Ballast

Beim Ballastieren werden die vorgesehenen Ballastplatten aufgenommen und am Kran montiert. Die genaue Ballastmenge ist Bestandteil des jeweiligen Rüstzustands.| Foto: Wasel

Definition

Ballast bezeichnet zusätzliche Masse, die an einem Kran angebracht wird, um dessen Standsicherheit und Tragfähigkeit zu erhöhen. Er wirkt als Gegengewicht zu der Last, die der Kran am Ausleger hebt.

Vereinfacht gesagt: Hängt auf der einen Seite des Krans eine schwere Last, muss auf der anderen Seite genügend Gewicht vorhanden sein, damit der Kran nicht in Richtung der Last kippt. Dieses Gewicht ist der Ballast.

Kurz erklärt

Ein Kran hebt eine Last meist nicht unmittelbar über seiner Mitte, sondern in einer bestimmten Entfernung vom Drehpunkt. Diese Entfernung wird als Ausladung bezeichnet. Je größer die Ausladung ist, desto stärker versucht die Last, den Kran nach vorn zu kippen.

Der Ballast sitzt deshalb auf der gegenüberliegenden Seite des Krans. Durch sein Gewicht erzeugt er ein Gegenmoment, das dem Kippmoment der Last entgegenwirkt.

Man kann sich das Prinzip wie bei einer Wippe vorstellen: Nicht nur das Gewicht auf beiden Seiten ist entscheidend, sondern auch dessen Abstand zum Drehpunkt. Ein Gewicht, das weiter vom Drehpunkt entfernt angeordnet ist, wirkt stärker als dasselbe Gewicht in unmittelbarer Nähe des Drehpunkts.

Für einen Kran bedeutet das: Seine Tragfähigkeit hängt nicht allein davon ab, wie viele Tonnen Ballast montiert sind. Ebenso wichtig sind die Position des Ballasts, die Ausladung der Last, die Auslegerlänge, die Abstützbasis und der gesamte Rüstzustand des Krans.

Warum benötigt ein Kran Ballast?

Beim Heben wirken mehrere Kräfte und Gewichte zusammen:

• das Gewicht der Last,
• das Gewicht von Hakenflasche und Anschlagmitteln,
• das Eigengewicht des Auslegers,
• das Gewicht des Kranoberwagens,
• das Gewicht des Unterwagens beziehungsweise der Raupenfahrwerke,
• der montierte Ballast.

Die Last und Teile des Auslegers erzeugen ein Moment in Richtung der Last. Ballast, Eigengewicht und Abstützung müssen diesem Moment ausreichend entgegenwirken.

Ohne genügend Ballast könnte ein Kran bereits bei einer vergleichsweise kleinen Last seine Standsicherheit verlieren. Mit einer geeigneten Ballastierung kann er schwerere Lasten oder Lasten bei größeren Ausladungen heben.

Merksatz: Ballast macht einen Kran nicht grundsätzlich „stärker“. Er ermöglicht bestimmte Tragfähigkeiten innerhalb eines genau festgelegten Rüstzustands.

Ballast und Gegengewicht – ist das dasselbe?

Im alltäglichen Sprachgebrauch der Kranbranche werden die Begriffe Ballast und Gegengewicht häufig gleichbedeutend verwendet. Technisch beschreibt das Gegengewicht vor allem seine Funktion: Es wirkt den kippenden Kräften entgegen.

Der Begriff Ballast wird häufig für die einzelnen Ballastplatten, Ballastblöcke oder kompletten Ballastpakete verwendet, aus denen das Gegengewicht des Krans zusammengesetzt wird.

Je nach Kranbauart kann sich Ballast an unterschiedlichen Stellen befinden und verschiedene Aufgaben übernehmen. Deshalb wird unter anderem zwischen Oberwagenballast, Zentralballast und Derrickballast unterschieden.

Oberwagenballast bei Mobilkranen

Bei einem Mobilkran befindet sich der Ballast in der Regel am hinteren Teil des drehbaren Oberwagens. Wird der Oberwagen geschwenkt, bewegt sich der Ballast mit ihm.

