Diese Bachelorarbeit strebt die Entwicklung und Berechnung eines 5-Tonnen-Hallenportalkrans auf Laufrädern für die Firma "Industrietechnik Lange" an, wobei die einschlägigen Normen der Branche, insbesondere die DIN EN 15011 und die DIN EN 13001 sowie deren Folgenormen, als Leitfaden dienen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Berücksichtigung der aktuellen Norm DIN EN 13001-3-1, welche zum Zeitpunkt der Arbeit im Entwurfsstadium vorliegt.
Da Krane ständig Lasten heben, senken und verfahren müssen, ist die Belastung auf einen Kran nicht statisch ruhend, sondern dynamisch schwellend. Zusätzlich entstehen durch den Kranbetrieb Schwingungen, die ebenfalls in die Tragkonstruktion einfließen. Um die Wirtschaftlichkeit eines Kranes begründen zu können und um die Sicherheit des bedienenden Personals sowie allen umstehend Personen, sowie der zu transportierende Last gewährleisten zu können, sollte jede Krananlage im Voraus auf eine jahrelange Ermüdung hin untersucht, berechnet und nachgewiesen werden. Die Krananlagen sind bei maximaler zulässiger Nutzlast auf ihre Gebrauchstauglichkeit in Verformung, Durchbiegung, Verschiebung und Schwingung zu untersuchen, denn von einem Kran wird insgesamt eine höhere Anforderung an die Genauigkeit in Toleranz und Gebrauchstauglichkeit erwartet als von den meisten anderen im Stahl- und Aluminiumhochbau gefertigten Konstruktionen.
Diese Anforderungen an Präzision, Sicherheit und Langlebigkeit zählen zu den zentralen Gründen, weshalb sich die Bachelorarbeit mit der Konstruktion und Berechnung eines Hallenportalkrans befasst.
Portalkrane verfügen über eine selbsttragende Konstruktion, bei der die Kranbrücke auf portalartigen Stützen ruht. Die Lastaufnahme erfolgt durch eine sogenannte Laufkatze, die sich entlang der Kranbrücke bewegt. Die Stützen tragen dabei die Brücke und ermöglichen so die Bewegung der Last. Portalkrane können auf Laufrädern, ebenerdigen Schienen, Fahrbahnen oder speziell angelegten Fahrwegen bewegt werden. Sie bieten dabei eine hohe Flexibilität, da sie sowohl mobil verfahrbar als auch an feststehenden Positionen montiert werden können. Ein Portalkran mit kurzer Spannweite wurde früher auch "Bockkran" genannt.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Motivation und Zielsetzung
- 1.2 Abgrenzung und Methodik
- 1.3 Normgegenüberstellung
- 2 Projektstruktur und Aufbau der Arbeit
- 2.1 Analysephase
- 2.2 Konzeptphase
- 2.3 Entwurfsphase
- 2.4 Ausarbeitungsphase
- 3 Allgemeiner Berechnungsteil
- 3.1 Klassifizierung
- 3.2 Dynamische Beiwerte
- 3.3 Teilsicherheitsbeiwerte
- 3.4 Lastenfälle
- 3.5 Lastkombinationen
- 4 Berechnung der Lastfallkombinationen
- 5 Nachweis der statischen Festigkeit
- 5.1 Auswahl der Werkstoffe
- 5.2 Grenzwert der Bemessungsspannungen
- 5.3 Nachweisführung der Spannungen
- 5.4 Elastische Verformung
- 5.5 Örtliche Spannung aus Radlasten
- 5.6 Schwingungsfrequenz
- 5.7 Standsicherheit
- 6 Nachweis der Ermüdung
- 7 Bestimmen der Kerbschlagzähigkeit
- 8 Zusammenfassung und Ausblick
- 9 Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit zielt auf die Entwicklung und Berechnung eines 5-Tonnen-Hallenportalkrans für die Firma „Industrietechnik Lange“. Die Arbeit folgt den relevanten Normen, insbesondere DIN EN 15011 und DIN EN 13001, mit besonderem Fokus auf die DIN EN 13001-3-1 (im Entwurfsstadium zum Zeitpunkt der Arbeit).
- Konstruktion eines funktionsfähigen 5-Tonnen-Hallenportalkrans
- Berechnung des Krans gemäß den relevanten Normen
- Nachweis der statischen Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit
- Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit
- Einhaltung der aktuellen Normen und Richtlinien
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik ein, beschreibt die Motivation und Zielsetzung der Arbeit, grenzt den Umfang ab und erläutert die angewandte Methodik. Es wird eine Gegenüberstellung relevanter Normen vorgenommen, um die Grundlage für die Konstruktion und Berechnung des Krans zu schaffen. Die Einleitung dient als wichtiger Rahmen für die gesamte Arbeit und stellt die Verbindung zu den nachfolgenden Kapiteln her, in denen die einzelnen Phasen der Konstruktion detailliert beschrieben werden.
