DE102011081061A1

DE102011081061A1 - Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran

Info

Publication number: DE102011081061A1
Application number: DE201110081061
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-21

Abstract

Bei einer Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran, mit einem in Brückenlängsrichtung verfahrbaren, lastaufnehmenden Hebezeug, wird erfindungsgemäß eine fertigungstechnisch einfache, gewichtssparende Bauweise mit einem deutlich erhöhten Tragvermögen auch über größere Spannweiten dadurch erreicht, die Kranbrücke mindestens einen im Querschnitt kastenförmig geschlossenen Faserverbund-Hohlträger (8) aus faserverstärkten Ober- und Untergurten (9, 10) und diese lastübertragend miteinander verbindenden, paarweise in Brückenlängsrichtung verlaufenden und sich durchgehend über die gesamte Brückenlänge erstreckenden Faserverbundstegen (11, 12, 13, 14) mit einem in Sandwichbauweise zwischen die einzelnen Stegpaare (13, 14) eingebundenen, spezifisch leichten Innenkern (12) enthält und zusätzlich die Laufschienen (5) für das Hebezeug spiegelsymmetrisch zu einer in Gurtlängsrichtung durch die Gurtmitte verlaufenden Hauptebene (H) des Faserverbund-Hohlträgers (8) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran, mit einem in Brückenlängsrichtung verfahrbaren, lastaufnehmenden Hebezeug, nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 5 oder 8.
Bekannte Kranbrücken dieser Art mit großen Spannweiten, über die häufig hohe Traglasten verformungssteif abgestützt werden müssen, werden aus einer Vielzahl von miteinander verschweißten Einzelteilen in Stahlbauweise als Fachwerkträger oder kastenförmige Hohlträger mit innenliegenden Versteifungen gefertigt. Das Eigengewicht derartiger Kranbrücken steigt mit zunehmender Spannweite auf Kosten der Nutzlast so steil an, dass eine Brücke mit einer Spannweite von z. B. 70 m und einem Tragvermögen von 30 t bereits ein Eigengewicht von ca. 160 t besitzt, was einem Nutzlastfaktor von mehr als 5,0 entspricht, und bei noch größeren Spannweiten wird das Brückengewicht so groß, dass das Tragvermögen gegen Null geht.
Ferner ist aus der DE 10 2004 047 525 A1 ein Fachwerkträger für ein Bearbeitungszentrum bekannt, dessen Zug- und Druckstreben aus einzelnen, an den Knotenpunkten miteinander verklebten Faserverbund-Rohrstücken bestehen, welche durch dazwischenliegende Faserverbund-Sandwichplatten versteift sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kranbrücke der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine fertigungstechnisch einfache, gewichtssparende Bauweise mit einem deutlich erhöhten Tragvermögen auch über größere Spannweiten besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 bzw. 5 und/oder 8 gekennzeichnete Kranbrücke gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kranbrücke wird aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Brückenstruktur als kastenförmig geschlossener Faserverbund-Hohlträger mit faserverstärkten Gurten und diese lastübertragend miteinander verbindenden, hochgradig beulfest ausgebildeten und insbesondere in Sandwichbauweise gestalteten Faserverbundstegen in Verbindung mit der sich bevorzugt durchgehend über die gesamte Brückenlänge fügestellenfrei erstreckenden Faserverbundstruktur eine gewichts- und lastoptimale Brückenbauweise geschaffen und dadurch der Nutzlastfaktor der Kranbrücke in dem erwähnten Spannweitenbereich um ein Vielfaches verbessert, mit dem weiteren Effekt, dass der oder die Brückenträger nur aus wenigen, technologisch einfach vorgefertigten Einzelteilen gefügt sind und daher der Herstellungsaufwand gegenüber den bekannten Brückenkonstruktionmen signifikant verringert wird. Das Ergebnis ist eine fertigungstechnisch einfach aufgebaute Kranbrücke, die selbst bei sehr großen Spannweiten von typischerweise 70 m oder mehr noch Lasten im Schwerlastbereich dauerhaft verformungssteif standhält.
