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Auslegung im Facility Management

Facility Management: Krananlagen » Strategie » Ausführungsplanung » Auslegung

Auslegung betrieblicher Krananlagen

Auslegung betrieblicher Krananlagen

Die Planung und Auslegung von Krananlagen in industriellen oder gewerblichen Hallen spielt für einen effizienten Materialfluss und die Arbeitssicherheit eine zentrale Rolle. Bei der Auswahl des passenden Krans sind vielfältige Faktoren zu berücksichtigen, die neben der reinen Tragfähigkeit auch Sicherheitsaspekte, Normenvorgaben und dynamische Einwirkungen umfassen.

Die Auslegung einer betrieblichen Krananlage setzt eine sorgfältige Abstimmung von Tragfähigkeit, Spannweite, Hubhöhe und Hallenstatik voraus. Dynamische Lasten und Ermüdungserscheinungen dürfen ebenso wenig unterschätzt werden wie die Anforderungen der einschlägigen Normen und Sicherheitsvorschriften. Beispiele zeigen, wie schnell die Investitionskosten allein für die Kranbahn steigen können, wenn die Tragfähigkeit erhöht wird. Zusätzlich ist die Gesamtökonomie zu betrachten: Ein kleiner Kran kann im Alltag zu Engpässen führen, während ein überdimensionierter Kran unnötige Mehrkosten verursacht. Daher ist es ratsam, das aktuelle und zukünftige Einsatzprofil gründlich zu analysieren.

Systemauslegung – Ingenieurpräzision für sicheren und effizienten Kranbetrieb

Arbeitsumgebung und Einsatzprofil

  • Welches Transportgut soll gehoben werden? (Gewichte, Abmessungen)

  • Welche Umlaufhäufigkeit (Lastwechselzahl pro Tag/Schicht) ist zu erwarten?

  • Welche Geschwindigkeiten für Heben, Senken und Fahren sind vorgesehen?

Sicherheits- und Qualitätsanforderungen

  • Gesetzliche Vorschriften, Unfallverhütungsvorschriften (DGUV, ehemals BGV), DIN/EN-Normen.

  • Notwendige Sicherheitsausstattungen (z. B. Not-Halt, Puffer, Endschalter, Überlastsicherung).

Wirtschaftlichkeit und Erweiterungspotenzial

  • Ein Kran sollte die benötigte Leistung sicher bereitstellen und eine gewisse Reserve für eventuelle zukünftige Laststeigerungen besitzen.

  • Anschaffungs- und Wartungskosten müssen ins Verhältnis zum Nutzen gesetzt werden.

DIN EN 1993-6 (Eurocode 3 – Kranbahnen)

  • Regelungen zur Stahlbemessung für Kranbahnen.

  • Enthält Nachweisverfahren für Biege-, Druck- und Schubbeanspruchungen sowie Verformungsgrenzen.

DIN EN 13001 (Konstruktion von Kranen)

  • Grundprinzipien zur konstruktionstechnischen Auslegung von Kranen, deren Hubwerken und Tragkonstruktionen.

DGUV-Vorschriften (ehemals BGV D6 / VBG 9)

  • Sicherheits- und Prüfvorschriften für Krane.

  • Enthalten Vorgaben zu Abnahmeprüfungen, regelmäßigen Sachkundigenprüfungen und zu einzuhaltenden Schutzmaßnahmen.

VDI-Richtlinien (z. B. VDI 3579)

  • Detaillierte Empfehlungen für die Auslegung von Brückenkranen.

  • Hinweise zu Berechnung, Konstruktion und Betrieb.

Tragfähigkeit (Nennlast)

  • Übliche Klassen im Industriebereich sind z. B. 5 t, 6,3 t, 8 t, 10 t und höhere Lasten.

  • Die Wahl erfolgt nach dem maximal anfallenden Einzelgewicht zzgl. Sicherheitsreserve.

Spannweite

  • Der Abstand zwischen den Kranbahnen, z. B. 20 m.

  • Beeinflusst erheblich die Dimensionierung der Kranbrücke und der Kranbahnbalken (Momente, Durchbiegungen).

Hubhöhe

  • Erforderliche Freiraumhöhe, z. B. 7 m.

  • Wichtig für die Hallenkonstruktion, um Kollisionen mit Dächern oder Einbauten zu vermeiden.

Länge der Kranbahn und Stützabstand

  • Länge der Bahn z. B. 50 m, Stützabstand z. B. 6,25 m.

  • Anzahl der Trägersegmente, Knotenpunkte und Stützen sind entsprechend zu berücksichtigen.

5‑Tonnen-Kran

  • Parameter: Tragfähigkeit: 5 t, Spannweite: 20 m, Hubhöhe: 7 m, Kranbahnlänge: 50 m, Stützabstand: 6,25 m.

  • Kranbahn: Trägerprofil: HEA 260,

  • Lauf-/Auflegeschiene: 50×30 mm.

  • Kosten (Kranbahn): Konstruktion, Lieferung und Montage: ca. 34.500 Euro.

10‑Tonnen-Kran

  • Parameter: Tragfähigkeit: 10 t, Spannweite: 20 m, Hubhöhe: 7 m, Kranbahnlänge: 50 m, Stützabstand: 6,25 m.

