Installation eines freistehenden Schwenkkrans: 3 Fundamentmethoden im Detail erklärt

Ob ein freistehender Auslegerkran Eine sichere Installation beeinflusst nicht nur den normalen Betrieb, sondern auch die Hebesicherheit und die Lebensdauer. Im Betrieb erzeugt eine Last nahe dem Auslegerende ein erhebliches Kippmoment auf die Kransäule und das Fundament. Selbst bei zwei Auslegerkranen mit gleicher Tragfähigkeit können unterschiedliche Auslegerlängen sehr unterschiedliche Anforderungen an das Fundament und das Verankerungssystem stellen.

Die Verbindung zwischen Kranfuß und Fundament sollte daher nicht allein anhand der Tragfähigkeit ausgewählt werden. Weitere Faktoren wie Nennlast, Auslegerlänge, Betriebshäufigkeit, Betonbeschaffenheit und Baustellenbedingungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Für einen freistehenden Auslegerkran gibt es drei gängige Fundamentverbindungsmethoden: Installation mit einer großen Grundplatte, Installation mit chemischen Ankerbolzen und Fundamentierung mit eingebettetem Ankerkorb.

Jede Methode hat ihre spezifischen Anwendungsbereiche. Es gibt keine universelle Fundamentlösung, die für jedes freistehende Auslegerkranprojekt geeignet ist.

Große Fundamentplattenmontage: Lastverteilung über eine größere Fundamentfläche

Die Installation einer großen Grundplatte kann für einige freistehende Schwenkkrane mit kleiner bis mittlerer Tragfähigkeit, typischerweise im Bereich von etwa 1–3 Tonnen, verwendet werden. Ob diese Methode geeignet ist, muss jedoch anhand der Auslegerlänge, des Kippmoments, der Abmessungen der Grundplatte, der Verankerungsanordnung und der Beschaffenheit des Betonfundaments geprüft werden.

Bei dieser Installationsmethode wird eine breitere und dickere Stahlgrundplatte unterhalb der Kransäule verwendet, auf der mehrere Verankerungspunkte verteilt sind.

Es ist wichtig zu verstehen, dass eine größere Grundplatte nicht bedeutet, dass der freistehende Auslegerkran einfach auf einem normalen Werkstattboden aufgestellt werden kann, noch kann sie ein ordnungsgemäß ausgelegtes Betonfundament ersetzen.

Der Hauptzweck der größeren Grundplatte besteht darin, die Lastverteilungsfläche zu vergrößern und zusätzliche Verankerungspunkte bereitzustellen, wodurch die vom Auslegerkran erzeugten Lasten und das Kippmoment auf eine größere Fundamentfläche verteilt werden können.

Wann ist eine große Grundplatte geeignet?

Beim Bau eines neuen Werkstattbodens können Ankerbolzen während des Betonierens einbetoniert werden. Ist der Platz begrenzt und das Ausheben einer großen Baugrube für einen Ankerkorb unpraktisch, kann eine große Grundplatte in Betracht gezogen werden.

Wenn der gesamte Werkstattboden neu betoniert werden soll, können die Ankerbolzen entsprechend der Krankonstruktion bereits im Voraus positioniert werden. Dadurch kann der für ein separates Tieffundament erforderliche Aushub reduziert werden.

In Bereichen, in denen mehrere Maschinen dicht beieinander aufgestellt sind und ein integrierter Stahlbetonboden oder ein Fundament vorhanden ist, kann eine größere Grundplatte auch dazu beitragen, lokale Lasten über eine größere Fläche zu verteilen.

Worin besteht der Unterschied zwischen einer großen Grundplatte und einem eingebetteten Verankerungskäfig?

Beide Methoden erfordern ein zuverlässiges Betonfundament, aber ihre Verankerungsprinzipien sind unterschiedlich.