In weiterer, fertigungs- und gewichtsmäßig besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung enthält der Faserverbund-Hohlträger zwei jeweils aus einem randseitig an den Gurten verlaufenden Außensteg und einem mit diesem unter Zwischenlage eines spezifisch leichten Innenkerns verbundenen Innensteg bestehende Stegpaare und ist im Innenraum zwischen den Innenstegen von Versteifungen freigehalten. Im Hinblick auf eine besonders lastsichere Fügeverbindung zwischen den getrennt voneinander vorgefertigten Faserverbundgurten und Faserverbundstegen empfiehlt es sich, diese in den Eckbereichen großflächig miteinander zu verkleben.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung enthält die Kranbrücke gemäß Anspruch 8 ebenfalls wenigstens einen kastenförmigen Faserverbund-Hohlträger aus faserverstärkten Gurten und mit diesen lastfest verbundenen Faserverbundstegen mit einer sich bevorzugt jeweils fügestellenfrei wiederum über die gesamte Brückenlänge erstreckenden Faserverbundstruktur und zusätzlich ist/sind die Laufschiene(n) für das Hebezeug spiegelsymmetrisch zu bzw. in einer in Brückenlängsrichtung durch die Gurtmitte verlaufenden Hauptebene des Faserverbund-Hohlträgers angeordnet. Hierdurch wird, vorzugsweise in Verbindung mit den ersten Varianten der Erfindung, zusätzlich zu der spezifischen Gestaltung des Brückenträgers selbst erreicht, dass die vom Hebezeug auf die Laufschiene(n) einwirkende Traglast im Wesentichen gleichförmig verteilt in den Faserverbund-Hohlträger eingeleitet und dieser daher weitgehend von Torsionsbeanspruchungen entlastet wird, mit der Folge, dass die Kranbrücke unter weiterer Verbesserung des Nutzlastfaktors noch gewichtssparender ausgelegt werden kann.
Vorzugsweise ist der Faserverbund-Hohlträger spiegelsymmetrisch zur Hohlträger-Hauptebene ausgebildet, so dass die Hohlträger-Stege nicht nur – ebenso wie die Faserverbundgurte – einstückig, sondern auch jeweils paarweise identisch vorgefertigt werden können und sich so die Herstellungsweise des Hohlträgers weiter vereinfachen lässt. Dabei ist/sind die Laufschiene(n) für das Hebezeug jeweils im Stegbereich am Hohlträger befestigt, um dadurch den schienentragenden Faserverbundgurt von Querbiegekräften zu entlasten und die Auslegekriterien für die Gurtfestigkeit und -steifigkeit zu Gunsten einer weiteren Gewichtsersparnis und damit des Tragvermögens der Kranbrücke weiter zu reduzieren.
Zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenunterschieden zwischen Laufschienen und Faserverbundträger sind die Laufschienen vorzugsweise jeweils über einen einzigen Fixpunkt, im Übrigen aber in Schienenlängsrichtung schwimmend mit dem Faserverbund-Hohlträger verbunden.
Zweckmäßigerweise besitzt der Faserverbund-Hohlträger in Brückenlängsrichtung eine zur Brückenmitte hin zunehmende Bauhöhe und/oder ist an den Faserverbundgurten zunehmend faserverstärkt, wodurch die Biegefestigkeit und -steifigkeit auf konstruktiv einfache Weise lastkonform an die örtlichen Brückenbelastungen angepasst wird.
Alternativ zu einer Rechteck- kann der Faserverbund-Hohlträger eine trapezförmige Querschnittsgeometrie mit schräg angestellten Faserverbundstegen und daraus resultierend eine auf einfache Weise erhöhte Querschubfestigkeit und -steifigkeit aufweisen.
Für die maximale Durchbiegung einer Kranbrücke unter Last gelten spannweitenabhängig strikte Obergrenzen. Aus diesem Grund ist zumindest einer der Gurte des Faserverbund-Hohlträgers mit besonderem Vorteil carbonfaserverstärkt.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Kranbrücke eines Laufkrans in der Seitenansicht;
2 den Faserverbund-Brückentrager der Kranbrücke gemäß 1 im Schnitt;
3 eine alternative Querschnittsgeometrie des Faserverbund-Brückenträgers;
4a–4c unterschiedlich gestaltete Hohlträgerkonfigurationen in einer im Maßstab stark verkleinerten Seitenansicht; und
5 eine geschnittene Darstellung des Faserverbund-Hohlträgers im Bereich eines der Brückenenden;
6 unterschiedlich gestaltete Hohlträgerkonfigurationen in einer im Maßstab stark verkleinerten Seitenansicht.
Die in 1 gezeigte Kranbrücke 1 ist über Laufrollen 2 und seitliche Führungsrollen 3 an den Stützpfeilern 4 eines Laufkrans senkrecht zur Zeichenebene verfahrbar gelagert und trägt unter Zwischenlage von brückenfesten Laufschienen 5 (2 und 3) ein in Brückenlängsrichtung hubbeweglich angetriebens Hebezeug 7 mit einem Lasthaken 7.