Der Ballast besteht meist aus mehreren geformten Stahl- oder Gussplatten. Diese werden passend zum vorgesehenen Kraneinsatz zusammengestellt und am Oberwagen aufgenommen.

Kleinere Mobilkrane können einen Teil ihres Ballasts auf öffentlichen Straßen mitführen. Bei größeren Kranen muss ein erheblicher Teil des Ballasts auf zusätzlichen Lastkraftwagen oder Tiefladern zur Baustelle transportiert werden.

Viele moderne Mobilkrane können ihre Ballastplatten mit einer hydraulischen Ballastiervorrichtung selbst vom Transportfahrzeug aufnehmen. Bei anderen Kranen oder Ballastkonfigurationen wird ein Hilfskran benötigt.

Teilballast und Vollballast

Ein Kran muss nicht bei jedem Einsatz mit der maximal möglichen Ballastmenge aufgebaut werden. Abhängig von der zu hebenden Last, der Ausladung, der Auslegerkonfiguration und den Platzverhältnissen kann eine geringere Ballastierung ausreichen.

Man spricht deshalb häufig von:

• Teilballast: Es wird nur ein Teil der verfügbaren Ballastplatten montiert.
• Vollballast: Der Kran wird mit der für diese Konfiguration maximal vorgesehenen Ballastmenge ausgerüstet.

Eine geringere Ballastmenge kann Vorteile haben. Es werden weniger Transportfahrzeuge benötigt, die Rüstzeit kann sinken und der Platzbedarf hinter dem Kran wird möglicherweise kleiner.

Allerdings darf die Ballastmenge nicht nach Gefühl gewählt werden. Für jede zulässige Ballastierung gelten eigene Traglasttabellen beziehungsweise elektronisch hinterlegte Tragfähigkeiten.

Der Ballastradius

Neben dem Gewicht des Ballasts ist sein Abstand zur Drehachse entscheidend. Dieser Abstand wird als Ballastradius bezeichnet.

Je weiter der Ballast nach hinten auslädt, desto größer ist grundsätzlich sein stabilisierendes Moment. Dadurch kann unter bestimmten Bedingungen mit derselben Ballastmasse eine höhere Tragfähigkeit erreicht werden.

Ein großer Ballastradius benötigt jedoch Platz. Beim Schwenken beschreibt der hintere Teil des Oberwagens einen Kreis um den Kran. In engen Baustellen, Industrieanlagen oder innerstädtischen Bereichen kann dieser Schwenkbereich eingeschränkt sein.

Moderne Krane besitzen deshalb teilweise verstellbare Ballastradien. Der Ballast kann abhängig vom Rüstzustand und von den Platzverhältnissen näher an den Kran herangeführt oder weiter nach hinten ausgefahren werden.

Ballast bei Raupenkranen

Bei Raupenkranen kann sich der Ballast auf mehrere Bereiche verteilen. Neben dem Ballast am Oberwagen kommt häufig zusätzlicher Ballast am Unterwagen beziehungsweise an den Raupenfahrwerken zum Einsatz.

Oberwagenballast

Der Oberwagenballast befindet sich am hinteren Teil des drehbaren Oberwagens. Er übernimmt dieselbe grundlegende Aufgabe wie bei einem Mobilkran: Er erzeugt ein Gegenmoment zur gehobenen Last.

Zentralballast

Der Zentralballast wird im Bereich des Raupenunterwagens angeordnet. Er erhöht das Eigengewicht des Unterwagens und trägt dazu bei, den Schwerpunkt des gesamten Krans niedrig zu halten.

Je nach Kranmodell werden die Ballastplatten mittig am Unterwagen oder seitlich an den Raupenträgern montiert.

Raupenballast

Als Raupenballast werden Ballastgewichte bezeichnet, die unmittelbar an oder auf den Raupenträgern angeordnet sind. Sie vergrößern die stabilisierende Masse im unteren Bereich des Krans.

Die genaue Bezeichnung und Anordnung unterscheidet sich je nach Hersteller und Kranmodell.

