DE102021129675A1

DE102021129675A1 - Kranbrücke

Info

Publication number: DE102021129675A1
Application number: DE102021129675.7A
Authority: DE
Inventors: Jan Oellerich
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-05-17

Abstract

Kranbrücke (1), umfassend zwei Anschlagsegmente (2) jeweils mit einem Obergurtblech (3), einem Untergurtblech (4) und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement (5), mindestens ein Hauptsegment (6) zwischen den beiden Anschlagssegmenten mit einem Obergurtblech (7), einem Untergurtblech (8) und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement (5), Führungsmittel (10) für eine jeweils fluchtende Ausrichtung Obergurtbleche und Untergurtbleche jeweils zueinander, mindestens ein Zugmittel (11) zwischen den beiden Anschlagssegmenten (2) sowie je ein Anschlagstück (12) für die Zugmittel an beiden Anschlagssegmenten, wobei die Obergurtbleche (3, 7) und die Untergurtbleche (4, 8) seriell und insgesamt fluchtend angeordnet sind sowie das Zugmittel (11) zwischen den Obergurtblechen und den Untergurtblechen und dabei näher zu den Untergurtblechen (4, 8) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kranbrücke, insbesondere für einen Portalkran oder einen Brückenkran gemäß dem ersten Patentanspruch.
Eingangs genannte Kranbrücken sind im Fachgebiet als zentrale Komponente von Portalkranen oder Brückenkranen allgemein bekannt. Eine Kranbrücke ist ein Träger, der auf zwei voneinander beabstandeten Auflagerpunkten aufliegt und mit Laufschienen für eine Laufkatze ausgestattet ist. An den Enden der Kranbrücke sind Kopfträger angebracht, die auf der Kranbahn verfahren. Die Laufkatze ist auf den Laufschienen verschiebbar und dient der Lastaufnahme.
Kranbrücken stellen damit eines der Großkomponenten von Portalkranen oder Brückenkranen dar. Üblicherweise werden diese als Profilträger oder geschweißte Kastenträger ausgeführt. Mit steigenden Traglasten und Spannweiten wachsen jedoch auch die Anforderungen an die Herstellung und die zur Verfügung stehende Produktionsfläche. Eine weitere Problematik ergibt sich beim Transport zum Einsatzort, da oftmals Schwerlasttransporte eingesetzt werden müssen.
WO 2018 146 152 beschreibt beispielhaft eine Kranbrücke, die aus standardisierten Einzelteilen zu einem Fachwerk zusammensetzbar ist. Der Ober- und Untergurt bestehen dabei aus gekanteten Hohlprofilen. Diese werden für jeden Gurt parallel zueinander angeordnet. An den Verbindungsstellen sind Querstreben in Form von gekanteten Blechen, im Winkel zueinander angebracht. An den Enden befinden sich gekantete Bleche, die dem Anschluss an die Kopfträger dienen. Weiterhin kommen Verbindungselemente aus Aluminium an den Verbindungsstellen zum Einsatz, diese haben die Aufgabe die Montage zu erleichtern und einen Formschluss beim Fügen zu gewährleisten. In den beiden Hohlprofilen, d.h. im Ober- und im Untergurt, verlaufen zwei parallel zueinander angeordnete Zuganker aus Rundstahl, die an ihren Enden jeweils eine Gewindebohrung zum Einsatz einer Gewindestange besitzen. Die Krafteinleitung in die Hohlprofile erfolgt zentrisch, d.h. in der lokalen Symmetrieachse der Hohlprofile. An den Enden der Kranbrücke durchdringen die Gewindestangen ein Anschlagstück im Ober- bzw. Untergurt. Über eine Unterlegscheibe und das Anziehen einer Mutter entsteht eine Vorspannkraft, die über die Krafteinleitungsstelle in die Hohlprofile geleitet wird. Damit schließen sich die Kontaktflächen und die Struktur ist in der Lage, Querkräfte und Momente zu übertragen.
Kranbrücken in Fachwerkbauweise der vorgenannten Art erfordern eine große Anzahl an Einzelteilen und Fügestellen, die zudem besondere Anforderungen an die Toleranzen stellen. Dies führt zu einem erhöhten Montageaufwand. Weiterhin besteht ein Problem einer hohen Anzahl an Fügestellen darin, dass hierdurch der Vorspannkraftverlust der Verschraubung durch das Einebnen der vielen Kontaktflächen deutlich zunimmt.
Davon ausgehend liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine zerlegbare Kranbrücke mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten so zu gestalten, dass sie mit einem im Vergleich zum vorgenannten Stand der Technik einfacher mit reduziertem Aufwand transportierbar und zusammenbaubar ist.
