Proporowitz, Armin (Hrsg.) Baubetrieb Bauverfahren Fachbuchverlag Leipzig 2008

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1 Kapitel 9 Aufbau und Einsatz von Hebezeugen 9.1 Bei den TDK wird zwischen Untendrehern und Obendrehern unterschieden. Ein untendrehender TDK besteht aus dem Kranunterwagen und dem Kranoberwagen, die durch einen Drehkranz miteinander verbunden sind. Auf dem Kranoberwagen sind die Windwerke, der Turm und das Gegengewicht angeordnet. An der Turmspitze ist der Ausleger angelenkt, der durch das Nackenzugseil gehalten wird. Ein obendrehender TDK besteht aus dem Turm, der fundamentverankert ist oder auf einem ballastierten Fundamentkreuz steht, sowie dem Ausleger und Gegenausleger auf dem der Ballast sowie das Hubwerk angeordnet sind. Turm und Ausleger/Gegenausleger sind mit einem Drehkranz miteinander verbunden. (Siehe Abschnitt und Bild 9.2) 9.2 TDK/KK werden unterschieden nach: Anordnung des Drehwerkes, Herstellung der Einsatzbereitschaft, Aufstellungsart, Auslegerbauart, Ausbildung des Turmes (Siehe Abschnitt und Bild 9.3) 9.3 Turmdrehkrane und Kletterkrane werden nach dem Lastmoment klassifiziert. Früher ging man davon aus, dass TDK/KK ein konstantes zulässiges Lastmoment haben. Der Einfluss der Eigenmasse des Auslegers wurde bereits bei der Festlegung des zulässigen Lastmomentes berücksichtigt. Im Interesse einer besseren Ausnutzung der zulässigen Tragfähigkeit werden heute bei jeder Ausladung die jeweils zulässigen Tragkräfte ermittelt. Das bedeutet, dass das zulässige Lastmoment mit größer werdender Auslastung abnimmt und bei der maximalen Ausladung noch ca. 80 % des zulässigen Maximalwertes beträgt. Im Bereich kleiner Ausladungen wird die Tragfähigkeit i. d. R. auf einen Maximalwert begrenzt und nicht aus dem Standverhalten abgeleitet (Bild 9.4). Dadurch ergeben sich günstigere Lastannahmen für die Dimensionierung von Turm, Ausleger und Hubwerk. (Siehe Abschnitt und Bild 9.4) 1

2 9.4 Die Sicherheitseinrichtungen am Gleis bzw. am Fahrwerk eines TDK sind: Fahrnotendhalteeinrichtung (Grenzschalter und Auflaufschiene), Gleisendsicherung (Prellbock), Spurkränze an den Laufrädern, Schienenräumer und Radbruchstützen. (Siehe Abschnitt und Bild 9.5) 9.5 Ein Fahrzeugkran besteht aus dem Kranunterwagen und dem Kranoberwagen mit Antrieb und Gegengewicht, die durch einen Drehkran miteinander verbunden sind. Am Kranoberwagen ist der Ausleger ohne bzw. mit Spitzenausleger angelenkt. Der Ausleger wird durch das Nackenseil gehalten, das von der Auslegerspitze zum auf dem Oberwagen befindlichen A-Bock führt. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des FZK kann der Kranunterwagen abgestützt werden. (Siehe Abschnitt und Bild 9.6) 9.6 Das Tragverhalten von Fahrzeugkranen ist gegenüber dem Tragverhalten von Turmdrehkranen dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegereigenmasse einen wesentlichen größeren Einfluss auf die Standsicherheit und damit auf die maximale Tragfähigkeit hat. Die Tragfähigkeit fällt mit größer werdender Ausladung stark ab. Ein unterschiedliches Tragverhalten ergibt sich außerdem durch die Betriebsarten Kran abgestützt bzw. Kran unabgestützt. (Siehe Abschnitt und Bild 9.7) 9.7 Durch die seitlich ausgefahrene Abstützung wird das Standmoment des Kranes vergrößert und das Kippmoment verkleinert, was zu einer größeren Tragfähigkeit des Kranes führt. (Siehe Abschnitt und Bild 9.8) 9.8 Einsatzbereiche von TDK: Errichtung mehr- und vielgeschossiger Bauwerke. Einsatzbereiche von KK: Einsatz, wenn die Hakenhöhe eines TDK nicht mehr ausreicht, 2