Eine große Grundplatte verteilt die Lasten vor allem durch ihre größere Auflagefläche und die zahlreichen Verankerungspunkte über eine größere Fundamentfläche.

Ein eingebetteter Ankerkorb hingegen nutzt Bewehrungsstahl und Ankerbolzen, die tiefer in das Betonfundament eingebettet sind, um ein integrierteres Verankerungssystem zu schaffen. Er bietet im Allgemeinen eine bessere strukturelle Integrität und Widerstandsfähigkeit gegen Kippkräfte.

Bei Kranen mit hoher Tragfähigkeit, langen Auslegerarmen, häufigen Hebevorgängen oder Anwendungen mit großen Kippmomenten sollte normalerweise zuerst ein eingebettetes Ankerkorbfundament geprüft werden, anstatt einfach die Grundplattengröße zu erhöhen.

Grundlegendes Installationsverfahren für eine große Grundplatte

• 1. Errichten Sie das Betonfundament.
  Gießen Sie das Betonfundament gemäß der Fundamentplanung und positionieren Sie die eingebetteten Ankerbolzen entsprechend dem Lochmuster der Grundplatte.
• 2. Positionieren und nivellieren Sie die große Grundplatte.
  Reinigen Sie die Fundamentfläche, heben Sie die Grundplatte in Position, richten Sie sie an den eingelassenen Ankerbolzen aus und justieren Sie ihre Mittelposition und Nivellierung.
• 3. Die Ankermuttern festziehen.
  Unterlegscheiben und Muttern montieren und diese dann nach und nach gleichmäßig diagonal festziehen.
• 4. Die Kransäule montieren.
  Verbinden Sie den Säulenfuß mit der großen Grundplatte, ziehen Sie die Verbindungsschrauben fest und überprüfen Sie die vertikale Ausrichtung der Säule.
• 5. Endabnahme und gegebenenfalls Verfugung
  Prüfen Sie alle Verbindungen, den Kontakt der Fußplatte und die Vertikalität der Säule. Falls im Fundamententwurf eine Vergussschicht vorgesehen ist, verwenden Sie einen geeigneten, schwindarmen Vergussmörtel.

Generell nicht empfehlenswert ohne spezifische bauliche Überprüfung: Bei Anwendungen mit hoher Tragfähigkeit, langem Ausleger, hoher Frequenz oder hohem Kippmoment sollte man sich nicht allein auf eine vergrößerte Grundplatte als Ersatz für ein eingebettetes Fundament verlassen, ohne entsprechende statische Berechnungen durchzuführen.

Chemische Ankerbolzenmontage: Minimierung der Beeinträchtigung bestehender Werkstattböden

Chemische Ankerbolzen werden häufig für einige leichte, freistehende Schwenkkrane, typischerweise im Lastbereich von ca. 0,25–1 Tonne, in Betracht gezogen. Die Eignung lässt sich jedoch nicht allein anhand der Krantragfähigkeit bestimmen. Der vorhandene Beton muss hinsichtlich Festigkeit, Dicke, Bewehrung, erforderlicher Verankerungstiefe, Randabstand und des vom Schwenkkran erzeugten Kippmoments ebenfalls geprüft werden.

Im Gegensatz zu einem eingebetteten Ankerkorb ist bei dieser Methode keine Installation von Ankern vor dem Betonieren erforderlich.

Stattdessen werden entsprechend dem Muster der Kranfußplatte Löcher in das bestehende Betonfundament gebohrt. Nach gründlicher Reinigung der Löcher wird chemischer Verankerungskleber eingespritzt und Gewindestangen eingesetzt.

Sobald das chemische Verankerungsmaterial vollständig ausgehärtet ist und die erforderliche Festigkeit erreicht hat, kann die Kransäule installiert werden.

Wann sind chemische Ankerbolzen geeignet?

