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THEMA: Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren

Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 28 Feb 2019 14:40 #64566

  • Havelman
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Hallo,

ich habe einen Schacht zu bemessen, bei dem innen eine Absperrvorrichtung für die Wasserversorgung steht.
Der Betriebsdruck der Rohre beträgt 13bar + 2bar Druckstoßzuschlag.
Der anfängliche Prüfdruck sogar 21bar.
Der Schacht selbst soll als Widerlager dienen und somit die nicht unerheblichen rohrstatischen Kräfte (DN600) aufnehmen können.

Meine Fragen hierzu wären:

1.) Mit welchem Teilsicherheitsbeiwert sind diese Betriebslasten zu kombinieren? Kennt hierzu jemand eine baubetreffende Norm? Die Last tritt ja nur selten auf, wenn das Absperrventil betätigt werden muss.

2.) Mit welcher Kombinatorik bemesse ich den Lastfall Prüfdruck? Hier kann man den Teilsicherheitsfaktor doch sicherlich verringern, oder?
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Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 28 Feb 2019 16:16 #64567

  • mmue
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Hallo Havelman,

das versteh ich nicht zu ganz. Der Druck im Rohr ist doch allseits auf den Rohrwandungen und hat mit dem Schacht erstmal nix zu tun. OK, daß sich Stöße aus schnell schließenden Ventilen auf den Schacht auswirken, ist ja noch einsehbar. Oder soll der Schacht ein Teil des Rohrsystems sein, also selbst Teil des unter Druck stehenden Systems?

Skizze wär nicht schlecht.

Gruß
mmue
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Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 02 Mär 2019 10:11 #64574

  • cebudom
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  • Was nicht passt - wird passend gemacht !
Havelman schrieb:
Der Schacht selbst soll als Widerlager dienen und somit die nicht unerheblichen rohrstatischen Kräfte (DN600) aufnehmen können.

Ja das Problem ist bekannt, der Rohrleitungsbauer/Rohrstatiker wählt die "Betonkonstruktion" oft als Fixpunkt in seiner Berechnung, damit ergeben sich relativ große Kräfte (die können für einen wenn man sonst nur Hohchbau macht fürs erste unwahrscheinlich groß sein)

@Rohrstatische Kräfte: Diese sind vom Rohrstatiker anzugeben!
Sollten diese nicht vorhanden sein kann ich empfehlen:
DIN EN 13.445-3/A2 (bezieht sich aber eher auf Druchbehälterbau bzw die zugehörige Verrohrung)
Stichwort "Stutzenlasten" bzw. Noozle Forces

EuroKot 1993-4-3 Rohrleitungen

Lastfall Prüfdruck könnte man (sollte es keine anderen Vorgaben vom Rohrbauer geben) analog Lastfall Prüflast bei Kranbahnen von den Teilsicherheitsbeiwerten behandeln.

Die besste Lösung ist aber noch immer mit dem Rohrleitungsbauer (bzw. seinem Statiker) Kontakt aufzunehmen.
Es ist oft die einzige Möglichkeit die Fixpunkte (Wiederlager) wirtschaflich zu bemessen.
Da du nicht weißt wie er seine Rohre bemisst (Kompensatoren, Lastansätze, Weitere Lagerpunkte usw)

Ein Tipp vielleicht: Erdbebenkräfte brauchen nicht mit Kräften aus Prüfdruck, bzw. Temperatur überlagert werden.
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Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 02 Mär 2019 10:55 #64575

  • Havelman
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Hallo cebudom,

die Rohrdrücke stehen im Leistungsverzeichnis.
Da die Leitungen vor und nach dem Bauwerk gerade verlaufen, hätte ich eine Längskraft ausgerechnet mit Betriebsdruck x Rohrfläche und die Kraft über FF-Stücke in die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung 50-50 aufgeteilt.

Für die Bemessung bräuchte ich eben nur den Teilsicherheitsbeiwert für den Betriebsdruck und den für den Prüfdruck.

Du meinst, dass man die Prüflast bei Kranbahnen vom Teilsicherheitsfaktor und der Kombinatorik her wie den Prüfdruck bei Rohrleitungen behandeln kann?

