Einsatzmöglichkeit und Wirtschaftlichkeitsgrenze für die Verwendung von Absetzkippern und Containern im Erdbau

80 Pages·1977·2.527 MB·German

by  Prof. Dipl.-Ing. Wolfgang Hintz, Prof. Dr.-Ing. Helmut Strehl (auth.)

FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN -WESTF ALEN
Nr. 2643 IF achgruppe Bau/Steine IErden
Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz KUhn
yom Minister fUr Wissenschaft und Forschung Johannes Rau
Prof. Dipl. - Ing. Wolfgang Hintz
Prof. Dr. - Ing. Helmut Strehl
Fachhochschule Aachen
Einsatzmoglichkeit
und Wirtschaftlichkeitsgrenze fur die
Verwendung von Absetzkippern
und C ontainern im Erdbau
WESTDEUTSCHER VERLAG 1977
CIP-KurztitelauCn&h.a dar Deutachan Bibliothek
Hintz, lIo1C6ane;
Ein&.tz.~glichkett und lIirtschaCtlichkeits
grenze CUr die Vervendung von Abeetzkippern
und Conteinern tm Erdbau / VolCgeng Hintz:
Hel~t Strehl. - 1. AuCl. - Opleden' lIeat_
deutscher Verleg, 1977.
(FOT&chung&berichte dea Lande& Hordrhein_
lIeatCalen; Hr. 264) I Fachgruppe 8au, Steine,
Erden)
ISBN 978+53J.02&43·S ISBN 978·3·322·88593-7 (eBook)
00110.1007/978·3-322-88593-7
liE, Strehl, Helmut:
© 1977 by Westdeutscher Verlag GmbH Opiaden
Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag
Inhalts verzeichnis
1. Vorbemerkungen 5
2. Fur den Erdbau geeignete Containersysteme 6
2.1 Absetzkipper 6
2.1.1 Aufbau des Systems 6
2.1. 2 Arbeits ablauf 8
2.1. 3 Container fUr Absetzkipper 9
2.1.4 Gebrauchliche Kombinationen von 10
LKW und Absetzkippern
2.2 Abgleit- bzw. Abrollkipper 13
2.2.1 Aufbau des Systems 13
2.2.1.1 Abgleitkipper mit Kipprahmen und 13
Seilwinde
2.2.1.2 Abrollkipper mit knickbarem Kipprahmen 14
2.2.2 Arbei ts ablauf 14
2.2.2.1 Abgleitkipper mit Kipprahmen 14
und Seilwinden
2.2.2.2 Abgleitkipper mit knickbarem Kipprahmen 15
2.2.3 Container fUr Abgleit bzw. Abrollkipper 16
2.2.4 Gebrauchliche Kombinationen von 17
LKW und Abgleitkippern
3. Kostenermittlung 20
3.1 Grundlagen 20
3.2 Zeitabhangige Kosten 20
3.3 Betriebs abhangige Kos ten 23
- 4 -
3.4 Zusammenstellung der Kosten 25
4. Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen 26
LKW mit Dreiseitenkippeinrichtung
und LKW mit Containereinrichtung
im Erdbau
4.1 Allgemeines 26
4.2 Ergebnisse der Arbeits zeits tudien 27
4.3 Trans portleis tung 28
4.4 Trans portkos ten 32
5. Ergebnisse des Wirtschaftlichkeitsvergleichs 42
Literaturverzeichnis 44
Verzeichnis der Tabellen im Text 45
Verzeichnis der Abbildungen 46
Abbildungen 1 bis 21 47
Anhang:
Verzeichnis der Tabellen und Abbildungen 60
im Anhang
Tabellen 2a bis 18a 61
Abbildungen 1a bis 5a 76
5 -
1. Vorbemerkungen
Der Einsatz von Containern im Guterverkehr hat in den letzten 10
Jahren stark zugenommen. Das gilt fUr den Gutertransport auf der
Stral3e ebenso wie fUr den Transport von Giitern auf Schienen, auf
dem Wasser und in der Luft.
