch mittels Prognose (z. B. FEM/BEM, EN-ISO-konforme Verfahren) und ggf. Messung zu verifizieren.

• durchgehendes Gefälle der Aufstandsfläche oder definierte Abläufe,

• Kantenversiegelung des Vergusses, kapillarbrechende Details, Tropfkanten,

• keine stehenden Wasserlinsen unter dem Schienenfuß.

• Fugen sind planmäßig zu führen: Bauwerksfugen mit Schienenlängsausgleich (Gleitklemmen, Schmiede-/Aluminothermie-Schweißstöße mit Ausgleichsbereichen),

• definierte Stoßgeometrien und Spaltmaße gemäß Systemvorgaben,

• schalltechnisch entkoppelte Übergänge mit elastischen Profilen, wo erforderlich.

Die Einbindung technischer Anlagen in die Hallenkonstruktion erfordert ein integrales Vorgehen, das Tragwerksplanung, Bauablauf, Versorgungstechnik, Sicherheitskonzepte und bauphysikalische Randbedingungen zusammenführt. Im Folgenden werden wesentliche Aspekte für Neubau und Nachrüstung aufgezeigt, ergänzt um Anforderungen an statisch-dynamische Nachweise, Setzungsüberwachung beim Verguss, Schnittstellen zum Tragwerk, Versorgungswege einschließlich EMV, sicherheitstechnische Einflüsse sowie die Bauwerksverträglichkeit.

• Planerische Integration der Anlage in den Hallenentwurf ermöglicht die vorausschauende Dimensionierung von Fundamenten, Stützenrastern, Dachlastreserven und Medienführungen. Einbetonierte Ankerschienen, Montageöffnungen und Revisionsgänge können früh vorgesehen werden.

• Die Schnittstellengeometrie (Höhenlagen, Achsen, Toleranzen) wird in den Koordinationsmodellen (z. B. BIM) konfliktfrei abgestimmt. Schwingungsentkopplungen, Kabelführungen und Brandschutzabschottungen lassen sich standardisiert integrieren.

• Restriktionen durch bestehende Tragwerke, begrenzte Bauhöhen und Nutzung im laufenden Betrieb erfordern höhere Anpassungsgrade (Adapterplatten, Klemmverbindungen, Sonderfundamente).

• Verankerungen erfolgen häufig über nachträgliche Dübel- oder Klemmtechnik; Eingriffe in Brandschutz, Fluchtwege und RWA-Systeme sind zu minimieren.

• Bauzeitliche Maßnahmen zur Staub-, Lärm- und Erschütterungsbegrenzung sind zu planen; temporäre Lastumlagerungen sind zu prüfen (z. B. bei Kranmontagen).

• Statische Nachweise: Bemessung der Anschlussdetails an Stahl- und Stahlbetonbauteile gemäß den einschlägigen Eurocodes (z. B. EN 1992/1993) einschließlich Anschlüsse, Ankerschienen und Dübelgruppen.

• Berücksichtigung von Gebrauchstauglichkeit: Verformungen, Rissbreiten, Befestigungsabstände und Randabstände.

• Dynamische Nachweise: Eigenfrequenzanalyse von Anlage und Tragwerk, Vermeidung von Resonanzen mit Antriebs- und Prozessfrequenzen; Abschätzung dynamischer Verstärkungsfaktoren.

• Ermüdungsbemessung für schwingend beanspruchte Schweißnähte, Schrauben und Platten bei zyklischer Belastung (Betriebsfestigkeit).

• Bewertung von Erschütterungseinwirkungen auf sensiblen Bestand (Messräume, IT, Büro) und auf das Hallentragwerk; ggf. Einsatz elastischer Lager oder Schwingungsisolatoren.

• Bauphasen: Phasenweiser Nachweis für Montagezustände mit temporären Exzentrizitäten, Hilfsabstützungen und Teillasten.

• Hebe- und Transportkonzept (Kranbahnkapazitäten, Montageöffnungen, temporäre Einhausungen); Lastfälle aus Montagemitteln sind in die Prüfstatik aufzunehmen.

• Monitoring kritischer Verformungen während Montage (z. B. Messuhren an Anschlussknoten, Tachymetrie zur Durchbiegungskontrolle).

• Vergusskonzept: Verwendung schwundarmer, nicht-schrumpfender Vergussmörtel unter Maschinen- und Adapterplatten; definierte Füllrichtungen und Entlüftungen.

• Vorbemessene Auflagerflächen und Chocking-Elemente zur Lastverteilung; Einhaltung der Mindestschichtdicken.