Die Aufgaben werden mit einer Kranbrücke mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Unteransprüche, die sich auf diesen beziehen, geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Kranbrücke vorgeschlagen, die zwei Anschlagsegmente und mindestens ein dazwischen angeordnetes Hauptsegment umfasst. Sowohl die beiden Anschlagsegmente als auch die Hauptsegmente weisen jeweils ein Obergurtblech, ein Untergurtblech und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement auf. Das Abstandselement verbindet somit Obergurtblech und Untergurtblech miteinander und hält diese damit in einer festen Position, vorzugweise parallel, zueinander. Ferner sind Führungsmittel für eine jeweils fluchtende Ausrichtung der Obergurtbleche und Untergurtbleche jeweils zueinander vorgesehen, wobei die Obergurtbleche und die Untergurtbleche seriell fluchtend angeordnet sind. Ferner ist mindestens ein Zugmittel zwischen den beiden Anschlagssegmenten vorgesehen, die in diesen durch je ein Anschlagstück verankerbar sind und die serielle Anordnung der Anschlagsegmente und den dazwischen angeordneten mindestens einem Hauptsegment zusammenhalten. Das Zugmittel ist in der Kranbrücke zwischen dem Obergurtblech und Untergurtblech und dabei näher zum Untergurtblech angeordnet.
Die Kranbrücke besteht somit im Wesentlichen aus den Hauptsegmenten, den beiden Anschlagsegmenten mit Anschlagstücken, Verbindungselementen und dem Zugmittel. Der Grundgedanke besteht dabei darin, einerseits jeweils ein Abschnitt eines Ober- und einem Untergurt in fester Anordnung zueinander in den Haupt- und Anschlagsegmenten zu verbinden und andererseits die Haupt- und Anschlagsegmente für eine serielle Aneinanderreihung in der Weise zu ertüchtigen, sodass die genannten Abschnitte zu je einem Ober- und einem Untergurt fluchtend zu einer Laufschiene für eine Laufkatze zusammensetzbar sind. Durch Fügen der Segmente entsteht eine Kranbrücke mit Laufschienen als Tragwerk des Krans.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Kranbrücke sieht vor, dass das mindestens eine Hauptsegment und die beiden Anschlagssegmente jeweils zwei Stehbleche als Abstandselement aufweisen, die weiter bevorzugt mit dem Obergurtblech und dem Untergurtblech ein Kastenprofilabschnitt oder Hohlprofil bilden. Vorzugsweise sind die Stehbleche und/oder Kastenprofilabschnitte in der Weise ausgestaltet, dass sie wie die Ober- und Untergurtabschnitte im Falle einer seriellen Aneinanderreihung der Hauptsegmente und der beiden Anschlagsegmente zu einer Kranbrücke sich fluchtend z.B. zu einem zusammengesetzten und als formstabil geltendes Kastenprofil aneinanderreihen. Vorzugsweise weist das Kastenprofil einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die zumindest ein als Laufschiene dienendes Obergurt- und/oder Untergurtblech vorzugsweise beidseitig über die Erstreckung des Kastenprofils hinausragt (ähnlich eines T- oder Doppel-T-Trägers).
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Kranbrücke sieht vor, dass in den Anschlagsegmenten und Hauptsegmenten zur weiteren Versteifung Schottbleche zwischen dem Obergurtblech und dem Untergurtblech vorgesehen sind, was insbesondere das vorgenannte Kastenprofil weiter versteift. Im Rahmen dessen wird vorgeschlagen, die Schottbleche als Führungselemente für die Zugmittel oder für nur ein Teil der Zugmittel auszugestalten oder mit diesen zu versehen.
Die Führungsmittel dienen vorzugsweise der fluchtenden Ausrichtung der Obergurtbleche und/oder Untergurtbleche der seriell aneinandergereihten Segmente. Es wird hier vorgeschlagen, das Führungsmittel als Schottblech auszugestalten, vorzugsweise mit Führungen für die Ober-, Untergurtblechabschnitte und/oder der genannten Abstandselemente.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht eine parallel zueinander angeordnete Anordnung der Obergurtbleche und der Untergurtbleche in den Anschlags- und Hauptsegmenten vor. Weiter bevorzugt weisen Anschlag- und Hauptsegmente dabei konstant einheitliche Querschnittsabmessungen auf, sodass die Hauptsegmente untereinander austauschbar sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung weist Obergurtbleche und/oder Untergurtbleche auf, die als durchgehende, weiter bevorzugt zwischen den beiden Anschlagsegmenten durchgehende Laufschienen für ein Verfahrelement oder ein Fahrzeug ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine fluchtende, weiter bevorzugt dabei auch geradlinige Ausrichtung der Obergurtbleche und Untergurtbleche zueinander.
Vorzugsweise ist je ein separates Verbindungselement zwischen jedem Hauptsegment sowie zu den beiden anschließenden Anschlagsegmenten hin vorgesehen. Diese Verbindungselemente weisen dabei ganz oder nur zum Teil die Führungsmittel zur Führung der Zugmittel oder ein Teil der Zugmittel durch die Haupt- und Anschlagsegmente auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Führungsmittel angeformte oder separate Führungselemente auf, die formschlüssig in die jeweils angrenzenden Hauptsegmente oder Anschlagssegmente eingreifen.
Die Zugmittel sind vorzugsweise endseitig in separate Anschlagstücke eingesetzt, die wiederum formschlüssig oder stoffschlüssig stirnseitig an die Anschlagsemente angesetzt sind.
Gegenüber herkömmlichen Kranbrücken zeichnet sich die Erfindung insbesondere durch die folgenden Merkmale, Wirkungen und/oder Vorteile aus:

• Aufbau einer segmentierten Kranbrücke als segmentiertes Kastenträgerprofil. Dadurch ist ein Aufbau gegenüber herkömmlichen Bauformen mit geringer Anzahl an und zugleich standardisierten Einzelteilen möglich (bessere Verfügbarkeit von Standardkomponenten, Reduzierung von Fehllieferungen und Fehlmontagen beim Aufbau der Kranbrücke). Durch die geringe Anzahl an Einzelteilen ist eine schnellere Montage vor Ort insbesondere im Vergleich zur Fachwerkbauweise möglich.
• Die Teile sind als Standardkomponenten in ihren Abmessungen so konzipierbar, dass sie auf Europoolpaletten oder anderen Standardtransportmitteln transportierbar sind.
• Eine einfache Demontage und Einlagerung wird durch den kraft- und formschlüssigen Komponentenverbund von Standardkomponenten nach Beendigung der Betriebszeit begünstigt.
• Verbindungselemente mit formschlüssiger Anbindung der Anschlag- und Hauptsegmente dienen der Erhöhung der Stabilität und zugleich als Montagehilfe.
• Ein Einbringen einer exzentrischen Vorspannkraft über die Zugmittel dient nicht nur zur Sicherstellung der Kontakte an den Verbindungselementen, sondern auch der Vordeformation der Kranbrücke entgegen der Belastung durch die Laufkatze.
• Der Umstand, dass alle Komponenten der Kranbrücke außer den Zugmitteln unter Druck vorgespannt werden, wirkt sich positiv auf die Betriebsfestigkeit aus.
• Geringe Abmessungen von standarisieren Komponenten begünstigt insbesondere die Herstellbarkeit bei gleichbleibender Qualität, vorzugsweise eine Serienfertigung, was wiederum für eine Senkung der Fertigungskosten nutzbar ist. Insbesondere lassen sich standardisierte Komponenten in größeren Stückzahlen auch von spezialisierten Dritten herstellen.
• Die einzelnen Komponenten sind austauschbar, ein Vorteil für die Lagerhaltung und Ersatzteillieferung.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, den folgenden Figuren und Beschreibungen näher erläutert. Alle dargestellten Merkmale und deren Kombinationen sind nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele und deren Ausgestaltungen begrenzt. Vielmehr sollen diese stellvertretend für weitere mögliche, aber nicht explizit als Ausführungsbeispiele dargestellte weitere Ausgestaltungen kombinierbar angesehen werden. Es zeigen

1a und 1b eine perspektivische Explosionszeichnung bzw. eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kranbrücke,
2a und 2b eine seitliche Explosionszeichnung bzw. seitliche Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Kranbrücke,
3a und 3b zwei Ansichten eines Hauptsegments,
4 eine Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung des Hauptsegments,
5a bis 5d vier weitere Ausgestaltungen des Hauptsegments jeweils in einer Schnittansicht,
6a und 6b perspektivische Darstellungen zweier Hauptsegmente mit einem dazwischen einsetzbaren bzw. eingesetzten Verbindungselement,
7a bis 7c eine bevorzugte Ausgestaltung eines Verbindungselement als Komponente in drei Ansichtsperspektiven, passend z.B. für ein Hauptsegment gem. 4 oder ein Anschlagsegment gem. 8,
8a und 8b eine seitliche bzw. perspektivische Ansicht eines Anschlagsegments,
9a bis 9c zwei Ansichten bzw. eine Teilschnittansicht eines Anschlagstücks,
10 eine Teilschnittansicht durch die Kranbrücke im Bereich des Anschlagsegments gem. 8,
11 eine Teilschnittansicht eines segmentierten Zugmittels, sowie
12a bis 12d eine Auswahl von vier grundlegenden Segmentierungstypen einer Kranbrücke mit standardisierten Haupt- und Abschlusssegmenten, die in ihren Abmessungen an Rahmenbedingungen wie z.B. die einer Europoolpalette (800 mm bis 1200 mm) festgelegt sind. Je nach zu erzielender Spannweite ergibt sich dann ein anderes Zerlegungsverfahren zum Aufbau der Kranbrücke.