Durch die EinfUhrung von genormten Containern wird neben einer Ver
besserung der Transportsysteme insbesondere eine Optimierung der
Lade- und Umladevorgange sowie des tlbergangs zwischen verschiede
nen Transportsystemen angestrebt. Der Transport mit Hilfe von Con
tainern hat inzwischen in nahezu aIle Bereiche der Industrie und Pro
duktion Eingang gefunden.
SpezieIl im Erdbau werden Container jedoch noch verhaltnismal3ig sel
ten eingesetzt, obwohl die fUr den Transport von Schuttgiitern, Mull
und Bauschutt entwickelten Containersysteme sich unter gewissen Be
dingungen auch hierfUr geradezu anbieten. Durch die Trennbarkeit von
Fahrzeug und Transportgefal3 ist es moglich, eine auf die speziellen
Verhaltnisse der Baustellen abgestimmte Anzahl von Transportgefal3en
zwischen Belade- und Entladestelle verkehren zu lassen und die Stand
zeit der Fahrzeuge auf ein Minimum zu reduzieren. Wahrend ein Con
tainer auf der Baustelle beladen wird, kann das Fahrzeug einen ande
ren zur Entladestelle transportieren. Die Standzeiten ublicher Erdtrans
portfahrzeuge beeinflussen erheblich die Kostenstruktur von Erd- und
Kanalbaustellen, insbesondere bei kleineren Baumal3nahmen, schwer
losbaren Bodenarten oder schwierigen Baustellenbedingungen.
Durch die vorliegende Untersuchung sollen die Wirtschaftlichkeitsgren
zen fUr den Einsatz von Containern im Erdbau ermittelt und damit
Moglichkeiten fUr die Rationalisierung spezieIl von kleineren Erdbau
stellen aufgezeigt werden. Besonders bei kleineren Erdbaustellen ent
fallt ein erheblicher Anteil der Baukosten auf Transportvorgange, so
dal3 es nicht nur aus der Sicht von Bauauftraggeber sowie Bauunter
nehmer, sondern auch volkswirtschaftlich sinnvoll und notwendig ist,
dies en Teilbereich der Bauwirtschaft unter Rationalisierungsgesichts
punkten zu untersuchen.
- 6 -
2. Fur den Erdbau geeigneteContainersysteme
Fur den Einsatz im Erdbau sind insbesondere zwei Containersysteme
geeignet, die - nach der Technik des Absetzens der Container von den
LKW -Fahrgestellen - eingeteilt werden k6nnen in:
a) Absetzkipper (s. Abb. 1)
b) Abgleit- oder Abrollkipper (s. Abb. 2)
Da sich die Systeme nicht nur technisch, sondern auch kostenmiiBig
unterscheiden und einen unterschiedlichen Arbeitsablauf haben, der
sich auch beim Einsatz im Erdbau auswirkt, sollen nachfolgend die
Systeme erliiutert und der Arbeitsablauf analysiert werden.
2. 1 Absetzkipper
2. 1. 1 Aufbau des Systems
Das System (s. Abb. 3) besteht aus
a) LKW -Fahrgestell
b) Ladebrucke mit Hilfsrahmen und Schwenkvorrichtung
c) Hydraulikanlagen
d) Containern
Als LKW -Fahrgestelle fUr den Aufbau von Absetzkippern werden nor
male Fahrgestelle verwendet, die auch fUr andere Aufbauten geeignet
sind. Sie sind mit dem Fahrerhaus sowie komplettem Fahrwerk und
Antrieb ausgestattet. Am Fahrzeuggetriebe muB ein Nebenabtrieb fUr
den Antrieb der Hydraulikpumpe vorhanden sein.
