VDI 3650-2013 Equipment for protecting cranes against drifting caused by wind.pdf

1、 ICS 53.020.20 VDI-RICHTLINIEN Februar 2013 February 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Einrichtungen zur Sicherung von Kranen gegen Abtreiben durch Wind Equipment for protecting cranes against drifting caused by wind VDI 3650 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Ric

2、htlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 1: Krane Vervielflt

3、igungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:07.89;01.11Entwurf,deutschFormeredition:07/89;01/11Draft,inGermanonlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.

4、V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Formelzeichen . 2 3 Gefahren durch Wind . 3 4 Berechnung der Sicherheit gegen Abtreiben durch Wind 4 4.1 Kran in Betrieb . 4 4.2 Kran auer Betrieb bei Sturm 5 5 Kriterien zur Auerbetriebnahme der Kra

5、ne bei Windbelastung . 6 6 Mglichkeiten zur Erfassung von Windgeschwindigkeiten . 8 6.1 Auswertung von Wettermeldungen 8 6.2 Windmessung durch den Betreiber 8 7 Windmesseinrichtungen 9 7.1 Windsack . 9 7.2 Schalenanemometer . 9 7.3 Kombinierter Messwertgeber . 9 7.4 Flgelradanemometer 10 7.5 Ultrasc

6、hall-Anemometer 10 8 Einrichtungen zur Sicherung gegen Abtreiben durch Wind 10 8.1 Verriegelung 11 8.2 Klemmzange 11 8.3 Selbstklemmeinrichtung. 11 8.4 Bremse . 11 8.5 Vor- und Nachteile von Sicherungseinrichtungen 13 8.6 Sonderausfhrungen 18 8.7 Voraussetzungen fr die sichere Funktion der Einrichtu

7、ngen gegen Abtreiben durch Wind 18 9 Einrichtungen zur Sicherung gegen Kippen durch Windbelastung 19 10 Anforderungen an Bau und Ausfhrung 20 11 Anforderungen an Betrieb und Instandhaltung 21 Schrifttum 23 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Symbols . 2 3 Risks caused by wind 3 4 Calcu

8、lation of safety against drifting caused by wind . 4 4.1 Crane in operation 4 4.2 Crane shut-down in case of storm 5 5 Criteria regarding shutdown of cranes under conditions of wind loading . 6 6 Methods available for recording of wind velocities . 8 6.1 Evaluation of weather reports 8 6.2 Wind meas

9、urement performed by owner . 8 7 Wind measuring equipment . 9 7.1 Wind sleeve . 9 7.2 Cup anemometer 9 7.3 Combined measuring element . 9 7.4 Rotary-vane anemometer . 10 7.5 Ultrasonic anemometer 10 8 Equipment for protection against drifting caused by wind . 10 8.1 Interlock . 11 8.2 Clamping tongs

10、 11 8.3 Self-clamping appliance 11 8.4 Brake 11 8.5 Advantages and disadvantages of safety appliances 13 8.6 Special design 18 8.7 Prerequisites for safe function of equipment for protecting cranes against drifting caused by wind . 18 9 Appliances for protecting cranes against tilting caused by wind

11、 load 19 10 Requirements regarding construction and design . 20 11 Requirements regarding operation, repair and maintenance . 21 Bibliography 23 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 2 VDI 3650 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vo

12、rbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nu

13、tzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The

14、content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of t

15、he full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Krane haben an

16、 einem Teil der Laufrder Antriebe und werden ber diese Laufrder auch gebremst. Gut funktionierende, selbstttig nachstellende Bremsen dienen der Sicherheit. Wenn jedoch die auf den Kran einwirkende Windkraft grer als die von den ge-bremsten Rdern bertragbare Kraft ist, dann wird es notwendig, zustzli

17、che Vorrichtungen einzu-schalten, die die fehlende Bremskraft bernehmen. In dieser Richtlinie werden Empfehlungen zur Erfassung der Windgeschwindigkeit gegeben so-wie Beispiele gezeigt, in welcher Weise und durch welche Vorrichtungen sich Krane gegen Abtreiben und Kippen infolge Windwirkung sichern

18、lassen. Introduction Cranes have one part of their track wheels equipped with drives, and the same track wheels are used for braking. Well functioning and automatically reset-ting brakes are required to ensure operational safety. In case the wind force acting on the crane exceeds the force that may

19、be transmitted from the braked wheels, additional appliances are required so that the missing braking force is made available. This guideline gives recommendations for meas-urement of wind velocity and shows in examples how and by means of which appliances the cranes can be protected against driftin

20、g and tilting caused by the effect of wind. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie gibt Empfehlungen fr alle auf Schienen fahrbaren Krane und Katzen, die dem Wind ausgesetzt sind. In DIN 15019 ist festgelegt, dass Krane gegen Abtreiben durch Wind zu be-rechnen und zu sichern sind, es wird aber nicht vor

21、gegeben, durch welche Einrichtungen das er-folgen soll. Deshalb wird in dieser Richtlinie erlu-tert, wie die Windgeschwindigkeit gemessen wer-den kann, welche Mglichkeiten der Windwarnung bestehen und mit welchen technischen Einrichtun-gen schienengebundene Krane gegen Abtreiben durch Wind gesichert

22、 werden knnen. 1 Scope This guideline gives recommendations for all rail-bound cranes and trolleys exposed to wind. DIN 15019 specifies that calculations are required for protection of cranes against drifting caused by wind but no statement is made about the equipment to be used for this purpose. Th

23、erefore, this guide-line explains how the wind velocity can be meas-ured, which methods are available for wind alarm and which technical equipment can be used for protection of rail-bound cranes against drifting caused by wind. 2 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten

24、 Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung Ein-heit A Windflche, fr die c zutreffend ist m2c aerodynamischer Beiwert c 1,2 2 Symbols The following symbols are used throughout this guideline: Symbol Term Unit A wind area to which c is applicable m2c aerodynamic coefficient c 1,2 B55EB1B3E14C2

25、2109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3650 3 Formel-zeichen Benennung Ein-heit RrVertikallast der nicht gebremsten Laufrder kN RbVertikallast der gebremsten Lauf-rder kN q rechnerischer Staudruck N/m2q0Grenzsta

26、udruck Kran in Betrieb N/m2t Auerbetriebsetzungszeit des Krans min v Windgeschwindigkeit m/s W Windlast W = c A q nach DIN EN 1991-1-4 WaBWindlast Kran auer Betrieb kN WBWindlast Kran in Betrieb kN Z Summe der Haltekrfte der am Kran vorhandenen Windab-triebssicherungen kN Fahrwiderstand nach DIN 150

27、19-1, Tabelle 5 Reibwert Laufrad Schiene Symbol Term Unit Rrvertical load of non-braked track wheels kN Rbvertical load of braked track wheels kN q calculated dynamic pressure N/m2q0limit dynamic pressure when crane is in operation N/m2t time for crane shut-down min v wind velocity m/s W wind load W

28、 = c A q as per DIN EN 1991-1-4 WaBwind load with crane out of opera-tion kN WBwind load with crane in operation kN Z sum of holding forces of equip-ment for protecting the crane against drifting caused by wind kN rolling resistance as per DIN 15019-1, Table 5 friction value track wheel and rail 3 G

29、efahren durch Wind Die auf einen Kran wirkende Windlast ist propor-tional der Windangriffsflche und dem Staudruck des Winds. Dieser steigt mit dem Quadrat der Windgeschwindigkeit, siehe auch Abschnitt 5, Tabelle 1. So betrgt z. B. bei einer Windgeschwin-digkeit von 8 m/s der Staudruck 40 N/m2. Bei e

30、iner Verdoppelung der Windgeschwindigkeit auf 16 m/s steigt der Staudruck bereits auf 160 N/m2an. Daher wird in der Unfallverhtungsvorschrift Kra-ne BGV D 6 30 (6) 1 gefordert: Der Kranfhrer hat dafr zu sorgen, dass dem Wind ausgesetzte Krane nicht ber die vom Kranhersteller festgelegten Grenzen hin

31、aus be-trieben werden sowie rechtzeitig sptestens bei Erreichen der fr den Kran kritischen Windge-schwindigkeit und bei Arbeitsschluss durch die Windsicherung festgelegt werden. Bei welchen Windgeschwindigkeiten Krane auer Betrieb zu setzen und gegen Abtreiben und Kippen zu sichern sind, ist nach DI

32、N 15019-1 zu ermitteln. Dabei erfolgt die Berechnung der Windlasten nach DIN EN 1991-1-4. Unter den gegebenen atmosphrischen Bedingun-gen ist die Windgeschwindigkeit abhngig von der Hhe ber dem Erdboden, und zwar nimmt sie vom Boden ausgehend mit der Hhe zu. Bei der Angabe von Messergebnissen ist da

33、her die Hhe des Messorts mit anzugeben. 3 Risks caused by wind The wind load acting on a crane is proportional to the area exposed to wind and the winds dynamic pressure. The latter increases as a function of the square of wind velocity; see further Section 5, Ta-ble 1. When taking a wind velocity o

34、f 8 m/s as example, the dynamic pressure will amount to 40 N/m2. When the wind velocity increases by 100 % to 16 m/s, the dynamic pressure will reach 160 N/m2already. Therefore, the Accident Prevention Code for Cranes BGV D 6 30 (6) 1 specifies: The crane operator shall ensure that cranes ex-posed t

35、o wind will not be operated beyond the limits fixed by the crane manufacturer, and that the wind protection devices will be applied in due time at least when the wind velocity is reached that is critical for the crane, and at the end of work shift. DIN 15019-1 supplies information about the wind vel

36、ocities requiring shutdown of crane and protec-tion against drifting and tilting. Wind loads are calculated on the basis of DIN EN 1991-1-4. Under the specified atmospheric conditions the wind velocity is dependent on the height above soil level and increases as a function of the height. Therefore,

37、the measuring results shall be given together with statement on the height of measuring location. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 4 VDI 3650 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 4 Berechnung der Sicherheit gegen Abtreiben durch

38、 Wind Nach DIN 15019-1 ist fr alle im Freien arbeiten-den Krane die Sicherheit gegen Abtreiben durch Wind in der statischen Berechnung rechnerisch nachzuweisen. Dieser Nachweis ist fr den Kran in Betrieb mit dem 1,0-fachen Staudruck des Be-triebswinds und fr den Kran auer Betrieb bei Sturm mit den 1

39、,2-fachen Windlasten nach DIN EN 1991-1-4 zu fhren. 4.1 Kran in Betrieb Fr den Lastfall 1 nach DIN 15019-1, Tabelle 2 (Kran in Betrieb mit Wind) ist im Normalfall der Staudruck q = 250 N/m2zu bercksichtigen, der einer Windgeschwindigkeit von km/h72m/s2061 = q,v (1) entspricht. Es wird empfohlen, den

40、 Nachweis der Sicherheit gegen Abtreiben durch Wind fr den Lastfall Kran in Betrieb in folgender Form zu fhren: +brBRRW (2) Bei diesem Nachweis ist zu bercksichtigen: Der Reibwert kann abweichend von DIN 15019-1, Tabelle 5 auch kleiner als 0,14 sein. Aus der Fachliteratur ist bekannt, dass er bei un

41、gnstigen Bedingungen (z. B. nasse Schiene mit Kohlenstaub oder Schiene mit l-film) auf Werte bis zur Hlfte der angegebenen Gre sinken kann. Auch nach den Europanor-men (z. B. DIN EN 13001-2, DIN EN 15011 u. a.) ist der Reibwert = 0,14 als Maximum fr die Rad-Schiene-Situation festgelegt. Wenn die bei

42、den Seiten eines Krans getrennt abgetrieben werden knnen, muss dieser Nach-weis fr jede Seite gesondert gefhrt werden. Es ist zu prfen, fr welche Katz- bzw. Kran-stellungen dieser Nachweis gefhrt werden muss und ob die Hublast bei den Radkrften und bei den Windlasten zu bercksichtigen ist, um den un

43、gnstigsten Fall zu erfassen. Die Windrichtung ist so anzunehmen, dass die Ver-tikallasten der gebremsten Laufrder ein Mini-mum darstellen. Da bei diesem Nachweis davon ausgegangen wird, dass die angetriebenen Laufrder durch die Halte-bremsen der Fahrwerke blockiert werden, sind die Bremsen des Fahrw

44、erks entsprechend zu bemessen und auch nachzuweisen. Auerdem ist es erforder-lich, dass auch bei Gegenwind eine fr den Kran-4 Calculation of safety against drifting caused by wind According to DIN 15019-1 the safety against drift-ing caused by wind shall be arithmetically verified in the static calc

45、ulation for all cranes operating in outdoor locations. This proof shall be demonstrated for the operating crane with 1,0 times the dynamic pressure of operational wind, and for the non-operating crane in case of storm with 1,2 times the wind loads as per DIN EN 1991-1-4. 4.1 Crane in operation For t

46、he load case 1 according to DIN 15019-1, Ta-ble 2 (crane in operation under conditions of wind) the dynamic pressure q = 250 N/m2shall be considered under normal conditions that corresponds to a wind velocity of km/h72m/s2061 = q,v (1) It is recommended to perform the proof of safety against driftin

47、g caused by wind for the load case Crane in operation“ in the following mode: +brBRRW (2) In this proof, the following facts shall be consid-ered: In contrast to DIN 15019-1, Table 5, the friction coefficient may be even smaller than 0,14. It is known from literature that this value may de-crease un

48、der unfavourable conditions (e.g. wet rail with coal dust on surface or rail coated with oil film) to values up to 50 % of specified size. Even the European standards (e.g. DIN EN 13001-2, DIN EN 15011 and others) define the friction coefficient = 0,14 as maximum for the wheel/rail situation. In cas

49、e both sides of a crane may drift sepa-rately, this proof is required separately for each side. It shall be examined for which crane and/or trolley positions this proof is required, and if the lifting load shall be considered in conjunction with wheel forces and wind loads so that the most unfavourable case can be determined. The wind direction shall be assumed so that the ver-tical loads of braked track wheels are