Wie 1 und 2 dargestellt, umfasst die vorgeschlagene Kranbrücke 1 in der gezeigten Ausführungsform zwei Anschlagsegmente 2, mindestens ein Hauptsegment 6 zwischen den beiden Anschlagssegmenten 2, Führungsmittel 10 sowie mindestens ein Zugmittel 11. Die Hauptsegmente formen durch ihre Verbindung einen langen Balken und bilden das Haupttragwerk des Krans. Die Anschlagsegmente 2 weisen jeweils ein Obergurtblech 3, ein Untergurtblech 4 und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement 5 auf. Ebenso weist das mindestens eine Hauptsegment 6 ein Obergurtblech 7, ein Untergurtblech 8 und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement 9 auf. Wie dargestellt sind die Hauptsegmente zwischen den beiden Anschlagssegmenten seriell aneinandergereiht und werden durch das mindestens eine Zugmittel 11 zwischen den beiden Anschlagssegmenten 2 zusammengezogen, wobei die Obergurtbleche 3, 7 und die Untergurtbleche 4, 8 seriell fluchtend angeordnet sind. Die Zugmittel 11 sind über je ein Anschlagstück 12 in beiden Anschlagsegmenten 2 fixiert, wobei die Zugmittel dabei näher zu den Untergurtblechen als zu den Obergurtblechen angeordnet sind. Die Führungsmittel 10 ermöglichen eine jeweils fluchtende Ausrichtung der seriell aneinander gereihten Obergurtbleche 3, 7 und Untergurtbleche 4, 8 jeweils zueinander. Dargestellt sind ebenfalls Verbindungselemente 13 als Abstandselement zwischen den Anschlags- und Hauptsegmenten.
3a und 3b, 4 sowie 5a bis 5d zeigen jeweils ein Hauptsegment 6 in verschiedenen Ausgestaltungen im Detail. Ein Hauptsegment besteht dabei aus einem Untergurtblech 8 und einem Obergurtblech 7, die durch zwei parallel zueinander angeordnete Stehbleche 14 als Abstandselemente 9 miteinander verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig verschweißt werden. Hierdurch entsteht - siehe 3 - vorzugsweise ein beidseitig offenes Hohlprofil, im Beispiel ein Kastenprofil, wobei in einer zusammengesetzten Kranbrücke die Hauptsegmente über ihre offenen Enden seriell aneinandergereiht werden.
In dem Hohlprofil sind am Untergurtblech, Obergurtblech und den Stehblechen Schienen 15 als Versteifungselemente und/oder als Teil der Führungsmittel 10 angeordnet, vorzugsweise axial ausgerichtet (parallel zu Untergurtblech, Obergurtblech und den Stehblechen). 4 zeigt beispielhaft eine Anordnung von Schienen in der Form einer Schwalbenschwanzführungsschiene nur am Untergurtblech und Obergurtblech. 3a und 3b sowie 5a bis 5d zeigen dagegen Schienen an allen vier Innenwandungen, d.h. am Untergurtblech, Obergurtblech und beiden Stehblechen, angeordnet sind. Es sind - nicht abschließend - mögliche Ausgestaltungen der Schienen dargestellt, z.B. als U-Profile (3a und 3b sowie 5c und 5d) als Vierkantprofil (5a) als T-Profile (5b) oder als L-Profile (3a und 3b, 5b). Die Schienen dienen nicht nur als Führungsmittel und/oder Blechversteifung, sondern auch als weitere Versteifung des Hohlprofils insgesamt, wobei die Schienen sich vorzugsweise an beide beidseitig am Hauptsegment angesetzten Verbindungselemente abstützen und mit diesen auch weiter bevorzugt eine formschlüssige Verbindung eingehen (d.h. über Passungen ineinandergreifen). Vorzugsweise sind die Schienen dabei mit dem Hohlprofil verschweißt.
Zur weiteren Versteifung des Hohlprofils werden ferner Zwischenschottbleche 16 vorgeschlagen, die den Querschnitt des Hohlprofil versteifend in diese eingefügt, vorzugsweise eingeschweißt sind. Weiter bevorzugt sind die Zwischenschottbleche mittig zwischen den beiden offenen Enden in das Hohlprofil positioniert und weisen jeweils Aussparungen für die Führungsmittel 17 und die Zugmittel 18 auf. Die Aussparungen für die Zugmittel 18 sind dabei so zu bemessen, dass die durchgeführten Zugmittel auch bei einer von der Belastung der Kranbrücke hervorgehobenen Verschiebung der Zugmittel in der Aussparung nicht mit den Zwischenschottblechen 16 in Berührung kommen. Die Aussparungen für die Führungsmittel 17 sind entweder mit Übermaß (3a, 5b bis 5d, einfachere Montage im Hohlprofil) oder ohne oder nur geringem Übermaß (4, ermöglicht eine Verschweißung mit den Schienen und erhöht nochmals die Gesamtsteifigkeit) um die durchlaufenden Schienen zu gestalten. Generell erfüllen Zwischenschottbleche zwei wesentliche Funktionen: zum einen verringern sie die effektive Beullänge von Untergurtblech, Obergurtblech und beiden Stehblechen und trägt dadurch zur Verstärkung der elastischen Stabilität bei. Zum anderen dienen sie der einfacheren Montage der Segmente.
Die Aussparungen für die Führungsmittel 17 und die Zugmittel 18 sind in den Figuren rechteckig dargestellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind diese zur Reduzierung von Spannungssingularitäten an den Ecken ausgerundet.
Die genannten Aussparungen für die Zugmittel sind so ausgestaltet, dass sie möglichst auch bei einer Belastung der Kranbrücke nicht mit den Zugmitteln in Kontakt kommen und damit in vorteilhafter Weise für das Zugmittel 17 keine zusätzliche Belastung hervorrufen.
Alle dargestellten Ausgestaltungen zeigen eine Kranbrücke oder Komponenten dieser, die sich durch eine über das Hohlprofil überragendes Untergurtblech und/oder Obergurtblech auszeichnet, die als Laufschiene für eine Laufkatze nutzbar sind. Beispielhaft sind 4 Räder 19 und Fahrwerkkomponenten 20 einer Laufkatze angedeutet. Die Räder laufen dabei auf dem überstehenden Bereich 21 des Untergurtblechs.