3 wenn das Bauverfahren es erfordert (z. B. Innenkletterkran bei einem Gleitkern). Einsatzbereiche von FZK: Errichtung niedriggeschossiger Bauwerke, Montage technologischer Ausrüstung im Industriebau, Sonderaufgaben (kurzzeitiger Einsatz), durch den Einsatz von Fahrzeugkranen mit wippbarem Gitterausleger erweitert sich der Einsatzbereich auf mehrgeschossige Bauwerke (fast senkrecht stehender Hauptausleger, Gefahr der kritischen Kranstellung ist geringer). (Siehe Abschnitt 9.3.1) 9.9 Bei der Anordnung des Kranes zum zu errichtenden Bauwerk gibt es folgende prinzipiellen Möglichkeiten Kran außerhalb des zu errichtenden Bauwerks, einseitig, ortsveränderlich, zweiseitig, ortsveränderlich, stationär, Kran innerhalb des zu errichtenden Bauwerks, vorkopf, stationär. Die Einseitenanordnung außerhalb des zu errichtenden Bauwerks ist in der Regel die günstigste Möglichkeit bei ortsveränderlichen Kranen. Es ist wenig Kranstraße bzw. Krangleis erforderlich, der Kran muss aber eine der Bauwerktiefe entsprechende Ausladung unter Beachtung der erforderlichen Tragfähigkeit und Hakenhöhe besitzen. Ist dies nicht gegeben, so sollte eine Zweiseitenanordnung des Kranes untersucht werden. Eine stationäre Anordnung des Kranes außerhalb des zu errichtenden Bauwerks ist dann sinnvoll, wenn der Arbeitsbereich des bzw. der Krane der zu bebauenden Fläche entspricht. Eine Vorkopfanordnung des Kranes hat zwar den Vorteil eines geringen Platzbedarfes, bringt jedoch fertigungsorganisatorisch entscheidende Nachteile. Dadurch, dass das Bauwerk jeweils in einem Abschnitt über alle Geschosse hinweg errichtet werden muss, wirken sich technische Pausen (z. B. Abbindezeiten) in der Regel auf die Bauzeit aus, da der Kran nicht an einer anderen Stelle des Bauwerks arbeiten kann, wie dies z. B. bei einer Einseiten- oder Zweiseitenanordnung des Kranes außerhalb des Bauwerks möglich wäre. Eine stationäre Anordnung des Kranes innerhalb des zu errichtenden Bauwerks kann erforderlich werden, wenn: außerhalb kein Platz vorhanden ist, die Abmessungen des zu errichtenden Bauwerks den Arbeitsbereich von außen angeordneten Kranen überschreiten. In jedem Fall ist der spätere Abbau des Kranes zu berücksichtigen. Bei praktischen Einsatzfällen bringt oft erst die Kombination der prinzipiellen Möglichkeiten eine günstige Lösung. (Siehe Abschnitt und Bilder 9.9 und 9.10) 3