Die Kranbrücke 1 enthält einen Einzel- oder Doppelträger in Faserverbundbauweise jeweils in Form eines im Querschnitt geschlossenen, kastenförmigen Faserverbund-Hohlträgers 8, der, wie am besten aus den 2 oder 3 ersichtlich ist, aus jeweils faserverstärkten Ober- und Untergurten 9 und 10 und diese lastübertragend miteinander verbindenden Faserverbundstegen 11 besteht. Die Faserverbundstege 11 sind jeweils als Sandwichstruktur mit einem randseitig an den Gurten 9, 10 verlaufenden Faserverbund-Außen- und einem mit diesem unter Zwischenlage eines spezifisch leichten Innenkerns 12 vollflächig verklebten Innensteg 13, 14 ausgebildet.
Die Gurte 9, 10 und Sandwichstege 11 werden mit einer in Brückenlängsrichtung durchgehenden Faserverbundstruktur jeweils einstückig vorgefertigt und dann in den Eckbereichen über starre Winkelstücke 15 großflächig miteinander verklebt.
Gemäß 2 besitzt der Faserverbund-Hohlträger 8 eine rechteckige, zu einer durch die Gurtmitte in Brückenlängsrichtung verlaufenden Hauptebene H spiegelsymmetrische Querschnittsgeometrie und die beiden Laufschienen 5 sind ebenfalls spiegelsymmetrissch zur Hauptebene H am Obergurt 9 positioniert, und zwar unmittelbar oberhalb der Faserverbund-Sandwichstege 11. In der alternativen Ausführungsform gemäß 3 besitzt der Hohlträger 8 eine wiederum zur Hauptebene H des Hohlträgers 8 spiegelsymmetrische, aber trapezförmige Querschnittsgeometrie und ist lediglich mit einer Einzelschiene 5 bestückt, welche in der Hauptebene H und in dieser am schmäleren Faserverbundgurt 10, also erneut im Bereich der Faserverbundstege 11 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Laufschiene 5 in den unteren Faserverbundgurt 10 inteintegriert und das Hebezeug 6 in Hängeposition an der Kranbrücke 1 verfahrbar gelagert.
Zumindest die Gurte 9, 10 jedes Hohlträgers 8 sind aus Steifigkeitsgründen carbonfaserverstärkt und zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen der Faserverbundstruktur und den Laufschienen 5 sind diese jeweils nur über einen einzigen Fixpunkt, im Übrigen aber in Schienenlängsrichtung schwimmend mit dem Ober- bzw. Untergurt 9, 10 verbunden.
4 zeigt drei bevorzugte Entwurfsvarianten für eine lastkonforme Hohlträgerkonfiguration. Nach 4a besitzt der Hohlträger 8 eine in Brückenlängsrichtung zur Brückenmitte hin zunehmende Bauhöhe, nach 4b sind die Faserverbundgurte 9, 10 zur Brückenmitte hin zunehmend faserverstärkt und nach 4c sind beide Maßnahmen miteinander kombiniert. Zusätzlich kann der Hohlträger 8 auch konvex nach oben geringfügig vorgespannt sein, derart, dass sich unter der Wirkung des Eigengewichts des Hohlträgers 8 eine geradlinige Ausrichtung des schienentragenden Faserverbundgurts 9 bzw. 10 ergibt.
In 5 ist eine Detailansicht des Hohlträgers 8 im Bereich des Brückenendes dargestellt. Hier wird am Hohlträger 8 eine Aufnahmetasche 16 für die Lagerböcke der Lauf- und Führungsrollen 2, 3 dadurch gebildet, dass der Faserverbund-Obergurt 9 zusammen mit den seitlichen Faserverbund-Sandwichstegen 11, welche mit endseitigen Aufnahmebohrungen 17 für die Lagerbock-Verschraubungen versehen sind, über den Untergurt 10 hinaus verlängert ist und die Aufnahmetasche 16 in Brückenlängsrichtung einerseits durch einen lastfest – über Winkelstücke 15 – mit den Gurten 9, 10 und den Faserverbundstegen 11 verklebten Abschlusssteg 19, etwa wiederum in Form eines Faserverbund-Sandwichstegs, und andrerseits durch ein am Obergurtende befestigtes Winkelprofil 19 begrenzt wird.
In 6a und 6b sind zwei unterschiedlich gestaltete Hohlträger 8 dargestellt, welche sich von der in der 2 gezeigten Ausführungsform eines Hohlträgers 8 im Wesentlichen durch den Aufbau der Obergurte 9 und Untergurte 10 unterscheiden, die nun wenigstens teilweise als Sandwichstruktur ausgeführt sind. Sind in der Ausführungsform nach 6a die Gurte 9, 10 mit einem Leichtbaukernamterial versehen, welches im gezeigten Querschnitt allseitig von einer Faserverbundstruktur, insbesondere einer Carbonfaserverbundstruktur, umgeben ist, so sind in der Ausführungsform nach 6b die Gurte 9, 10 derart aufgebaut, dass die Faserverbundstruktur auch noch vollmaterialige Seitenverstärkungen aufweisen. Die Verstärkungen sind in den Bereichen der Obergurte 9 vorgesehen, gegen welche sich die Laufschienen 5 abstützen, bzw. unmittelbar oberhalb der Faserverbund-Sandwichstege 11. Hinsichtlich der Untergurte 10 sind die vollmaterialigen Seitenverstärkungen in Bereichen vorgesehen, welche unmittelbar unterhalb der Faserverbund-Sandwichstege 11 angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004047525 A1 [0003]