Derrickballast und Superlift-Systeme

Große Gittermast- und Raupenkrane arbeiten häufig mit einem Derrickausleger. Dieser ist auf der Rückseite des Krans angeordnet und über Abspannungen mit dem Hauptauslegersystem verbunden.

Am Derrickausleger kann zusätzlicher Ballast wirken. Durch den vergleichsweise großen Abstand zur Drehachse entsteht ein besonders großes Gegenmoment. Dadurch kann der Kran sehr schwere Lasten oder Lasten bei großen Ausladungen heben.

Je nach System wird der Derrickballast unterschiedlich ausgeführt:

• als am Kran befestigtes Ballastpaket,
• als schwebender Ballast,
• auf einer Ballastpalette,
• auf einem Ballastwagen,
• auf einem separat verfahrbaren Transportmodul.

Hersteller verwenden für solche Systeme unterschiedliche Bezeichnungen, beispielsweise Derrickballast, Schwebeballast, Superlift-Ballast oder Zusatzballast.

Schwebeballast

Beim Schwebeballast befindet sich das Ballastpaket während des Hubvorgangs nicht dauerhaft auf dem Boden. Es wird über das Derrick- oder Ballastsystem des Krans angehoben und schwebt in geringer Höhe über dem Untergrund.

Damit der Schwebeballast seine Wirkung entfalten kann, muss er in der vorgesehenen Position angehoben sein. Solange die Ballastpalette vollständig auf dem Boden steht, wirkt ihre Masse nicht in vollem Umfang als Gegengewicht des Krans.

Der Abstand zwischen Ballast und Kran kann bei modernen Systemen teilweise hydraulisch verändert werden. Dadurch lässt sich der Ballastradius an unterschiedliche Lastfälle und Platzverhältnisse anpassen.

Der Bereich unter und um den Schwebeballast muss frei bleiben. Beim Schwenken bewegt sich das gesamte Ballastpaket um den Kran und benötigt eine entsprechend vorbereitete Fläche.

Ballastwagen

Ein Ballastwagen trägt den zusätzlichen Ballast auf einem eigenen Fahrwerk. Er ist über das Derrick- oder Superlift-System mit dem Kran verbunden und bewegt sich beim Schwenken mit.

Der Ballastwagen muss einer genau festgelegten Kreisbahn folgen. Dafür wird ausreichend Platz hinter dem Kran benötigt. Außerdem muss der Untergrund entlang der gesamten Fahrspur tragfähig, eben und frei von Hindernissen sein.

Ein Ballastwagen kann besonders bei schweren Hüben und wechselnden Kranpositionen von Vorteil sein. Das Ballastpaket muss nicht nach jedem Hub vollständig abgebaut und an anderer Stelle neu zusammengesetzt werden.

Ballast auf SPMT

Bei sehr großen Kranen kann der Derrickballast auch auf einem Self-Propelled Modular Transporter, kurz SPMT, angeordnet werden.

Das selbstfahrende Transportmodul trägt das Ballastpaket und folgt dem Kran während des Schwenkens oder bei einem Positionswechsel. Durch die einzeln lenkbaren Achslinien kann das Modul gezielt gesteuert werden.

Eine solche Lösung kann flexibler sein als ein klassischer Ballastwagen. Sie erfordert jedoch eine genaue Abstimmung zwischen Kranführer, SPMT-Bediener, Einweiser und Hubleitung. Die Bewegungen von Kran und Ballastträger müssen jederzeit miteinander koordiniert sein.

Wie wird die erforderliche Ballastmenge bestimmt?

Die erforderliche Ballastierung ergibt sich aus der Traglasttabelle beziehungsweise aus dem Lastmomentbegrenzungssystem des jeweiligen Krans.

Zu den maßgeblichen Angaben gehören unter anderem:

• Kraneinsatz und Kranmodell,
• Ballastmenge,
• Ballastposition oder Ballastradius,
• Auslegerart und Auslegerlänge,
• Ausladung,
• Stellung des Auslegers,
• Abstützbasis oder Raupenspur,
• Schwenkbereich,
• Gewicht der Last,
• Gewicht von Hakenflasche und Anschlagmitteln,
• gegebenenfalls Windverhältnisse und zulässige Windgeschwindigkeit.

