Beanspruchungsgerechte Lastverteilung – eine oft unterschätzte Voraussetzung für einen sicheren Transport
Die folgenden Beispiele stammen aus unterschiedlichen Transporten im Hafen. Obwohl die Aufnahmen teilweise mehrere Jahre alt sind, zeigen sie ein Problem, das bis heute regelmäßig zu Schäden an Ladung und Verkehrsträgern führt.
Bei der Planung eines Transports richtet sich der Blick häufig auf Zurrmittel, Ketten oder andere Einrichtungen der Ladungssicherung. Mindestens ebenso wichtig ist jedoch die Frage, wie die auftretenden Lasten überhaupt in den Verkehrsträger eingeleitet werden.
Gerade schwere Güter mit kleinen Aufstandsflächen stellen hierbei besondere Anforderungen an die Stauung und Lastverteilung:
Abbildung 1 [Marc Sommerfeld]
Wenn eine schwere Ladung, wie in Abbildung 1 dargestellt, auf einem Lkw angeliefert wird, fallen die vergleichsweise kleinen Aufstandsflächen unmittelbar ins Auge. Über diese Füße wird das gesamte Gewicht der Ladung in den Verkehrsträger eingeleitet.
Bereits unter statischer Belastung können dadurch hohe Flächenpressungen entstehen. Während des Transports wirken zusätzlich dynamische Belastungen, beispielsweise durch Brems-, Beschleunigungs- oder Lenkvorgänge. Diese können die Belastung einzelner Aufstandsflächen nochmals deutlich erhöhen.
Abbildungen 2 bis 4 [Marc Sommerfeld]
Die Detailaufnahmen zeigen, dass die Aufstandsflächen bereits unter dem Eigengewicht der Ladung deutliche Eindrückungen in der Ladeplattform verursachen.
Dass es sich hierbei um einen Rolltrailer für RoRo-Verkehre handelt, ist für die grundsätzliche Fragestellung von untergeordneter Bedeutung. Vergleichbare Belastungen treten ebenso auf Ladeflächen von Lkw, Eisenbahnwagen, Wechselbehältern oder Containern auf. Jeder Verkehrsträger besitzt konstruktionsbedingte Belastungsgrenzen, die bei der Stauplanung berücksichtigt werden müssen.
Abbildungen 5 bis 7 [Marc Sommerfeld]
Auch die in den Abbildungen 5 bis 7 gezeigte Ladung weist mit rund 45 Tonnen (pro Stück) ein erhebliches Gewicht auf. Anders als im vorherigen Beispiel wird die zulässige statische Belastung des Rolltrailers nach den vorliegenden Informationen jedoch noch eingehalten.
Gleichwohl konzentriert sich die Last auch hier auf vergleichsweise kleine Aufstandsflächen. Durch eine geeignete Lastverteilung könnte sie gezielt auf größere Flächen oder unmittelbar in tragende Bauteile des Rolltrailers eingeleitet werden. Dadurch würden sowohl die Ladefläche als auch der Verkehrsträger insgesamt deutlich geringer beansprucht.
Dynamische Belastungen werden häufig unterschätzt
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Wird die hier gezeigte Ladung nach rechts beschleunigt, dann … |
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… entsteht ein Drehmoment um den nicht zusätzlich belasteten Fuß |
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In der Berechnung geht man sehr einfach vor: Teilt man das Drehmoment durch die Breite zwischen den Aufstandsfüßen, dann erhält man die in diesem Punkt nach unten wirkende zusätzliche dynamische Last |
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Ist die Summe aus statischer Last und zusätzlicher dynamischer Last zu groß für die Ladefläche, dann bricht diese ein. |
Abbildungen 8 bis 11 [Skizzen]
Während der Fahrt wird die Ladung beim Bremsen, Beschleunigen oder in Kurven zusätzlich belastet. Dabei wirkt eine zusätzliche Belastung stärker auf einzelne Aufstandsflächen. Ein Fuß drückt dann stärker auf die Ladefläche als im Stand. Je höher der Schwerpunkt der Ladung liegt und je näher die Aufstandsflächen beieinanderliegen, desto größer kann dieser Effekt sein. Wird die Belastung an einer Stelle zu groß, kann die Ladefläche nachgeben oder beschädigt werden. Eine genauere technische Erklärung finden Sie am Ende des Artikels.
Wie lässt sich die Lastverteilung verbessern?
Die Abbildungen 12 bis 14 zeigen ein gelungenes Beispiel für eine beanspruchungsgerechte Lastverteilung.
Abbildungen 12 bis 14 [Marc Sommerfeld]
Durch eine ausreichend dimensionierte Unterkonstruktion werden die Lasten nicht mehr punktuell eingeleitet, sondern auf eine deutlich größere Fläche verteilt. Gleichzeitig erfolgt die Lastabtragung gezielt in tragfähige Bereiche des Verkehrsträgers.