6a und 6b zeigen zwei perspektivische Darstellungen zweier Hauptsegmente 6 mit einem dazwischen einsetzbaren bzw. eingesetzten Verbindungselement 13 mit einer Aussparung 18 für Zugmittel. Dem Verbindungselement kommt in der gesamten Konstruktion eine besondere Bedeutung zu, da es mittels einer formschlüssigen Passung die beiden Hauptsegmente und damit auch den als Laufschiene nutzbaren überstehenden Bereich 21 des Untergurtblechs fluchtend zueinander ausrichtet. Das Verbindungselement ähnelt stark der Geometrie des vorgenannten Zwischenschottblechs.
Das Verbindungselement, als Einzelkomponente dargestellt in 7a bis 7c in drei Ansichtsperspektiven, umfasst im dargestellten Beispiel ein Blechelement 22, dessen Außenabmessungen vorzugsweise gerade den Innenabmessungen der Hauptsegmente und Anschlagsegmente entspricht und in diese vorzugsweise mit einer Spielpassung einsetzbar ist. An seinen Außenkanten besitzt es Führungsbleche 23, die orthogonal an den Rändern des Blechelements angesetzt sind (vorzugsweise Schweißverbindung oder umgebogene Blechbereiche), über diese Ränder aber nicht herausstehen und so beim Ansetzen des Verbindungselements an ein Anschlagelement oder Hauptsegment dieses formschlüssig an gegen die Innenwandungen führt. Dabei sind die Führungsbleche vorzugsweise jeweils parallel zu dem angrenzenden Obergurtblech, Untergurtblech und/oder Stehblech (Abstandselement) ausgerichtet. Der genannte Formschluss erleichtert ein Einsetzen und wirkt einem Herausfallen bei der Montage entgegen. Optional weisen die Führungsbleche entsprechende Aufnahmen 25 auf, in die die an den Innenwandungen aufgesetzten Schienen 10 (vgl. z.B. Schwalbenschwanzführung in 4) einschiebbar sind. Alternativ oder ergänzend sind optional zusätzliche Führungsnasen 24 vorgesehen, die an den Rändern des Blechelements angeordnet über diese hervorstehen. Sie sind entweder - wie dargestellt - Teil des Blechelements oder werden auf dieses aufgesetzt. Sie sind vorzugsweise von einem Führungsblech umgeben und greifen im eingesetzten Zustand mit Spielpassung formschlüssig in entsprechende Nuten 26 (vorzugsweise Vertiefung vgl. 8) in Obergurtblech, Untergurtblech und/oder Stehblech (Abstandselement) ein. Weiterhin werden auch optional Versteifungsrippen 27 vorzugswiese um die Aussparungen 18 für die Zugmittel angeordnet. Die Versteifungsrippen 27 weisen weiter bevorzugt angeformte Steckelemente 28 zum Einschieben unter die in 4 dargestellten L-förmigen Schienen über dem Untergurtblech auf.
Die vorgenannten Ausgestaltungen des Verbindungselements sowie die genannten formschlüssigen Verbindungen zu den benachbarten Komponenten wirken in Summe aber auch jeweils separat stabilitätsfördernd für die Kranbrücke insgesamt, da sie analog zu den zuvor beschriebenen eingesetzten Schottblechen die Beullänge verringern.
8a und 8b zeigen beispielhaft ein Anschlagsegment 2 in seitlicher Ansicht als Komponente. Es umfasst analog zum vorgenannten Hauptsegment 6 ebenfalls zwei parallel zueinander angeordnete Stehbleche 14, die das Obergurtblech 3 und Untergurtblech 4 miteinander verbinden. In der Mitte des Anschlagsegments ist in gleicher Weise ein Zwischenschottblech 16 eingeschweißt (vgl. 8a), und die Stehbleche besitzen an ihrer Kante ebenfalls eine gefräste Nut 26 zum Einsatz eines Verbindungselements, wie es in 7a bis 7c dargestellt ist.
Anders als bei einem Hauptsegment erfolgt die Kräfteeinleitung am Anschlagsegment nur einseitig über ein Zugelement und Verbindungselement. Zur Reduzierung einer mechanischen Spannungsüberhöhung im dem Verbindungselement abgewandten Teil des Anschlagssegments ist dieser entsprechend des sich ausbildenden Druckkegels in einem Winkel von 45° abgeschrägt (Abschrägung 29). Dies wirkt einem möglichen Eindrücken des steiferen Anschlagsstücks in die schmalen Stehbleche des Anschlagsegments entgegen. Zudem werden an jedem Stehblech zwei zusätzliche Verstärkungsbleche 30 angeschweißt, um die für die Kraft aufnehmende Querschnittsfläche im Stehblech zu erhöhen und damit die Spannungen abzubauen. Vorzugsweise werden diese Verstärkungsbleche zur Vergrößerung oder Neuerschaffung einer Auflagefläche für die Anschlagstücke um 90° nach außen gebogen (vgl. 8b). Eine entsprechende Materialstärkung 31 erfolgt auch im dargestellten Beispiel im Untergurtblech 4. Dieser verstärkte Bereich dient vorzugsweise für die z.B. in 2b dargestellten Brückenlager.
Die Anschlagssegmente sind an den Enden der Kranbrücke positioniert und sollen an ihren Außenbereichen die Schnittstelle zu den Kopfträgern der Kranbrücke bilden (vgl. 1a und 1b sowie 2a und 2b).
9a bis 9c zeigt beispielhaft ein Anschlagstück 12. Es dient der Kraftübertragung aus dem Zugmittel auf ein Anschlagsegment. Es besteht aus einem plattenförmigen Grundkörper 32, in das eine Bohrung 33 für die Aufnahme des Zugmittels eingebracht ist. Es ist in seiner Geometrie den lokalen Spannungsverhältnissen angepasst und dient der direkten Kraftaufnahme/ Krafteinleitung in die Hohlprofilstruktur des Anschlagsegments durch die Vorspannung der Zugmittel. Durch eine bevorzugt exzentrische Positionierung der Bohrung sind die Zugmittel in der Kranbrücke positionierbar, vorzugsweise unterhalb der Schwerpunktachse der Kranbrücke. Damit einhergehend ist eine Vordeformation der Kranbrücke entgegen der Belastung durch die Laufkatze während des Betriebs einstellbar, was insbesondere bei größeren Spannweiten der Kranbrücke aufgrund der größeren Gesamtdeformation bei Belastung vorteilhaft ist. Die Unterseite des Anschlagstücks weist zur Reduzierung von Spannungssingularitäten im Kraftfluss in der Kontaktzone zum Anschlagsegment eine Schräge 34 auf.