Der Kranführer stellt den tatsächlichen Rüstzustand im Steuerungs- und Sicherheitssystem des Krans ein. Moderne Systeme erfassen einzelne Konfigurationen teilweise automatisch oder überwachen, ob die eingegebene Ballastierung zum gewählten Lastfall passt.

Die zulässige Tragfähigkeit gilt immer nur für den angegebenen Rüstzustand. Wird beispielsweise weniger Ballast montiert, ein anderer Ballastradius eingestellt oder die Abstützbasis verändert, gilt eine andere Traglasttabelle.

Warum ist mehr Ballast nicht automatisch besser?

Der naheliegende Gedanke lautet: Je mehr Gegengewicht ein Kran erhält, desto sicherer steht er. So einfach ist es jedoch nicht.

Ballast erhöht die Gesamtmasse des Krans und damit auch die Belastung von Abstützungen, Raupenfahrwerken und Untergrund. Eine höhere Ballastierung kann folglich zu größeren Stützkräften und höheren Bodenpressungen führen.

Außerdem kann eine nicht vorgesehene Ballastkonfiguration das Verhalten des Krans verändern. Wird der Ausleger ohne Last stark aufgerichtet, kann ein hoher Ballastanteil ein Moment in die entgegengesetzte Richtung erzeugen. Auch dieser sogenannte rückwärtige Lastfall muss bei der Konstruktion und in den Traglasttabellen berücksichtigt werden.

Ballast darf deshalb nur in den vom Hersteller vorgesehenen Mengen, Kombinationen und Positionen verwendet werden.

Wichtig: Ballast ist kein frei wählbarer Sicherheitszuschlag. Er ist Bestandteil eines exakt berechneten Kranrüstzustands.

Ballast und Abstützung

Bei einem Mobilkran wirken Ballast und Abstützung zusammen. Der Ballast erzeugt das erforderliche Gegenmoment. Die Abstützungen übertragen die Kräfte des Krans in den Untergrund und vergrößern seine wirksame Standfläche.

Die Ballastierung allein kann eine zu kleine oder falsch eingerichtete Abstützbasis nicht ausgleichen. Ebenso wenig ersetzt eine vollständig ausgefahrene Abstützung den erforderlichen Ballast.

Je nach Stellung des Oberwagens verteilt sich die Belastung unterschiedlich auf die einzelnen Stützen. Befindet sich eine schwere Last beispielsweise seitlich oder über einer Ecke des Krans, können einzelne Stützen besonders stark belastet werden.

Mit zunehmender Ballastmenge steigt regelmäßig auch das Eigengewicht, das über die Stützen in den Untergrund eingeleitet werden muss. Bei der Einsatzplanung müssen daher nicht nur die Tragfähigkeit des Krans, sondern ebenso Stützkraft, Bodendruck und Tragfähigkeit des Untergrunds betrachtet werden.

Transport des Ballasts

Bei größeren Mobil- und Raupenkranen bildet der Ballast einen erheblichen Teil des gesamten Transportaufwands.

Während der Kran selbst möglichst innerhalb zulässiger Achslasten zur Baustelle fährt, werden Ballastplatten, Auslegerteile, Hakenflaschen, Abstützplatten und weitere Ausrüstung auf zusätzlichen Fahrzeugen transportiert.

Je nach Krangröße können für den Ballast mehrere Lastkraftwagen oder Schwertransportfahrzeuge erforderlich sein. Bei großen Raupenkranen erreicht die gesamte Ballastmenge mehrere hundert Tonnen.

Die Einsatzplanung muss deshalb unter anderem klären:

• welche Ballastmenge für den vorgesehenen Hub benötigt wird,
• wie viele Transportfahrzeuge erforderlich sind,
• wo die Ballastplatten zwischengelagert werden,
• wie sie abgeladen und montiert werden,
• ob der Kran sich selbst ballastieren kann,
• ob ein Hilfskran benötigt wird,
• ob genügend Fläche für Transportfahrzeuge und Ballast vorhanden ist.