  • Kranbahn: Trägerprofil: HEA 320,

  • Lauf-/Auflegeschiene: 50×30 mm.

  • Kosten (Kranbahn): Konstruktion, Lieferung und Montage: ca. 43.500 Euro.

Hinweis zu Zwischenstufen (6,3 t oder 8 t)

Hinweis zu Zwischenstufen (6,3 t oder 8 t)

Beispielauslegung von Zwischenstufen

Zwischenstufen mit 6,3 t oder 8 t Traglast optimieren die Anpassung von Krananlagen.

Bei Tragfähigkeiten zwischen 5 t und 10 t (z. B. 6,3 t oder 8 t) wären die Anforderungen und Kosten für die Kranbahn entsprechend abgestuft. Oft wird dann ein Profil gewählt, das zwischen HEA 260 und HEA 320 liegt.

Dynamische Lastfaktoren

  • Die tatsächlichen Beanspruchungen sind höher als die reine statische Last. Faktoren für Beschleunigung, Bremsung und Stoßwirkungen (z. B. beim Lastaufnehmen) werden in den Nachweisen berücksichtigt.

Ermüdungsnachweis

  • Insbesondere bei hoher Hubhäufigkeit (Lastwechsel) oder intensiver Fahrbeanspruchung kann es zu Materialermüdung kommen.

  • Die FEM-Einstufung (z. B. FEM 2m, 3m) oder die Einteilung nach DIN EN 13001 regelt die zulässige Belastung pro Lastkollektiv.

Schwingungen und Verformungen

  • Kranbahnen müssen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen. Große Durchbiegungen behindern den Betrieb und können zu erhöhtem Verschleiß an Fahrwerken und Schienen führen.

  • Die Durchbiegungsgrenzen (z. B. L/1000, L/750) sind in den Normen festgelegt.

Hallenstatik

  • Die Kranbahnen sind üblicherweise auf Hallenstützen montiert. Diese müssen für die Aufnahme der Kranlasten (vertikale und horizontale Kräfte) bemessen sein.

  • Nachträgliche Verstärkungen, Versteifungen oder Anpassungen an Hallenstützen sind häufig notwendig, wenn ein Kran nachgerüstet wird.

Fundamente und Bodenverhältnisse

  • Bei höherem Eigengewicht und großen Lasten wirken sich Schwingungen und Punktlasten auf die Fundamente aus.

  • Eventuell ist ein Bodengutachten erforderlich, um die Notwendigkeit tieferer Fundamente oder spezieller Gründungen (z. B. Pfahlgründungen) festzustellen.

Einträger-Brückenkran

  • Gängige Lösung für mittlere Traglasten und Spannweiten.

  • Geringeres Eigengewicht als Zweiträger-Lösungen, jedoch mit Einschränkungen bei hohen Lasten oder großen Spannweiten.

Zweiträger-Brückenkran

  • Häufig eingesetzt bei höheren Traglasten (ab ca. 10 t) oder großen Spannweiten.

  • Bietet mehr Stabilität und ermöglicht evtl. eine bessere Ausnutzung der Hubhöhe, ist jedoch schwerer und teurer.

Katzsysteme (Laufkatzen)

  • Seilkatze, Kettenzug oder offene Windenbauweise, abhängig von Traglast, Hubhöhe und Einsatzhäufigkeit.

  • Auf die richtige Dimensionierung der Hub- und Fahrmotoren ist zu achten (Leistung, Einschaltdauer, Steuerungstechnologie).

Regelmäßige Prüfungen

  • Tägliche Sichtprüfungen durch den Bediener (Seil-, Ketten-, Hakenverschleiß, Bremsen, Steuerung).

  • Jährliche Sachkundigenprüfungen nach DGUV Vorschrift 52/54.

  • Wiederkehrende Prüfungen nach wesentlichen Änderungen oder Reparaturen.

Lebenszykluskosten

  • Neben den Anschaffungskosten (Investitionskosten) sind auch laufende Wartungs- und Instandhaltungskosten einzukalkulieren.

  • Verschleißteile (z. B. Laufräder, Bremsbeläge, Seile) müssen rechtzeitig getauscht werden, um Unfällen vorzubeugen und einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.

Investitionsvergleich

  • Bei einem 5 t Kran liegen die Investitionskosten für die Kranbahn bei rund 34.500 Euro, bei einem 10 t Kran bereits bei rund 43.500 Euro.

  • Ein „Zuviel“ an Tragfähigkeit kann kostspielig sein, bietet aber Reserven für zukünftige Betriebsanforderungen.

Betriebs- und Erweiterungsplanung

  • Eine nachträgliche Aufrüstung (z. B. von 5 t auf 10 t) ist in der Regel aufwendig und kostenintensiv.

  • Je nach Einsatzszenario ist es sinnvoll, einen gewissen Puffer bei der Traglast einzuplanen.

Ergonomie und Prozessoptimierung

  • Durchdachte Kranlayouts (Fahrbereiche, Hakenwege) gewährleisten kurze Transportwege und reibungslose Abläufe.

  • Eine höhere Geschwindigkeit oder eine einfachere Steuerung (Funkfernsteuerung, Frequenzumrichter) kann die Produktivität steigern und den Verschleiß reduzieren.