Verfügt eine Werkstatt bereits über einen Betonboden oder ein Fundament, das die statischen Anforderungen des Auslegerkrans erfüllt, und ist das Ausheben eines neuen Fundaments schwierig, kann die Installation von chemischen Ankerbolzen in Betracht gezogen werden.

Diese Methode eignet sich besonders für:

• Modernisierung bestehender Werkstätten
• Werkstätten mit fertigen Betonböden
• Arbeitsplätze, an denen umfangreiche Fundamentaushubarbeiten schwierig sind
• Projekte, die eine relativ kurze Installationszeit erfordern

Die Hauptvorteile liegen in der schnelleren Installation und dem geringeren Eingriff in den bestehenden Boden oder das Fundament. Dies bedeutet jedoch nicht, dass ein freistehender Auslegerkran mit chemischen Ankern auf jedem bestehenden Betonboden installiert werden kann.

Ist der Beton rissig, hohl, zu dünn, von unbekannter Festigkeit oder liegen die erforderlichen Verankerungspositionen zu nahe am Fundamentrand, muss die Installationsmethode neu bewertet werden.

Grundlegendes Installationsverfahren für chemische Anker

• 1. Markieren Sie die Ankerpositionen entsprechend den Löchern in der Säulenfußplatte.
• 2. Bohren Sie Löcher mit dem angegebenen Durchmesser und der angegebenen Tiefe.
• 3. Entfernen Sie Staub und Schmutz gründlich aus den Löchern.
• 4. Die angegebene Menge an chemischem Verankerungsklebstoff einspritzen.
• 5. Setzen Sie die Gewindestangen ein und lassen Sie den Klebstoff vollständig aushärten.
• 6. Montieren Sie den Säulenfuß, die Unterlegscheiben und die Muttern.
• 7. Stellen Sie die Vertikalität der Säule ein und ziehen Sie die Verankerungen gemäß den vorgegebenen Anforderungen fest.

Von diesen Schritten sind Bohrtiefe, Bohrlochreinigung und Aushärtezeit besonders wichtig für die Verankerungsleistung. Zu viel Staub im Bohrloch, unzureichender Verankerungskleber oder die Belastung der Anker vor vollständiger Aushärtung können die Verankerungsleistung erheblich beeinträchtigen.

Generell nicht empfehlenswert: Wenn die Dicke, Festigkeit, Bewehrung oder der Gesamtzustand des vorhandenen Betons nicht bestätigt werden können oder wenn der Beton erhebliche Risse, Hohlräume oder strukturelle Schäden aufweist, sollten chemische Anker nicht allein auf der Grundlage der Krankapazität ausgewählt werden.

Einbetonierte Ankerkäfigfundamente: Geeignet für langfristige und hochbelastbare Anwendungen

Ein eingebetteter Ankerkorb ist eine der gängigsten Fundamentlösungen für freistehende Auslegerkrane. Er eignet sich für ein breites Anwendungsspektrum von kleinen und mittleren Tragfähigkeiten bis hin zu relativ schweren Kranen, mit einem typischen Referenzbereich von ca. 0,5–5 Tonnen.

Bei langen Auslegerarmen, höheren Tragfähigkeiten, häufigen Hebevorgängen oder Anwendungen mit großen Kippmomenten wird dieser Gründungsmethode oft der Vorzug gegeben.

Für die Einbauweise ist das Ausheben einer Baugrube erforderlich. Bewehrung, Ankerbolzen und Positionierungselemente werden vor dem Betonieren im Fundament installiert.

Nachdem der Beton die vorgegebene Einbaufestigkeit erreicht hat, wird der Kransäulenfuß auf die eingebetteten Ankerbolzen montiert.

Wann ist ein eingebetteter Verankerungskäfig geeignet?

Ein eingebetteter Verankerungskorb eignet sich besonders für neue Werkstätten oder Projekte, bei denen die Bauarbeiten noch im Gange sind.

Werden der Standort des freistehenden Schwenkkrans und die wichtigsten technischen Parameter bereits in der Bauphase der Werkstatt festgelegt, können Fundament und Verankerungskorb im Voraus geplant und montiert werden. Dadurch lassen sich spätere Änderungen am fertigen Werkstattboden minimieren.

Bei einer eingebetteten Gründung sollte im Allgemeinen mehr Wert auf Folgendes gelegt werden:

• Feste Arbeitsplätze
• Auslegerkrane mit höherer Tragfähigkeit
• Längere Auslegerarme
• Hochfrequenz-Hebevorgänge
• Anwendungen mit signifikanten dynamischen Belastungen
• Projekte, die eine höhere Fundamentstabilität und Kippfestigkeit erfordern.

Im Vergleich zu chemischen Ankern und großen Grundplattenverbindungen überträgt ein eingebetteter Ankerkorb die von der Kransäule erzeugten Lasten und das Kippmoment auf ein größeres Betonfundament und schafft so ein besser integriertes Verankerungssystem.

Grundlegendes Installationsverfahren für eingebettete Verankerungskäfige

• 1. Heben Sie das Fundament gemäß den vorgegebenen Abmessungen aus.
• 2. Fertigen Sie den Ankerkorb an und positionieren Sie die Ankerbolzen präzise.
• 3. Den Ankerkorb so befestigen, dass er sich während des Betonierens nicht bewegen kann.
• 4. Den Beton gießen und ordnungsgemäß verdichten.
• 5. Den Beton gemäß den vorgegebenen Anforderungen aushärten lassen.
• 6. Installieren Sie die Kransäule, nachdem das Fundament die erforderliche Montagefestigkeit erreicht hat.
• 7. Stellen Sie die Vertikalität der Säule ein und ziehen Sie die Ankermuttern fest.

Während der Bauarbeiten ist besonderes Augenmerk auf die Position, den Abstand, die Vertikalität und die freiliegende Länge der Ankerbolzen zu legen. Ist der Ankerkorb nicht ordnungsgemäß befestigt, können sich die Ankerbolzen beim Betonieren und den Vibrationen verschieben, was die Ausrichtung der Kranfußplatte während der Montage erschwert oder unmöglich macht.

Zu berücksichtigende Einschränkung: Obwohl ein eingebetteter Ankerkorb eine ausgezeichnete Fundamentstabilität bietet, erfordert er Aushubarbeiten, Bewehrungsarbeiten, Betonieren und Aushärten. Daher sind die Bauarbeiten und die Installationszeit im Allgemeinen umfangreicher als bei den beiden anderen Methoden.

Wie man die richtige Fundamentmethode für einen freistehenden Auslegerkran auswählt

Die nachstehenden Kapazitätsbereiche dienen lediglich als vorläufige Orientierung und sollten nicht als Fundamentkonstruktionsnormen betrachtet werden.

Wichtig: Selbst wenn zwei freistehende Schwenkkrane die gleiche Nenntragfähigkeit aufweisen, können Unterschiede in Auslegerlänge, Hubhöhe und Betriebsbedingungen zu unterschiedlichen Fundamentbelastungen führen. Daher sollte die endgültige Fundamentmethode niemals allein anhand der oben genannten Tragfähigkeitsbereiche ausgewählt werden.

Ein einfacher vorläufiger Auswahlleitfaden

Der bestehende Betonboden und die Aushubarbeiten sind schwierig
→ Prüfen Sie zunächst die vorhandenen Betonverhältnisse. Bei leichten Kranen können chemische Ankerbolzen in Betracht gezogen werden.

Neuer Betonboden: Ankerbolzen können im Voraus positioniert werden, tiefe Aushubarbeiten sind jedoch eingeschränkt.
→ Die Installation einer großen Grundplatte kann in Betracht gezogen werden.

Neue Werkstatt, Dauerbetrieb, höhere Hubkraft, langer Auslegerarm oder häufiges Heben
→ Im Allgemeinen wird eine Fundamentkonstruktion mit eingebettetem Ankerkorb bevorzugt.

Diese Richtlinien dienen lediglich der vorläufigen Auswahl. Die endgültige Fundamentkonstruktion muss stets unter Berücksichtigung der Kranparameter und der tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort festgelegt werden.

Warum sollte das Fundament nicht allein nach der Krankapazität ausgewählt werden?

Dies ist einer der am leichtesten zu übersehenden Aspekte bei der Fundamentplanung für freistehende Auslegerkrane.

Betrachten wir beispielsweise zwei Schwenkkrane, die beide für eine Tragfähigkeit von 1 Tonne ausgelegt sind. Der eine hat einen 2 Meter langen Auslegerarm, der andere einen 6 Meter langen Auslegerarm.

Wenn die Last das äußere Ende des Auslegers erreicht, kann die auf das Säulenfundament wirkende Kippwirkung bei den beiden Kränen erheblich unterschiedlich sein.

Um festzustellen, ob eine Gründungsmethode geeignet ist, müssen daher mindestens die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:

• Nennhubkapazität
• Focklänge
• Hubhöhe
• Eigengewicht des Krans
• Betriebsart und Betriebsfrequenz
• Dynamische Lasten
• Fundament- und Betonbedingungen

Aus diesem Grund fragt ein Hersteller von Auslegerkranen normalerweise nicht nur: „Welche Tragfähigkeit benötigen Sie?“, sondern auch nach der erforderlichen Auslegerlänge und den Gegebenheiten des Baugrunds, bevor er die Installationslösung bestätigt.

Welche Informationen sind vor der Installation eines freistehenden Schwenkkrans erforderlich?

Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob für Ihr Projekt chemische Anker, eine große Grundplatte oder ein eingebetteter Ankerkorb verwendet werden sollten, ist es nicht ratsam, die Entscheidung allein auf der Grundlage der Krankapazität zu treffen.

Bevor Sie sich für eine Fundamentlösung entscheiden, bereiten Sie bitte folgende Informationen vor:

• 1. Nennhubkapazität
  Zum Beispiel: 500 kg, 1 Tonne, 2 Tonnen oder 5 Tonnen.
• 2. Auslegerlänge / Arbeitsradius
  Der Abstand von der Mitte der Kransäule bis zum äußeren Ende des effektiven Arbeitsbereichs.
• 3. Erforderliche Hubhöhe
  Die erforderliche effektive vertikale Hubhöhe vom Boden bis zum Haken.
• 4. Vorhandene Fundamentverhältnisse
  Dies umfasst Betondicke, Festigkeit und Bewehrung. Geben Sie für eine neue Werkstatt, sofern verfügbar, die geplanten Fundamentbedingungen an.
• 5. Fotos oder Zeichnungen des Installationsbereichs
  Anhand von Fotos der Baustelle, Werkstattplänen und Fundamentzeichnungen lässt sich der verfügbare Bauraum ermitteln und umliegende Bauwerke identifizieren, die die Installation beeinträchtigen könnten.

Auf Grundlage dieser Informationen können die auf das Fundament wirkenden Lasten und das Kippmoment weiter analysiert werden, wodurch eine besser geeignete Fundament- und Verankerungmethode ausgewählt werden kann.

Bei anspruchsvollen Hebeanwendungen mit langem Ausleger und hoher Hubfrequenz oder Projekten mit komplexen Fundamentbedingungen sollte das Fundament speziell nach den tatsächlichen Kranparametern ausgelegt und statisch geprüft werden, anstatt generische Fundamentabmessungen zu verwenden.

Nur wenn das Betonfundament, das Verankerungssystem, der Säulenfuß und die freistehende Auslegerkrankonstruktion ein ordnungsgemäß konstruiertes und sicher verbundenes System bilden, kann der Kran langfristig sicher, zuverlässig und gleichmäßig funktionieren.