4 9.10 Ausgangswerte: umbauter Raum: (60 * 12 * 28) m = m³ Bauzeit für den Rohbau: 8 Monate Kranleistung: m³ BRI/Mon. Lösung: Krananzahl: m³ BRI/(8 Monate * m³/mon.) = 1,26 Krane Es ist der Einsatz von 2 Kranen erforderlich. (Siehe Abschnitt 9.3.3) 9.11 Typisch für den achsgebundenen Einsatz sind TDK, für den stationären Einsatz KK. Die Erläuterung der Vorgehensweise erfolgt am Beispiel des Einsatzes eines TDK im Fertigteilbau. Der Nachweis der technischen Einsetzbarkeit reduziert sich auf eine Betrachtung der kritischen Elemente. Die kritischen Elemente, d.h. die Fertigteile, die für die Kranauswahl bestimmend sind, müssen zunächst bestimmt werden. Es schließen sich folgende Schritte an: Berechnung der erforderlichen Kranparameter für die kritischen Elemente m M, h erf, a erf, Grobauswahl (Kranklasse) und Bestimmung der Ausrüstungsvariante des Kranes, Bestimmung der vorhandenen Kranparameter für die kritischen Elemente: a vorh, h vorh, Nachweise: a vorh a erf, h vorh h erf. Es schließen sich die Ermittlung der Länge des Krangleises bzw. der Kranstraße sowie ggf. wirtschaftliche Untersuchungen an. (Siehe Abschnitt 9.3.4) 9.12 Kritische Elemente sind: Element mit der größten Montagemasse, Element, das die größte Hakenhöhe bzw. -tiefe erfordert, Element, das die größte Ausladung erfordert, Element, das das größte Lastmoment erzeugt. (Siehe Abschnitt 9.3.4) 9.13 Die erforderliche Hakenhöhe h erf ist der vertikale Abstand zwischen der Aufstandsebene des Kranes und dem Kranhaken bei der Montage eines bestimmten Elementes und setzt sich zusammen aus: Höhe der bereits fertigen Konstruktion über der Aufstandsebene des Hebezeuges h k, Sicherheitsabstand h s, Höhe des Elementes in Einbaulage h e, 4

5 Höhe des LAM h LAM, Abzüglich der Differenz zwischen OK Fertigteil und Höhe des Anschlagpunktes h a. h erf = h k + h s +h e + h LAM -h a (Siehe Abschnitt und Bild 9.11) 9.14 Es ist zu unterscheiden zwischen offener und geschlossener Baugrube. Bei einer offenen Baugrube setzt sich der Abstand des Kranes vom Gebäude zusammen aus: Spurweite des Kranes s, halben Krangleisunterbau p, lastfreien Streifen l, Böschungsbreite b, Arbeitsraum a, ggf. Fundamentüberstand f. A = s/2 + p/2 +l + b + a + f Bei einer geschlossenen Baugrube wird der Abstand des Kranes durch den Radius Kranoberwagen r KOW (Obendreher) bzw. die Kranbauunterbreite KUB (Untendreher) und einen Sicherheitsabstand s i bestimmt. A = r KOW + s i bzw. A = KUB/2 + s i (Siehe Abschnitt und Bild 9.12) 9.15 Typisch für den freizügig ortsveränderlichen Einsatz sind Fahrzeugkrane. Wegen der freizügigen Ortsveränderlichkeit ist eine Eingrenzung der Auswahl auf kritische Elemente nicht möglich. Es sind in der Regel alle Elemente (ggf. zusammengefasst zu Elementegruppen) in nachfolgenden Schritten zu untersuchen: Berechnung der erforderlichen Kranparameter m M, h erf (Berechnung von a erf ohne definierten Standort nicht möglich) Grobauswahl (Kranklasse) und Bestimmung der Ausrüstungsvariante des Kranes Bestimmung der vorhandenen Kranparameter a min, a vorh, h vorh Nachweise: h vorh > h erf; a vorh - a min = a b 2 m Es schließen sich die Ermittlung der Kranstandpunkte und ggf. wirtschaftliche Untersuchzungen an. (Siehe Abschnitt 9.3.4) 9.16 Voraussetzung für die Ermittlung der Kranstandpunkte ist der Nachweis der technischen Einsetzbarkeit des Kranes. Nachfolgende Schritte sind erforderlich: Kreisbogen mit a min und a vorh um den Anschlagpunkt (A) und den Einbaupunkt (E) der Last, Abtragen von s i und r KOW von den Begrenzungslinien der Last, in entstandener Fläche Kranstandpunkt wählen und vermaßen. (Siehe Abschnitt und Bild 9.14) 5