Das Ballastieren eines Krans

Als Ballastieren wird das Aufnehmen, Zusammensetzen und Montieren der Ballastgewichte bezeichnet.

Die Ballastplatten werden in einer festgelegten Reihenfolge gestapelt und miteinander beziehungsweise mit dem Kran verbunden. Form, Aufnahmevorrichtungen und Verriegelungen sind auf das jeweilige Kransystem abgestimmt.

Vor dem Kranbetrieb muss sichergestellt sein, dass:

• die richtige Ballastmenge montiert ist,
• die vorgesehenen Ballastplatten verwendet wurden,
• alle Platten korrekt aufeinanderliegen,
• Bolzen, Haken und Verriegelungen ordnungsgemäß geschlossen sind,
• die Ballastkonfiguration im Kransystem richtig eingestellt ist,
• der erforderliche Schwenkbereich frei ist.

Unsachgemäß montierter oder falsch eingegebener Ballast kann die Standsicherheit und die Funktion der Lastmomentbegrenzung beeinträchtigen.

Ballast und Baustellenfläche

Ballast beansprucht nicht nur beim Transport und bei der Montage Platz. Auch während des Kraneinsatzes beeinflusst er die benötigte Baustellenfläche.

Der hintere Schwenkradius des Oberwagens muss von Gebäuden, Fahrzeugen, Materialstapeln und Personen freigehalten werden. Bei Derrickballast, Schwebeballast oder Ballastwagen kann der erforderliche Bewegungsraum erheblich größer sein als die eigentliche Kranstellfläche.

Bei der Kranplanung muss deshalb der gesamte Schwenkbereich betrachtet werden – nicht nur der Platz vor dem Kran, an dem die Last aufgenommen oder abgesetzt wird.

Ballast in der Praxis

Welche Ballastierung wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist, hängt vom konkreten Einsatz ab.

Für einen kurzen Hub mit geringer Ausladung kann Teilballast genügen. Bei einem schweren Maschinenhub in großer Entfernung zum Kran wird möglicherweise Vollballast benötigt. Sehr schwere Bauteile, lange Gittermastausleger oder große Windkraftanlagen können zusätzliche Derrick- und Superlift-Systeme erforderlich machen.

Die richtige Ballastierung ist deshalb ein wesentlicher Bestandteil der Kran- und Einsatzplanung. Sie beeinflusst:

• die erreichbare Tragfähigkeit,
• die erforderliche Stellfläche,
• die Stützkräfte und Bodenbelastung,
• die Zahl der Transportfahrzeuge,
• den Aufwand für Auf- und Abbau,
• die Einsatzkosten.

Zusammenfassung

Ballast ist das zusätzliche Gewicht, das an einem Kran angebracht wird, um ein Gegenmoment zur gehobenen Last zu erzeugen. Er ist damit ein wesentlicher Bestandteil der Standsicherheit und der Tragfähigkeit eines Krans.

Entscheidend ist jedoch nicht allein die Zahl der montierten Tonnen. Die Wirkung des Ballasts hängt ebenso von seinem Abstand zur Drehachse, von der Ausladung der Last, vom Auslegersystem, von der Abstützbasis und vom gesamten Rüstzustand ab.

Bei Mobilkranen befindet sich der Ballast überwiegend am Oberwagen. Raupenkrane können zusätzlich mit Zentral-, Raupen-, Derrick- oder Superlift-Ballast ausgerüstet werden. Bei Großkranen kommen außerdem Schwebeballast, Ballastwagen oder SPMT als Ballastträger zum Einsatz.

Die jeweils zulässige Ballastierung wird vom Hersteller festgelegt und ist Bestandteil der entsprechenden Traglasttabelle. Mehr Ballast ist daher nicht automatisch besser: Er erhöht auch das Eigengewicht, die Stützkräfte und die Belastung des Untergrunds.

Verknüpfte Begriffe:
Mobilkran · Raupenkran · Derrickausleger · Hakenflasche · Stützkraft · Bodendruck · SPMT