Die Ladebrucke mit Hilfsrahmen (Stahlschweif3konstruktion nach Vor
schrift des LKW -Hers tellers) wird mit dem Fahrgestellrahmen fest ver
bunden. Sie ubertriigt die auftretenden Lasten gleichmiiBig auf das Fahr
gestel~ und bewirkt dadurch eine Entlastung des Chassis. Sie nimmt
die Hydraulik-Armaturen und das Schwenkwerk auf und dient als Lade
boden fUr die Container (Absetzbehiilter).
Die Schwenkvorrichtung bewerkstelligt das Auf- und Absetzen bzw. Kip
pen des Containers und besteht aus zwei Schwenkarmen, einer oberen
Querverbindung und den Lastketten. Sie wird in Lagern der Ladebrucke
gefUhrt und kann durch die Hydraulikanlage so bewegt werden, daB der
Container aufgehoben, auf das Fahrzeug aufgesetzt und nach durchge
fUhrtem Transport entweder gekippt oder abgesetzt werden kann.
7 -
Zum Transport sehr gro/3er Beh~i.lter wird die Schwenkeinrichtung ohne
oberes Querhaupt jedoch mit verwindungssteifer unterer Querwelle aus
gebildet (s. Abb. 4).
Zum Heben schwerer Einzellasten kann an Stelle des serienma/3igen
Querhaupts ein besonders stabiles Querhaupt eingesetzt werden, an wel
chem eine Tragkette befestigt werden kann.
Die Hydraulikanlage besteht aus der Olpumpe, den doppelt wirkenden
Hydraulikzylindern zum Bewegen der Schwenkarme, den doppelt wirken
den Hydraulikzylindern zum Bewegen der SUitzfii/3e und dem doppelt wir
kenden Kipphaken-Zylinder.
Die SUitzfii/3e haben die Aufgabe, eine gute Standfestigkeit des Absetz
kippers wahrend des Auf- und Absetzens von beladenen Containern zu
bewirken. Sie sind am Rahmenende befestigt, werden hydraulisch ein
und ausgefahren und sind mit einer gro/3en, haufig kugelig angelenkten
Bodenplatte versehen, um eine niedrige Bodenpressung bei guter An
passung an Fahrbahn - und Bodenunebenheiten zu erreichen. Die ausge
fahrene Stellung der Stiitzfii/3e wird von einer optischen Warnanlage im
Fahrerhaus angezeigt.
Der Kipphaken (s. Abb. 5) halt den Container beim Auskippen in der
Kipplage fest. Er befindet sich stets in Kippstellung und wird nur beim
Auf- und Absetzen durch einen Zylinder nach unten geschwenkt, um
dem Container freien Durchgang zu geben. In der Regel wird der Con
tainer durch eine Kipphakensicherung gegen unbeabsichtigtes Ausklinken
gesichert.
Doppel- oder Dreifachkipphaken sind erforderlich, um die Container
auch bei schwerem oder klebrigem Kippgut wahrend des Kippens bes
ser zu fixieren.
Die Schwenkarme miissen fUr Erdbaustellen so ausgebildet sein, da/3
ein Aufnehmen bzw. Absetzen der Container auch unter Flur (ca.
0, 80 m bis 1, 00 m) moglich ist.
Der Container wird durch zwei Kettengehange (s. Abb. 6), die am
oberen Querhaupt oder an den Schwenkarmen befestigt sind, mit der
Schwenkeinrichtung verbunden. Hierzu ist ein Aussteigen des Fahrers
erforderlich.