10 zeigt eine Teilschnittansicht durch die Kranbrücke durch den Bereich um ein Anschlagsegment, umfassend das Anschlagsegment 2 gem. 8 mit einem in 9a bis 9c dargestellten Anschlagsstück 12, einem angeschnittenen Hauptsegment 6, einem dazwischen angeordneten Verbindungselement 13 sowie einem segmentierten Zugmittel 11, das aus mehreren seriell aneinander gereihten Zugstangensegmenten 34 (vorzugsweise Rohrstücke oder Rundstäbe mit Innengewinde) zusammengesetzt ist. Die Zugstangensegmente werden mittels Gewindebolzen 35 miteinander verbunden und je über eine Anschlaggewindestange 36 mit Spannmutter 37 mit Unterlegscheiben in den Anschlagsstücken 12 verankert. Im Auflagerbereich durchdringen die Anschlaggewindestangen die Anschlagstücke. 11 zeigt eine Teilschnittansicht des segmentierten Zugmittels im Detail. Durch eine Unterlegscheibe und das anschließende Festziehen der entsprechenden Spannmutter wird die Vorspannkraft aufgebracht, die als innere Kraft im System wirkt. Somit wird das Zugmittel in seiner Wirkung zu einer langen Gewindestange, die im Inneren des Tragwerks verläuft.
Alle Komponenten sind vorzugsweise aus einem Stahl gefertigt. Die Trägerstruktur, d.h. die mit Druck gegeneinander verspannten Anschlagstücke, Anschlagssegmente, Hauptsegmente und Verbindungselemente sind vorzugsweise aus einem Baustahl (z.B. S235, S355), der für die Reduzierung von Spannungssingularitäten bei den jeweiligen Kontaktstellen ausreichend duktil ist (plastische Dehnbarkeit > 10%). Das Zugmittel ist bevorzugt aus einem Vergütungsstahl hergestellt, der sich durch eine hohe Streckgrenze auszeichnet.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, mehrere Zugmittel parallel zwischen den Anschlagstücken vorzusehen.
Die vorgeschlagene Kranbrücke zeichnet sich vorzugsweise durch einen spiegelsymmetrischen Aufbau um eine vertikale Ebene in axialer Richtung aus, wobei die Zugmittel in der Kranbrücke eine resultierende vektorielle Spannkraft sowie die jeweiligen Symmetrielinien 38 (vgl. 3a, 4, 5a bis 5d und 7) auf der vertikalen Ebene aufweist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kranbrücken ist wesentlich, dass die einzelnen seriellen Segmente zusammengesetzt ein komplettes Kastenträgerprofil darstellen. Dadurch wird das Problem gelöst, einen segmentierten Brückenkranträger in Kastenträgerbauweise herzustellen. Besonders dabei ist die vergleichsweise geringe Anzahl der hierzu benötigten Einzelteile. Dabei kommt es zu einer Erweiterung der ursprünglichen Funktion des Verbindungselements um die eines herausnehmbaren Blechelements. Hierdurch wird die effektive Beullänge der angrenzenden Stehbleche verkürzt und die Struktur robuster im Hinblick auf die elastische Stabilität.
Eine weitere Besonderheit des segmentierten Kranträgers in Kastenbauweise ist die Aufbringung einer exzentrisch zur Schwerpunktachse orientierten Vorspannkraft. Hierbei wird zum einen der Kraftschluss an den Verbindungselementen sichergestellt und zum anderen lässt sich eine Vordeformation der Kranbrücke als Ganzes erzielen. Diese hat bei gegebener Nennlast einen Einfluss auf die resultierende Deformation des Kranträgers, die durch eine bestimmungsgemäße Belastung über die Laufkatze eine Absenkung erfährt.
Zudem ist durch eine Begrenzung von Gewicht und Abmessungen und durch eine Standardisierung der Komponenten und eine Senkung der Fertigungskosten erzielbar. Zudem erlaubt die Segmentierung des Kranträgers eine schnelle Montage vor Ort durch die Verwendung von wenig Einzelteilen im Vergleich zum Verfahren. Eine Demontage der Kranbrücke durch den form- und kraftschlüssigen Aufbau nach Beendigung der Betriebszeit wird ebenfalls begünstigt.
Durch den segmentierten Aufbau lassen sich ebenso Transport- und Rüstkosten der gesamten Kranbrücke in vorteilhafter Weise reduzieren, da deren Komponenten in ihren Abmessungen entsprechend den Abmessungen handelsüblicher Europoolpaletten reduzierbar sind (z.B. maximal 800 mm Länge für ein Hauptsegment oder Zugmittelsegment, maximal 1200 mm für ein Anschlagssegment) .
Fg.12a bis d zeigen bevorzugte Segmentierungen für eine Kranbrücke, wobei je ein Übergang zwischen zwei Hauptsegmenten 6 in der Kranbrücke die höchste Belastung aufweist und bei einer Überlastung trotz vorgespannter Zugmittel 11 als erster Übergang zum Klaffen neigt. Dieser Übergang ist die sog. kritische Fuge 39. Während für eine Kranbrücke jeweils nur zwei Anschlagsegmente 2 und zwei Anschlagstücke 12 benötigt werden, hängt die Anzahl der Hauptsegmente 6 mit der jeweiligen Hauptsegmentlänge l_s, der Verbindungselemente und der Zugstangensegmente der Zugmittel 11 von der gewünschten Spannweite 2·l₀ der Kranbrücke ab. Zusätzlich ist die Länge der Anschlagsegmente variierbar. Es stehen insgesamt vier unterschiedliche Segmentierungstypen zur Auswahl, der jeweilige Fall ist durch eine definierte Fallunterscheidung zu bestimmen. Im Folgenden werden die einzelnen Segmentierungstypen beispielhaft kurz erläutert (vgl. 12a bis 12d).
Segmentierungstyp 1, 12a:

• Die Länge beider Anschlagsegmente 2 entspricht jeweils 1200 mm.
• Die Anzahl der eingesetzten Hauptsegmente 6 ist ganzzahlig und ungerade.
• Die kritische Fuge 39 (höchstbelasteter Segmentübergang in der Kranbrücke, die Belastung bezieht sich dabei auf den kritischen Bereich, in dem die Zugspannungen zunehmen und die Vorspannung in der Fuge reduzieren; der Untergurt muss dabei immer unter Druck, der verbleibenden Vorspannung, stehen, um ein aufgrund des eigentlich losen Komponentenverbunds bedingtes Klaffen zu vermeiden) befindet sich außermittig an dem am nächsten zur Mitte der Kranbrücke gelegenen Übergang, an der Stelle l₀ - l_s/2.

Segmentierungstyp 2, 12b:

• Die Länge beider Anschlagsegmente 2 entspricht jeweils 1200 mm.
• Die Anzahl der eingesetzten Hauptsegmente 6 ist ganzzahlig und gerade.
• Die kritische Fuge 39 befindet sind mittig an der Stelle l₀.

Segmentierungstyp 3, 12c:

• Es ist eine rechnerische Aufteilung der Kranbrücke notwendig.
• Die ursprüngliche Brücke setzt sich aus zwei Anschlagsegmenten 2 mit einer Länge von 1200 mm und aus einer ungeraden Anzahl an Hauptsegmenten 6 und einer verbleibenden (rechnerischen) Restweite 40 zusammen, 12c oben.
• Im folgenden Schritt wird die Restweite 40 auf zwei Teilsegmente 41 aufgeteilt, jeweils ein Teil wird einem Anschlagsegment hinzugefügt, 12c Mitte oben.
• Der Gesamtlänge eines Anschlagsegments werden 400 mm abgezogen, die sich mit der Restweite zu einer Länge l_s eines Hauptsegments von 800 mm addiert, wobei jenes als neues Hauptsegment 42 in die Kranbrücke zusätzlich eingesetzt wird, 12c Mitte unten.
• Damit besteht die Kranbrücke nach Segmentierungstyp 3 aus einer geraden Anzahl an Hauptsegmenten 6 und zwei Anschlagsegmenten 2 individueller Länge, diese ergibt sich aus dem Rest der Division. Die kritische Fuge 39 befindet sich mittig in der Kranbrücke an der Stelle l₀, 12c unten.