• Mess- und Toleranzmanagement: Vor, während und nach dem Verguss sind Nivellierpunkte einzurichten; Kontrollmessungen mittels Präzisionsnivellier oder Lasertracker dokumentieren Setzungen.

• Grenzwerte für zulässige Setzungen und Verkippungen werden objektspezifisch festgelegt; Nachjustage über Einstellschrauben oder Untergussnacharbeit ist vorzusehen.

• Qualitätssicherung: Überwachung von Temperatur und Feuchte während der Erhärtung; Nachbehandlung zur Minimierung von Schwindrissen.

• Prüfprotokolle zu Materialchargen, Verarbeitungszeit und Endfestigkeit als Bestandteil der Abnahme.

• Adapterplatten: Dienen als geometrische und toleranzausgleichende Schnittstelle zwischen Anlage und Bauwerk; ausgelegt auf Druck-/Zugkräfte, Schub und Momente.

• Fertigungs- und Montagetoleranzen durch Langlöcher, Justierleisten und Passschrauben kompensieren; Oberfläche ebenheitsgeprüft.

• Anbindung an Stahlträger über Schweißnähte oder hochfeste Schraubverbindungen; an Beton über einbetonierte Ankerschienen oder nachträgliche Verankerungen.

• Klemmplatten: Bohlfreie Befestigung an bestehenden Stahlprofilen mittels Reibschluss/Klemmen; geeignet bei begrenzter Zugänglichkeit oder Brandschutzauflagen.

• Reibungsbeiwerte, Vorspannkräfte und Kontaktkorrosion sind nachzuweisen; elektrisch leitfähige Verbindung für Potenzialausgleich sicherstellen.

• Toleranz- und Korrosionsschutz: Systematische Toleranzkettenanalyse von Fundament bis Anlagenreferenz.

• Beschichtung nach Korrosivitätskategorie (z. B. ISO 12944) und ggf. galvanische Trennlagen bei Mischbauweisen.

• Systemwahl: Stromschienen: hohe Stromtragfähigkeit, modulare Einspeisung, geeignet für Verfahrwege (z. B. Portale, Krane).

• Trolley-/Festoon-Systeme: pendelnde Leitungsführungen an I-Profilen; robust und wartungsarm.

• Kabelketten/Energieführungsketten: definierte Biegeradien, kombinierte Führung von Energie, Daten, Fluide; geeignet für hohe Dynamik.

• Festkabel auf Kabeltragsystemen für stationäre Aggregate; Trennung nach Medienklassen.

• Wartbarkeit: Revisionspunkte, Trennstellen und Zuglängen vorsehen; Freihaltungen für Inspektion und den Austausch von Segmenten.

• Verschleißüberwachung an Schleifern, Schleifleitern und Kettengliedern; Ersatzteilkonzept und Zugänglichkeit über Stege/Podeste.

• EMV-Konzept: Räumliche Trennung von Leistungskabeln und Signalleitungen; gekreuzte Führung möglichst orthogonal.

• Geschirmte Leitungen, beidseitige 360°-Schirmanbindung an EMV-gerechte Klemmen; Filterung an Frequenzumrichtern.

• Potenzialausgleichsnetz nach VDE 0100-540, leitfähige Brücken über Trennfugen, definierte Erdungspunkte.

• Dokumentation der Störfestigkeits- und Störaussendungsmaßnahmen; Prüfung im Betrieb (z. B. leitungsgebundene Emissionen).

• Flucht- und Rettungswege: Einbauten dürfen lichte Breiten und Höhen von Fluchtwegen nicht einschränken; Sichtbeziehungen zu Rettungszeichen und Notbeleuchtung freihalten.

• Bewegte Systeme mit Schutzfeldern oder Verriegelungen ausrüsten, um Eintritte in Fluchtwege zu verhindern.

• Brandschutz: Leitungsanlagen entsprechend Klassifizierung (z. B. E30/E90) in brandabschnittsbildenden Bauteilen; zulassungskonforme Abschottungen.

• Begrenzung der Brandlast durch Materialwahl der Kabel und Ketten; ggf. Sprinkler- und RWA-Anpassung.

• Feuerwiderstand relevanter Tragschnittstellen; Berücksichtigung heißbemessener Details bei Stahlanschlüssen.

• Not-Abschaltung: Strategische Platzierung von Not-Halt und Not-Aus nach Sicht- und Erreichbarkeitskriterien; redundant ausgelegt und regelmäßig geprüft.

• Sichere Energieabschaltung (z. B. Safe Torque Off) und kontrolliertes Auslaufen bewegter Achsen; definierte Restenergieentladung.

• Integration in Gebäudeleittechnik für Alarmierung und Zustandsanzeige.