Neu entwickelt wurde eine Automatikkupplung, welche ein An- bzw. Ab
kuppeln des Containers ohne Aussteigen des Fahrers ermoglicht und
dadurch Arbeitszeit einspart. (S. Abb. 7 und 8)
8 -
2.1.2 Arbeitsablauf
Fur den Arbeitsablauf (s. Abb. 9) beim Erdtransport mit einem Con
tainersystem ergeben sich die folgenden 6 Arbeltsschritte:
a) Absetzen des leeren Containers im Schwenkbereich
des Ladegerates (Baggers) bzw. in der Nahe der AushubsteUe
b) Fahrt zu einem beladenen Container
c) Aufnehmen eines beladenen Containers
d) Fahrt mit Last zur EntladesteUe
e) Abkippen an der EntladesteUe
f) Fahrt mit leerem Container zur LadesteUe
Zu a) Nachdem der LKW auf der BausteUe so rangiert worden ist,
daB er vor dem Standplatz fUr den Container steht, laBt der
Fahrer yom Fahrerhaus aus den Kipphaken zuruckschwenken, urn dem
Container freien Durchgang zwischen den Schwenkarmen zu geben. Dann
werden die Schwenkarme mittels der Hydraulikzylinder so weit nach
hinten gedruckt, bis der Container am vorgesehenen Ort steht.
(S. Abb. 10)
Soweit das System nicht mit einer Automatik-Kupplung versehen ist,
muB der Fahrer zum LOsen der Ketten das Fahrerhaus verlassen. Er
hebt auf beiden Seiten des Containers das Kettengehange von den zwei
Tragenocken; anschlieBend besteigt er wieder das Fahrerhaus.
Zu b) Bei kurzer Entfernung zwischen abgesteUtem und beladenem
Container kann das Fahrzeug mit nach hinten gesteUten
Schwenkarmen fahren. Bei langeren Strecken mussen die Schwenkarme
vorgeschwenkt werden.
Zu c) An der Ladestelle wird der LKW so rangiert, daB das Ketten-
gehange ungefiihr fiber Mitte des Containers hangt. Vom Fah
rerhaus aus werden die hydraulischen StutzfUBe ausgefahren. Anschlie
Bend muB der Fahrer wieder aussteigen und das Kettengehange an den
Tragenocken des Containers befestigen. Nach Besteigen des Fahrer
hauses laBt er die Schwenkarme so weit vorschwenken, bis der Con
tainer voU auf dem FahrgesteU abgesetzt ist. Vor der Fahrt zur Kippe
werden die StutzfUBe eingefahren.
Bei Container-Systemen mit Automatikkupplungen ist ein Aussteigen des
Fahrers nicht notwendig, es ist jedoch dafUr ein sehr prazises Ran
gieren des LKW erforderlich, so daB die Zeitersparnis zwar gering ist,
die Bequemlichkeit fUr den Fahrer ist jedoch groBer.
9 -
Zu e) Auf der Kippe werden nach dem ZUrUcksetzen des Fahrzeugs
an der Entladestelle die Stutzfiif3e ausgefahren. Danach HUH
der Fahrer bei festgestelltem Kipphaken die Schwenkarme zuruck
schwenken. Dadurch kann der Container soweit aufgekippt werden, bis
er vollsUindig entleert ist. (s. Abb. 11 und 12).
Das ZUrUckschwenken des leeren Containers in Transportstellung kann
u. U. sogar wiihrend der Fahrt zur Ladestelle erfolgen. Ein Aussteigen
des Fahrers an der Kippe ist nicht erforderlich.
2.1.3 Container (Behalter) fUr Absetzkipper
Die Container sind meist Stahl-Schweif3-Konstruktionen, aus Stahlblech
ST 37, mit fugenlos verschwei13ten Sto13kanten der Boden-, Seiten- und
Stirnbleche.
Boden- und Stirnbleche sind haufig profiliert, urn eine bessere Stabili
tat bei niedrigem Eigengewicht zu erreichen. Die Seitenbleche werden
von au13en durch Profilstahl ausgesteift. An den senkrechten Ausstei
fungen aus U-Eisen befinden sich an jeder Seite je 2 .Tragnocken, an
denen die Trageketten eingehangt werden. Die Seiten- und Stirnbleche
sind an ihrem oberen Rand rings urn durch U -Eisen verstarkt.