Segmentierungstyp 4, 12d:

• Es ist eine rechnerische Aufteilung der Kranbrücke notwendig.
• Die ursprüngliche Brücke setzt sich aus zwei Anschlagsegmenten 2 mit einer Länge von 1200 mm und aus einer geraden Anzahl an Hauptsegmenten 6 und einer verbleibenden (rechnerischen) Restweite 40 zusammen, 12d oben.
• Im folgenden Schritt wird die Restweite 40 auf zwei Teilsegmente 41 aufgeteilt, jeweils ein Teil wird einem Anschlagsegment hinzugefügt, 12d Mitte oben.
• Der Gesamtlänge eines Anschlagsegments werden 400 mm abgezogen, die sich mit der Restweite zu einer Länge l_s eines Hauptsegments von 800 mm addiert, wobei jenes als neues Hauptsegment 42 in die Kranbrücke zusätzlich eingesetzt wird, 12d Mitte unten.
• Damit besteht die Kranbrücke nach Segmentierungstyp 4 aus einer ungeraden Anzahl an Hauptsegmenten 6 und zwei Anschlagsegmenten 2 individueller Länge, diese ergibt sich ebenfalls aus dem Rest der Division, 12d unten.
• Die kritische Fuge 39 befindet sich außermittig an dem am nächsten zur Mitte der Kranbrücke gelegenen Übergang, an der Stelle l₀ - l_s/2.

Bezugszeichenliste

1: Kranbrücke
2: Anschlagsegment
3: Obergurtblech des Anschlagsegments
4: Untergurtblech des Anschlagsegments
5: Abstandselement des Anschlagsegments
6: Hauptsegment
7: Obergurtblech des Hauptsegments
8: Untergurtblech des Hauptsegments
9: Abstandselement des Hauptsegments
10: Führungsmittel
11: Zugmittel
12: Anschlagstück
13: Verbindungselement
14: Stehblech
15: Schiene
16: Zwischenschottblech
17: Aussparungen für Führungsmittel
18: Aussparungen für Zugmittel
19: Räder
20: Fahrwerkkomponenten einer Laufkatze
21: überstehender Bereich
22: Blechelement
23: Führungsblech
24: Führungsnase
25: Aufnahme
26: Nut
27: Versteifungsrippe
28: Steckelement
29: Abschrägung
30: Verstärkungsblech
31: Materialverstärkung
32: Grundkörper
33: Bohrung
34: Zugstangensegment
35: Gewindebolzen
36: Anschlaggewindestange
37: Spannmutter
38: Symmetrielinie
39: Kritische Fuge
40: Restweite
41: Teilsegment
42: Neues Hauptsegment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018146152 [0004]

Claims

Kranbrücke (1), umfassend: a) zwei Anschlagsegmente (2) jeweils mit einem Obergurtblech (3), einem Untergurtblech (4) und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement (5), b) mindestens ein Hauptsegment (6) zwischen den beiden Anschlagssegmenten mit einem Obergurtblech (7), einem Untergurtblech (8) und jeweils mindestens ein dazwischen angeordnetes Abstandselement (5), c) Führungsmittel (10) für eine jeweils fluchtende Ausrichtung Obergurtbleche und Untergurtbleche jeweils zueinander, d) Mindestens ein Zugmittel (11) zwischen den beiden Anschlagssegmenten (2) sowie e) je ein Anschlagstück (12) für die Zugmittel an beiden Anschlagsegmenten, wobei f) die Obergurtbleche (3, 7) und die Untergurtbleche (4, 8) seriell und insgesamt fluchtend angeordnet sind sowie g) das Zugmittel (11) zwischen den Obergurtblechen und den Untergurtblechen und dabei näher zu den Untergurtblechen (4, 8) angeordnet ist.
Kranbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hauptsegment (6) und die beiden Anschlagssemente (2) jeweils zwei Stehbleche (14) als Abstandselemente (9) aufweisen.
Kranbrücke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Obergurtblech (3, 7), ein Untergurtblech (4, 8) sowie zwei Stehbleche (14) ein Kastenprofil bilden.
Kranbrücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kastenprofil einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Anschlagsegmenten (2) und Hauptsegmenten (6) Zwischenschottbleche (16) zwischen Obergurtblech (3, 7) und Untergurtblech (4, 8) vorgesehen sind.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (10) für eine jeweils fluchtende Ausrichtung der Obergurtbleche und Untergurtbleche jeweils ein Verbindungselement (13) umfassen.
Kranbrücke nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschottbleche (16) und/oder die Verbindungselemente (13) Führungselemente für die oder ein Teil der Zugmittel (11) umfassen.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergurtbleche (3, 7) und die Untergurtbleche (4, 8) parallel zueinander angeordnet sind und die Hauptsegmente (6) einen bevorzugt konstant einheitliche Querschnittsabmessungen aufweisen.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergurtbleche (3, 7) und/oder die Untergurtbleche (4, 8) als Laufschienen für ein Verfahrelement oder ein Fahrzeug ausgebildet sind.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Verbindungselement (13) zwischen jedem Hauptsegment (6) sowie zu den beiden anschliessenden Anschlagssegmenten (2) hin vorgesehen sind.
Kranbrücke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungelemente die oder ein Teil der Führungsmittel (10) umfassen.
Kranbrücke nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (13) Führungselemente für die oder ein Teil der Zugmittel (11) umfassen.
Kranbrücke nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsstücke (12) formschlüssig oder stoffschlüssig stirnseitig an die Anschlagsegmente (2) angesetzt sind.