2 Projektstruktur und Aufbau der Arbeit: Dieses Kapitel beschreibt den strukturierten Ablauf des Projekts, beginnend mit der Analysephase, in der der Bedarf und die Anforderungen ermittelt wurden. Die Konzeptphase umfasst die Entwicklung verschiedener Konstruktionsvarianten, während die Entwurfsphase die Auswahl und Detaillierung der optimalen Variante beinhaltet. Die Ausarbeitungsphase schließlich umfasst die Fertigstellung der Konstruktion, die Berechnungen und Dokumentationen. Dieser strukturierte Aufbau ermöglicht ein nachvollziehbares Vorgehen und gewährleistet die Vollständigkeit der Arbeit.
3 Allgemeiner Berechnungsteil: In diesem Kapitel werden die grundlegenden Berechnungsansätze und -methoden für den Portalkran definiert. Die Klassifizierung des Krans nach den relevanten Normen legt die Grundlage für die Auswahl der entsprechenden dynamischen und Teilsicherheitsbeiwerte. Die Definition der Lastfälle und deren Kombinationen bildet die Basis für die anschließenden Festigkeitsnachweise. Dieses Kapitel dient als methodische Grundlage für alle weiteren Berechnungen und sichert die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse.
4 Berechnung der Lastfallkombinationen: Dieses Kapitel präsentiert die detaillierten Berechnungen der verschiedenen Lastfallkombinationen, die auf Basis des vorherigen Kapitels definiert wurden. Die Ergebnisse dieser Berechnungen bilden die Grundlage für die nachfolgenden Festigkeitsnachweise. Es werden die verschiedenen Lasten und Kräfte, die auf den Kran wirken, detailliert berechnet und analysiert, um ein umfassendes Verständnis des Krans unter Belastung zu gewährleisten.
5 Nachweis der statischen Festigkeit: Dieses Kapitel präsentiert den Nachweis der statischen Festigkeit des konstruierten Krans. Es beinhaltet die Auswahl der Werkstoffe, die Bestimmung der Grenzwerte der Bemessungsspannungen, und die detaillierte Nachweisführung für die Spannungen in den verschiedenen Bauteilen. Zusätzlich wird die elastische Verformung, die örtliche Spannung aus Radlasten, die Schwingungsfrequenz und die Standsicherheit des Krans nachgewiesen. Dieses Kapitel ist essenziell für die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Krans.
Schlüsselwörter
5-Tonnen-Hallenportalkran, DIN EN 15011, DIN EN 13001, Konstruktion, Berechnung, Festigkeitsnachweis, Ermüdungsfestigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Lastfallkombinationen, statische Festigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel dieser Bachelorarbeit über den 5-Tonnen-Hallenportalkran?
Diese Bachelorarbeit zielt auf die Entwicklung und Berechnung eines 5-Tonnen-Hallenportalkrans für die Firma „Industrietechnik Lange“. Die Arbeit folgt den relevanten Normen, insbesondere DIN EN 15011 und DIN EN 13001, mit besonderem Fokus auf die DIN EN 13001-3-1 (im Entwurfsstadium zum Zeitpunkt der Arbeit). Sie umfasst die Konstruktion, Berechnung, Festigkeitsnachweise und die Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit.
Welche Normen werden bei der Berechnung des Krans berücksichtigt?
Die Berechnung des Krans erfolgt gemäß den relevanten Normen, insbesondere DIN EN 15011 und DIN EN 13001, mit besonderem Fokus auf die DIN EN 13001-3-1 (im Entwurfsstadium zum Zeitpunkt der Arbeit).
Welche Phasen umfasst die Projektstruktur dieser Arbeit?
Die Projektstruktur umfasst die Analysephase (Bedarf und Anforderungen), die Konzeptphase (Entwicklung verschiedener Konstruktionsvarianten), die Entwurfsphase (Auswahl und Detaillierung der optimalen Variante) und die Ausarbeitungsphase (Fertigstellung der Konstruktion, Berechnungen und Dokumentationen).
Was beinhaltet der allgemeine Berechnungsteil der Arbeit?
Der allgemeine Berechnungsteil definiert die grundlegenden Berechnungsansätze und -methoden. Dies beinhaltet die Klassifizierung des Krans, die Auswahl der dynamischen und Teilsicherheitsbeiwerte sowie die Definition der Lastfälle und deren Kombinationen.
Was wird im Kapitel "Nachweis der statischen Festigkeit" behandelt?
Dieses Kapitel präsentiert den Nachweis der statischen Festigkeit des Krans. Es beinhaltet die Auswahl der Werkstoffe, die Bestimmung der Grenzwerte der Bemessungsspannungen und die detaillierte Nachweisführung für die Spannungen in den verschiedenen Bauteilen. Zusätzlich wird die elastische Verformung, die örtliche Spannung aus Radlasten, die Schwingungsfrequenz und die Standsicherheit des Krans nachgewiesen.
Was sind die Schlüsselwörter dieser Arbeit?
Die Schlüsselwörter sind: 5-Tonnen-Hallenportalkran, DIN EN 15011, DIN EN 13001, Konstruktion, Berechnung, Festigkeitsnachweis, Ermüdungsfestigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Lastfallkombinationen, statische Festigkeit.
- Quote paper
- Maik Klimusch (Author), 2024, Konstruktion und Berechnung eines 5-Tonnen-Hallenportalkrans gemäß den Normen DIN EN 15011 und DIN EN 13001 ff., Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1521815