Bei unsymmetrischen Behaltern sind auf einer Stirnseite, bei symme
trischen BehiHtern auf beiden Stirnseiten die Kipplager fUr einen oder
mehrere Kipphaken angeschwei13t.
Entsprechend der Verwendung fUr leichten oder schweren Einsatz wer
den von den meisten HersteUern die Container in verschiedenen Blech
dicken fUr Boden- und Seitenbleche angeboten.
Fur den Boden sind die gebrauchlichen Blechdicken 5 - 8 mm, fUr die
Stirnseiten 4 - 6 mm und fUr die Wandseiten 4 - 5 mm.
Es gibt sowohl offene als auch gedeckte Behalter; fUr den Erdbau kom
men jedoch praktisch nur die offen en Behalter in Frage, und zwar in
der Regel in unsymmetrischer AusfUhrungsform. Durch die erheblich
niedrigere Wandhohe an der hinteren Stirnwand wird der Be- und Ent
ladevorgang erleichtert. Symmetrische Ausfuhrungsformen werden haupt
sachlich fUr kleinere Behalter angewandt.
Es gibt Behalter zwischen 3 m33 und 20 m3, die gebrauchlichen Gro13en
liegen zwischen 4 m3 und 12 m
Tabelle 1 : Gro13e, Gewicht und Preis offener Container
3
Gro13e m 4 5,5 7 10 12
Gewicht kg 650 800 1.000 1. 300 1. 400
Preis DM 1. 450 1.600 1. 800 2.050 2. 350
- 10 -
Die Preise der Container mit Deckel liegen bei den unteren Grol3en im
Mittel urn 30 - 40 % und bei den oberen Grol3en im Mittel urn 40 -
50 % hoher als die Angaben der Tabelle 1.
SonderausfUhrungen gibt es mit einer herunterklappbaren Stirnwand, da
mit der Container mit Schubkarren beladbar ist.
Grol3ere Container mit Deckel haben teilweise auch an einer Stirnseite
verriegelbare Pendelklappen oder Tiiren.
2.1.4 Gebrauchliche Kombinationen von LKW und Absetzkipp~rn
Absetzkipp- Einricht:mgen werden in Grol3en von 3 t bis 20,5 t Trag
kraft angeboten. Die Mehrzahl der Hersteller hat sich auf den Grol3en
bereich 4 t bis 16 t Tragkraft eingerichtet.
Zu den verschiedeueu Grol3en der Absetzkipper werden von den Her
stellern listenartig die zu den jeweiligen Grol3en passenden LKW -Gro-
l3en vorgeschlagen (s. Tab. 2 u. 2a; Tabellen mit Index a siehe Anhang).
In Tabelle 2 wurden die gebrauchlichsten Grol3en von mehreren Her
stellern nach ihrer Tragkraft in 6 Gruppen zusammengefal3t. Bei allen
Angaben handelt es sich urn Mittelwerte.
Tabelle 2: Absetzkipper (Zusammenfassung in Gruppen nach mittle-
rer Tragkraft, gerundet)
Gruppe Eigenge- Trag- geeignet Behalter fUr Nutzlast Preis (0.
wicht o. kraft fUr LKW Erdbau fUr den MWST)
Behalter aus mit zul. Inhalt / Eigen- Erdbau Anlage
Fahr- Ges. gewicht netto ohne Be-
bahn- Gewicht halter
ebene
3
kg kg kg m / kg kg DM
1 1. 300 4.200 8.500 5,5/ 800 3.400 25.000, -
2 2.200 6.000 12.000 7,0/1000 5.000 31. 000, -
3 2.400 8.000 14.500 7,0/1000 7.000 32.000, -
4 2.800 11. 000 19.000 10,0/1300 9.700 36.000, -
5 3.300 13.000 22.000 10,0/1300 11. 700 39.000, -
6 4.200 15.200 26.000 12, 0/l400 13.800 41. 000, -