Stabilitätsnachweis für komplexe Blech- und Rohrkonstruktionen

Ein wesentliches Ziel bei der Entwicklung der Geräte im Kranbau liegt in der stetigen Gewichtsoptimierung der Stahlbaukomponenten. Da bei der Liebherr MCCtec GmbH in erster Linie Schweißkonstruktionen aus Blechen und Rohren eingesetzt werden, kommt dem Thema des Stabilitätsnachweises zunehmend eine zentrale Rolle zu. Ein Großteil der im Kranbau zu verwendenden Normen und Bauvorschriften beruht auf Nennspannungskonzepten nach Elastizitätstheorie und deckt Stabilitätsprobleme nur unzureichend ab. Dementgegen werden die Berechnungen in der Praxis zunehmend an immer komplexeren Finite-Elemente-Modellen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser relativ exakten Berechnungsmethode stehen dabei im Widerspruch zu den konservativen Sicherheitskonzepten der Vorschriften. Der Berechnungsingenieur ist somit gefordert, ein hohes Maß an Kreativität bei der Interpretation und Beurteilung der Ergebnisse aufzubringen.
Dieser Artikel geht zunächst kurz auf die theoretischen Grundlagen des Themas Stabilität ein. Anschließend wird die aktuelle Normensituation erörtert. Auf dieser Grundlage wird das aktuell bei der Liebherr MCCtec GmbH verwendete Berechnungskonzept vorgestellt. Zentrales Augenmerk wird dabei auf das Thema Imperfektionen gelegt. Anhand von zwei aktuellen Beispielen, dem Schwerlastkran CAL 64000 und dem Tiefseekran RL-K 7500, wird der vorgestellte Berechnungsansatz veranschaulicht. Abschließend werden noch offene Fragestellungen und ein Ausblick auf weitere Vorhaben zu diesem Thema behandelt.

Stability proof for complex sheet metal- and tube constructions.
To be competitive on the international market, weight optimization is one of the main objectives in engineering. As Liebherr MCCtec GmbH mainly uses welded sheet metal- and tube constructions, there has to be a large focus on the proof of stability. A huge number of actual rules and regulations in the crane industry are based on nominal stress concepts. On the other hand, finite element method is a widely used method in the design and analysis of cranes. Using the very exact results of this method within these conservative safety concepts leads to uneconomic design. Therefore, creativity in the interpretation of results is required.
In a first step, the theoretical background of stability issues will be covered in this paper. Subsequently the actual situation regarding rules and regulations is discussed. Based on that discussion, the actual approach in Liebherr MCCtec GmbH will be explained. A special attention is given to the issue of dealing with imperfections. By means of two examples the Liebherr MCCtec GmbH approach will be illustrated. Concluding, open issues and ongoing tasks will be examined.