6 9.17 Kritische Kranstellungen können durch Kollision des Auslegers mit der bereits errichteten Konstruktion, mit der zu bewegenden Last oder mit dem Lastaufnahmemittel entstehen. (Siehe Abschnitt und Bild 9.15) 9.18 Das Tragverhalten eines Hubschraubers wird durch den durch die sich drehenden Rotorblätter erzeugten Auftrieb bestimmt. Der Auftrieb ist abhängig vom Anstellwinkel der Rotorblätter, der Geschwindigkeit der anströmenden Luft und der Luftdichte. Die Luftdichte ist wiederum hauptsächlich vom Luftdruck (Höhe über Meer) und der Lufttemperatur sowie im geringeren Maße auch von der Luftfeuchtigkeit abhängig. (Siehe Abschnitt 9.4.1) 9.19 Als Arbeitsflugplatz geeignet ist ein befestigter, tragfähiger und staubfreier Platz, trocken und frei von losen Gegenständen (nicht staubfreie Flächen mit Wasser abbinden). Es muss freie Zufahrt für die Zuführung der Lasten sowie ggf. für einen Tanklastzug vorhanden sein. Der eigentliche Landeplatz ist eine ebene Fläche mit einer Größe von 12 m x 12 m bis 40 m x 40 m in Abhängigkeit der Leistungsklasse, sowie ein hindernisfreier Landeraum mit einem Durchmesser von 100 m. Außerdem ist eine hindernisfreie An- und Abflugschneise mit einer Entfernung vom Mittelpunkt des Landeplatzes von jeweils 100 m erforderlich, wobei Hindernisse mindestens das Siebenfache ihrer Höhe vom Rand des Landeplatzes entfernt sein müssen. Ist diese Schneise nicht vorhanden, muss der Hubschrauber mit der Last senkrecht abfliegen (aufwendigste Flugphase). Deshalb sollte der Hubschrauber möglichst zeitig in den Vorwärtsflug übergehen können. Günstig ist es, wenn der Hubschrauber mit der Last gegen den Wind abfliegen kann. Bei größeren Vorhaben können mehrere Lastaufnahmepunkte und damit Landeplätze erforderlich werden. (Siehe Abschnitt und Bild 9.18) 9.20 Hydraulische Heber können nach dem Zugprinzip und nach dem Druckprinzip eingesetzt werden. Der Hebebock besteht aus einem Heber, einer oberen und einer unteren Traverse und den beiden Zugstangen aus Flachstahl, die in einem bestimmten Raster Löcher zum Einstecken eines Befestigungsbolzens haben. Der Hebebock kann auf eine bereits fertige Zwischendecke oder eine Trägerlage und ggf. auch auf eine Stütze montiert werden. Bei Beginn des Hubes ist die obere Traverse mit den Zugstangen verbunden. Durch Ausfahren des Hubzylinders wird die Last gehoben. Vor dem Zurückfahren des Zylinders wird die untere Traverse mit den Zugstangen verbunden und die Last gehalten. Nachdem Hubzylinder und Traverse zurückgefahren sind, kann der nächste Hub beginnen. Beim Druckprinzip wird durch wechselseitiges Unterbauen des Hebers und der zu hebenden Last das Heben (oder auch Absenken) einer Last ermöglicht. (Siehe Abschnitt und Bilder 9.22 und 9.23) 6

7 9.21 Klettergeräte können so eingesetzt werden, dass sie an der fest eingebauten Kletterstange empor klettern und die an ihnen angebrachte Last heben. Der Einsatz kann auch so erfolgen, dass das Klettergerät fest eingebaut ist und beim Klettervorgang die Kletterstange, an der die Last angebracht ist, nach oben bewegt wird. (Siehe Abschnitt und Bild 9.24) 9.22 Unter hydraulischen Hubgeräten werden hydraulische Heber und Klettergeräte verstanden. Hydraulische Heber können nach dem Zugprinzip und nach dem Druckprinzip eingesetzt werden. Beim Einsatz von Klettergeräten zum Heben von Lasten gibt es die Varianten Klettergerät fest, Kletterstange mit anhängender Last beweglich sowie Kletterstange fest und Klettergerät mit anhängender Last beweglich. (Siehe Abschnitt 9.5.2) 7