Kombinacje obciążeń dla analizy naprężeniowej rurociągów ze względu na obciążenia chwilowe

Artykuł o tematyce technicznej

Moduły dodatkowe RF-PIPING i RF-PIPING Design umożliwiają projektowanie systemów rurociągów zgodnie z EN 13480-3 [1], ASME B31.1 i B31.3. W przypadku normy europejskiej wyznaczanie naprężeń w rurach opiera się na wzorach z Rozdziału 12.3. Analiza sprężysta. W zależności od typu naprężenia, jeden lub więcej momentów wynikowych jest stosowany bez względu na siebie. To zróżnicowanie występuje, na przykład, podczas określania naprężeń spowodowanych obciążeniami chwilowymi.

Wzór na naprężenia wg punktu 12.3.3-1 dla chwilowych obciążeń zgodnie z EN 13480-3:
$${\mathrm\sigma}_2\;=\;\frac{{\mathrm p}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm o}{4\;\cdot\;{\mathrm e}_\mathrm n}\;+\;\frac{0.75\;\cdot\;\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm M}_\mathrm A}{\mathrm Z}\;+\;\frac{0.75\;\cdot\;\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm M}_\mathrm B}{\mathrm Z}\;\leq\;\mathrm k\;\cdot\;{\mathrm f}_\mathrm t$$

Naprężenie σ2 składa się z trzech części. Ciśnienie wewnętrzne jest pierwszą częścią. Pozostałe dwie części różnią się jedynie indeksem momentów. Moment MA składa się z trwałych obciążeń (na przykład, ciężar rurociągów lub ciężar płynów). Moment MB reprezentuje chwilowe obciążenia (na przykład obciążenie wiatrem lub śniegiem). Dlatego konieczne jest oddzielne obliczanie tych częściowych momentów. Jeżeli utworzona zostałaby kombinacja obciążeń to w wyniku uzyskalibyśmy jedną sumaryczną wartość momentu. W związku z tym nie byłoby możliwe wykonanie wymiarowania według wzoru. Można to rozwiązać, stosując kombinacje wyników. W kombinacjach wyników można dodawać lub odejmować wyniki przypadków obciążeń lub kombinacji. Poszczególne części są więc znane i mogą być zaprojektowane niezależnie od siebie.

Poniższy rysunek przedstawia przykład kombinacji dla chwilowych sytuacji projektowych. Ostateczna kombinacja, przewidziana do wymiarowania są zaznaczone na czerwono.

Rysunek 01 - Kombinatoryka

Opcja 1

W kombinacji pokazanej w Opcji 1 wprowadza się kombinację obciążeń rurociągów, PC5, z atrybutem "OCC" dla przypadku obciążenia wiatrem. Ten PC5 jest następnie łączony z długotrwałymi obciążeniami w nowej kombinacji wyników, RC2. Moment można zatem podzielić na pojedyncze części MA and MB.

Opcja 2

W wariancie 2 działanie obciążeń wiatrem w połączeniu z innymi przypadkami obciążeń jest badane bardziej precyzyjnie. Wprowadzono nową kombinację obciążeń rurociągów, PC5, która ma podobną budowę jak PC4 ale dodatkowo zawiera przypadek obciążenia wiatrem. W RC2 te dwie sytuacje obciążeń roboczych są odejmowane od siebie, tak że pozostają tylko siły wewnętrzne spowodowane wiatrem i możliwe efekty z analizy drugiego rzędu. Te siły wewnętrzne są następnie dodawane zgodnie z zasadą superpozycji z długotrwałymi obciążeniami w kolejnym RC.

Poniższy rysunek przedstawia wymiarowanie w module RF-PIPING Design oraz momenty częściowe MA and MB.

Rysunek 02 - Dokumentacja składowych momentu

Referencje

[1]  British Standards Institution. (2012). BS EN 13480-3:2012. Metal industrial piping - Part 3: Design and calculation. London, BSI.
[2]  Manual RFEM. (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Do pobrania.

Do pobrania

Linki

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM Systemy rurociągów
RF-PIPING 5.xx

Moduł dodatkowy

Modelowanie sieci rurociągów

Cena pierwszej licencji
1 750,00 USD
RFEM Systemy rurociągów
RF-PIPING Design 5.xx

Moduł dodatkowy

Projektowanie rurociągów i analiza naprężeń

Cena pierwszej licencji
1 480,00 USD