Claims

Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran, mit einem in Brückenlängsrichtung verfahrbaren, lastaufnehmenden Hebezeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Kranbrücke (1) mindestens einen im Querschnitt wenigstens bereichsweise kastenförmigen Faserverbund-Hohlträger (8) aus faserverstärkten Ober- und Untergurten (9, 10) und diese lastübertragend miteinander verbindende, insbesondere paarweise in Brückenlängsrichtung verlaufende, plattenförmige Faserverbundstege (11, 12, 13, 14) aufweist.
Kranbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund-Hohlträger (8) in geschlossener Kastenform ausgeführt ist.
Kranbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die plattenförmigen Faserverbundstege (11, 12, 13, 14) im Wesentlichen über die gesamte Brückenlänge erstrecken.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Faserverbundstege (11, 12, 13, 14) in Sandwichbauweise ausgeführt sind, welche insbesondere einen stabilisierenden Innenkern aufweist.
Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran, mit einem in Brückenlängsrichtung verfahrbaren, lastaufnehmenden Hebezeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Kranbrücke (1) mindestens einen im Querschnitt wenigstens bereichsweise geschlossenen Faserverbund-Hohlträger (8) aus faserverstärkten, plattenförmigen Gurten aufweist (9, 10), welche lastübertragend miteinander direkt oder indirekt verbunden sind.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund-Hohlträger (8) zwei, jeweils aus einem randseitig an den Gurten (9, 10) verlaufenden Außensteg (13) und einem mit diesem unter Zwischenlage eines Innenkerns (12) verbundenen Innensteg (14) bestehende Stegpaare (12, 13, 14) enthält, wobei der Hohlraum zwischen den Faserverbundstegen (11, 12, 13, 14) von Versteifungen frei gehalten ist.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverbundgurte (9, 10) und die von diesen getrennt vorgefertigten Faserverbundstegen (11, 12, 13, 14) in den Eckbereichen miteinander verklebt sind.
Kranbrücke, insbesondere für einen Laufkran, mit einem in Brückenlängsrichtung verfahrbaren, lastaufnehmenden Hebezeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Kranbrücke (1) mindestens einen im Querschnitt wenigstens bereichsweise kastenförmigen Faserverbund-Hohlträger (8) aus faserverstärkten Ober- und Untergurten (9, 10) und diese randseitig lastübertragend miteinander verbindende Faserverbundstege (11) enthält und die Laufschiene (5) für das Hebezeug (6) in einer in Gurtlängsrichtung durch die Gurtmitte verlaufenden Hauptebene (H) des Faserverbund-Hohlträgers (8) angeordnet ist, bzw. die Laufschienen (5) für das Hebezeug (6) spiegelsymmetrisch zu einer in Gurtlängsrichtung durch die Gurtmitte verlaufenden Hauptebene (H) des Faserverbund-Hohlträgers (8) angeordnet sind.
Kranbrücke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund-Hohlträger (8) im Querschnitt symmetrisch ausgebildet ist und die Laufschiene(n) (5) für das Hebezeug (6) jeweils im Bereich der Faserverbundstege (11) am Faserverbundgurt (9 bzw. 10) befestigt ist/sind.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschiene(n) (5) für das Hebezeug (6) in Schienenlängsrichtung jeweils über einen einzigen Fixpunkt, im Übrigen schwimmend mit dem Faserverbund-Hohlträger (8) verbunden ist/sind.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ober- und/oder Untergurt (9, 10) in Brückenlängsrichtung ungleichförmig, zur Brückenmitte zwischen den seitlichen Enden der Kranbrücke hin zunehmend faserverstärkt ist.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund-Hohlträger (8) eine ungleichförmige, zur Brückenmitte zwischen den seitlichen Enden der Kranbrücke hin zunehmende Bauhöhe aufweist.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund-Hohlträger (8) wenigstens bereichsweise eine trapezförmige Querschnittsgeometrie besitzt und insbesondere der schmälere Faserverbundgurt (10) laufschienenbestückt ist.
Kranbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Ober- und/oder Untergurt (9, 10) carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst.