Kranbahnträger: Schweißnähte, Prüfung und Nachweise

Ein Kranbahnträger ist ein Stahlbauteil, das nach EN 1090-2 ausgeführt wird — mit Ausführungsklasse aus der Ausführungsspezifikation, Schweißanweisungen, qualifizierten Schweißern und Schweißaufsicht wie bei jedem anderen Tragwerk. Zwei Dinge unterscheiden ihn: Die Norm führt für die durchgeschweißte Längsnaht zwischen Steg und Obergurt eine eigene Zeile im Umfang der ergänzenden zerstörungsfreien Prüfung, und der Anschluss des Obergurts an den Steg hat im Ermüdungsteil des Eurocode 3 eine eigene Kerbfalltabelle.

Was ein Kranbahnträger ist und wie er sich in die Kranbahn einfügt, steht kurz im Glossar unter Kranbahnträger. Diese Seite behandelt die Ausführung: Naht, Prüfung, Toleranz und Dokumentation.

Tabelle 24 der EN 1090-2:2018+A1:2024 legt den Umfang der ergänzenden zerstörungsfreien Prüfung je Nahtart und Ausführungsklasse fest. Für „voll durchgeschweißte Längsnähte zwischen Steg und Obergurt von Kranbahnträgern“ gilt:

• EXC1: 0 %
• EXC2: 10 %
• EXC3: 20 %
• EXC4: mindestens der Umfang von EXC3 (Fußnote a)

Der Vergleich zeigt das Gewicht dieser Naht: Andere Längsnähte, Nähte an Steifen und als druckbeansprucht festgelegte Nähte stehen in derselben Tabelle bei 0 % in EXC1 und EXC2 und 5 % in EXC3. Mit der Änderung A1:2024 gilt zusätzlich: Für die Stahlkategorien A2 und B2 ist mindestens der Prüfumfang von EXC3 anzusetzen. Als Längsnaht zählt nach Fußnote d jede Naht parallel zur Bauteilachse, alle anderen gelten als Quernähte.

Die Prozentzahl ist kein Anteil je Bauteil, sondern bezieht sich auf ein Prüflos. Nach Abschnitt 12.4.2.3 bilden weitere Nähte nach derselben Schweißanweisung ein fortlaufendes Prüflos, und der Umfang bezieht sich auf die Produktionsnähte über ein rollierendes Jahr. Seit A1:2024 wird jede Naht des Prüfloses mit mindestens 900 mm Länge auf mindestens p % ihrer Länge geprüft, die Prüfstelle zufällig gewählt. Die Auswahl soll Nahtart, Werkstoff, Schweißeinrichtung und die Arbeit der Schweißer möglichst breit abdecken.

Die Prozentsätze sind kein festes Maß für alle Zeit. Belegen die laufenden Prüfungen eines Betriebs über ein Jahr — oder eine elektronische Überwachung der Schweißparameter — gleichbleibend annehmbare Qualität für Nähte eines bestimmten Typs (Stoßart, Werkstoffsorte, Schweißeinrichtung), darf die Schweißaufsicht den Umfang in dieser Werkstatt unter die Werte der Tabelle 24 senken. Voraussetzung ist ein Programm von Produktionsprüfungen im Dreimonatstakt, das umgesetzt und dokumentiert ist. Gerade bei Kranbahnträgern, die ein Betrieb regelmäßig fertigt, ist das ein Grund, Prüfergebnisse je Nahttyp sauber zu führen.

Davor steht die Sichtprüfung: Alle Nähte werden auf ganzer Länge besichtigt. Die Verfahren der ergänzenden Prüfung wählt die Schweißaufsicht, die Prüfung selbst führt nach EN ISO 9712 qualifiziertes Personal aus. Bei den ersten fünf Verbindungen nach einer Schweißanweisung aus einer neuen oder neu eingeführten Verfahrensprüfung verlangt Abschnitt 12.4.2.2 eine Prüfung auf mindestens 900 mm Länge in Bewertungsgruppe B; was die Bewertungsgruppen im Einzelnen bedeuten, erklärt die Seite zu ISO 5817.

Der Ermüdungsteil des Eurocode 3, DIN EN 1993-1-9:2010-12, führt in Tabelle 8.10 die Obergurt-Stegblech-Anschlüsse von Kranbahnträgern. Maßgebend ist dort die Spannungsschwingbreite infolge vertikaler Druckkräfte aus der Radlasteinleitung. Der Kerbfall ist der Bezugswert der Ermüdungsfestigkeit in N/mm² bei 2 Millionen Spannungsspielen. Zur Orientierung:

• Kerbfall 160 — gewalzte I- oder H-Querschnitte; Spannungsschwingbreite im Steg.
• Kerbfall 71 — voll durchgeschweißter T-Stumpfstoß; Spannungsschwingbreite im Steg.
• Kerbfall 36* — nicht voll durchgeschweißter T-Stumpfstoß oder wirksam voll durchgeschweißter T-Stumpfstoß in Übereinstimmung mit EN 1993-1-8; Spannungsschwingbreite in der Schweißnaht.
• Kerbfall 36* — Kehlnähte; Spannungsschwingbreite in der Schweißnaht.
• Gurt aus einem T-Profil: 71 bei voll durchgeschweißtem T-Stumpfstoß, 36* bei nicht voll oder wirksam voll durchgeschweißtem Stoß und bei Kehlnähten.

Für die Werkstatt folgt daraus vor allem eines: Die Nahtart in der Zeichnung ist eine Festlegung der Bemessung. Ein voll durchgeschweißter T-Stumpfstoß nach Detail 2 steht in dieser Tabelle bei Kerbfall 71, eine Kehlnaht bei 36* — wer die Nahtart in der Fertigung ändert, ändert die Grundlage des Nachweises. Nach EN 1090-2:2018 Abschnitt 7.6.2 legt die Ausführungsspezifikation für ermüdungsbeanspruchte Nähte die Annahmekriterien bezogen auf den Kerbfall fest.

Die Bemessung selbst — Lastannahmen, Spannungsschwingbreiten, Nachweis — ist Aufgabe der Tragwerksplanung; die Kerbfälle stehen in DIN EN 1993-1-9. Hintergrund zu Schweißnahtnachweisen als Rechenaufgabe gibt es unter schweissnaht-nachweis.de.

EN 1090-2:2018 führt in Tabelle B.9 eigene Herstelltoleranzen für Kranbahnträger, alle als funktionale Toleranzen. Dazu gehören die Ebenheit des Obergurts im Bereich unter der Schiene (± 1 mm in funktionaler Toleranzklasse 1 und 2 nach EN 1090-2 §11.3.2), die Exzentrizität der Schiene zum Steg und der Versatz am Schienenstoß. Die vollständige Übersicht mit den Montagetoleranzen der Kranbahn steht auf der Seite Kranbahn-Toleranzen; was am Stoß des Trägers selbst zu beachten ist, unter Kranbahnträger-Stoß.

Was die Fertigung eines Kranbahnträgers belegt, folgt aus den allgemeinen Regeln der EN 1090-2:2018 — es ist dieselbe Kette wie bei jedem geschweißten Tragwerk, nur mit mehr Prüfanteil an den Längsnähten:

• Schweißanweisungen (WPS) nach der zutreffenden Norm der Reihe EN ISO 15609; Festlegung und Qualifizierung der Verfahren nach EN ISO 15607 (Abschnitt 7.4.1.1).
• Verfahrensprüfungen (WPQR), die die Schweißanweisung tragen.
• Schweißerprüfungen nach EN ISO 9606-1; die Aufzeichnungen aller Prüfungen sind verfügbar zu halten (Abschnitt 7.4.2.1).
• Schweißaufsicht nach EN ISO 14731 für EXC2, EXC3 und EXC4 (Abschnitt 7.4.3).
• Prüfbescheinigungen nach EN 10204 für die Ausgangsprodukte, Typ nach Tabelle 1 (Abschnitt 5.2).
• Prüfberichte der zerstörungsfreien Prüfung; die Zeit zwischen Nahtende und Prüfbeginn ist im Bericht anzugeben (Tabelle 23, Fußnote a).

Welche Ausführungsklasse gilt und wie sich EN 1090-2 im Kranbau insgesamt auswirkt, erklärt der Beitrag EN 1090-2 im Kranbau.

KranNorm führt die Schweißdokumentation für Betriebe, die Kran- und Hebezeugteile fertigen: Schweißanweisungen nach ISO 15609-1, Verfahrensprüfungen mit Geltungsbereich und Deckungsabgleich gegen die Anweisungen, Schweißerprüfungen nach ISO 9606-1 mit Fristen und Werkstoffnachweise nach EN 10204 mit Bezug zum Bauteil. Prüfpläne und Prüfumfänge werden je Auftrag dokumentiert, die Nachweise lassen sich als PDF oder ZIP ausgeben. Mehr dazu unter Kranbau Doku Software.