Eine solche Lastverteilung schützt nicht nur die Ladefläche vor Überbeanspruchung. Sie reduziert auch die Beanspruchung der transportierten Ware selbst und schafft eine tragfähige Grundlage für die anschließende Ladungssicherung.
Wird eine Unterkonstruktion oder Ladefläche durch die eingeleiteten Kräfte beschädigt oder gibt sie nach, verliert zwangsläufig auch die Ladungssicherung ihre Wirksamkeit. Eine wirksame Ladungssicherung setzt deshalb immer eine beanspruchungsgerechte Stauung voraus.
Fazit
Die gezeigten Beispiele machen deutlich, dass ein sicherer Transport nicht erst mit der Ladungssicherung beginnt.
Bereits bei der Stauung muss sichergestellt werden, dass statische und dynamische Lasten beanspruchungsgerecht in den Verkehrsträger eingeleitet werden. Nur so können Ladefläche und Unterkonstruktion diesen während des Transports auftretenden Belastungen dauerhaft standhalten.
Erst auf dieser Grundlage kann die Ladungssicherung ihre Aufgabe erfüllen.
Ein sicherer Transport setzt voraus, dass die Ware zunächst beanspruchungsgerecht verpackt oder als geeignete Ladeeinheit bereitgestellt wird. Anschließend müssen die Lasten durch eine geeignete Stauung sicher in den Verkehrsträger eingeleitet werden. Erst auf dieser Grundlage kann die Ladungssicherung die während des Transports auftretenden Kräfte aufnehmen.
Die drei Elemente Verpackung bzw. Ladeeinheit, Stauung und Ladungssicherung sind deshalb nicht unabhängig voneinander zu betrachten. Sie bilden gemeinsam das Sicherungskonzept eines Transports. Jeder dieser Bausteine muss für die beim Transport auftretenden Beanspruchungen geeignet ausgelegt und auf die übrigen abgestimmt sein.
Ihre Ladungssicherungskolumnisten
Begriffserklärung:
Statische Last bezeichnet die Belastung, die allein durch das Gewicht der stehenden Ladung entsteht.
Dynamische Last bezeichnet zusätzliche Belastungen, die während der Fahrt entstehen, zum Beispiel beim Bremsen, Beschleunigen oder in Kurven.
Drehmoment beschreibt vereinfacht die Dreh- oder Kippwirkung einer Kraft. Bei einer Ladung kann dadurch eine Aufstandsfläche stärker und eine andere weniger belastet werden.
Technische Erklärung zu den dynamischen Belastungen:
Während eines Transports wirken auf die Ladung Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung. Die daraus entstehenden Kräfte greifen vereinfacht betrachtet im Schwerpunkt der Ladung an. Abbildung 8 [Skizze]
Bei einer seitlichen Beschleunigung wirkt daher eine horizontale Kraft in Höhe des Schwerpunkts. Da diese Kraft oberhalb der Aufstandsfläche angreift, entsteht ein Drehmoment. Abbildung 9 [Skizze]
Für die weitere Betrachtung wird einer der beiden äußeren Fußpunkte als Drehpunkt angenommen. Das Drehmoment führt dazu, dass der gegenüberliegende Fuß zusätzlich nach unten belastet wird. Aus dem Drehmoment und dem Abstand zwischen den beiden Füßen lässt sich bestimmen, wie groß die zusätzliche Belastung ist. Abbildung 10 [Skizze]
Diese zusätzliche Belastung wirkt zusätzlich zu der dort bereits vorhandenen statischen Last durch das Eigengewicht. Sie entsteht erst infolge der während des Transports auftretenden Beschleunigung. Wir sprechen deshalb von einer dynamischen Bodenlast. Am als Drehpunkt angenommenen Fuß verbleibt in dieser vereinfachten Betrachtung die statische Bodenlast. Abbildung 11 [Skizze]
Übersteigt die Summe aus statischer und dynamischer Bodenlast die zulässige Belastung der Ladefläche, kann diese nachgeben oder im ungünstigsten Fall versagen.
Gerade bei schweren Gütern mit kleinen Aufstandsflächen müssen deshalb neben dem Eigengewicht der Ladung auch die während des Transports zu erwartenden dynamischen Bodenlasten bei der Stauplanung berücksichtigt werden.
Anmerkung:
Die Abbildungen dieses Foto des Monats zeigen darüber hinaus weitere Aspekte der Ladungssicherung, beispielsweise bei der Führung der Zurrgurte und der Auswahl der eingesetzten Ketten. Diese werden in diesem Foto des Monats nicht näher betrachtet, da hier die Stauung und Lastverteilung im Mittelpunkt stehen.
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