Die Sache mit dem Rohrstatiker ist etwas kompliziert. Meine Aufgabe ist eigentlich nur eine kleine Vorbemessung für eine Angebotskalkulation für meinen Auftraggeber zu erstellen. Das dient eher der Dimensionierung der Bauteilstärken und einer überschlägigen Abschätzung der Bewehrung, weil wir alle noch keine großen Erfahrungen damit haben. Der Auftrag ist längst noch nicht erteilt und das geht wie so oft alles über 10 Ecken.
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Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 04 Mär 2019 13:14 #64584

  • cebudom
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  • Was nicht passt - wird passend gemacht !
ich eine Längskraft ausgerechnet mit Betriebsdruck x Rohrfläche
... nur das ist per se nicht richtig.

Der Rohrdruck selbst erzeugt keine Längskräfte im Rohr.
Die Längskräfte im Rohr entstehen aus:
- Richtungsänderung (Krümmer, Verzweigung etc)
- Wandreibung infolge Strömung bei stationärer Strömung
- Druckstöße bei instationärer Strömung (Schieber öffnen/schließen, Querschnittsänderungen)
- Temepratur: äußere (Umgebung/Luft) innere (Temperaturdifferenzen aus Temperatur Medium)

Die tatsächliche Längskraft auf die Auflagerpunkte hängt zu 95% davon ab die wie Rohrleitung aufgebaut ist (Kompensatoren, Abzweigungen, Geometrie). Selbst wenn zb die Lager "Loslager" sind, gibt es trotzdem eine Längskraft. Die kann man abschätzen mit Mu*Pk mit Mu=0,2 Reibbeiwert; Pk ist Summe Vertikalkräfte im Auflager


@Prüflast: Ob man es so machen kann, weiß ich nicht. Aber es ist ein Lastfall der nur ein mal unter kontrolliereten Bedingungen auftritt, da kann man sicher was reduzieren (Die Frage ist aber: Ist das sinnvoll bei einem VorEntwurf wo du überhaupt keine Angaben hast)

Die wichtigste Frage wäre: Gibt die Rohrleitung an den Schacht überhaupt Kräfte ab (zumindest größer als Mu*Pk) ??

Sprich das was mmue geschrieben hat:
Oder soll der Schacht ein Teil des Rohrsystems sein, also selbst Teil des unter Druck stehenden Systems?


PS:
Was mir noch einfällt Dlubal RFEM hat ein Modul für Rohrleitungsberechnung. Wenn man sich die DEMO installiert könnte man vielleicht dort die Kombinationen mal rauslesen (Dlubal-Handbücher sind auch oft ein guter Tipp)
Berechnung nach EN-13480 (Teile der EN-13000 Reihe sind von den Nachweiskonzepten an EuroCode angelehnt, oder umgekehrt)
Letzte Änderung: 04 Mär 2019 14:04 von cebudom.
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Rohrstatik Betriebskräfte Teilsicherheitsfaktoren 04 Mär 2019 14:29 #64585

  • Havelman
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Ich habe es jetzt doch mal kurz skizziert:
Die Rohre vor und nach dem Schacht sind jeweils mehr als 10m gerade. Somit kriege ich zumindest keine Momente in den Anschluss an den Schacht.
Im Schacht selbst befindet sich ein Absperrventil. Das ist einfach dafür da, fall das Wasser aus bestimmten Gründen abgestellt werden muss. Das kommt nicht so oft vor. Die Rohre haben einen Druck von 13bar. Von diesem ist laut LV an dieser Stelle auszugehen. Außerdem wird im LV ein Stoßzuschlag von 2bar angegeben, weil sich das Ventil nur langsam schließen lässt. Das Bauwerk soll zudem als Widerlager für die resultierenden Kräften aus dem Absperrvorgang dienen.

Meine erste Idee war, die Kraft wie unten skizziert zu ermitteln, mit einem Teilsicherheitsbeiwert (noch unklar) zu faktorisieren und dann die Kraft wie dargestellt über die Flansche in die zwei Wände einzuleiten. Das wird gewährleistet, weil man die Rohre im Schachtinnenteil passgenau über Schrauben an das lichte Innenmaß anpassen kann. Es gibt auch andere Anschlussmöglichkeiten als diese Flansche. Aber mir geht es ja prinzipiell erstmal nur um die Designlast, die ich ansetzen muss.



Das mit Dlubal ist echt eine super Idee. Das könnte ich mal testen.
Letzte Änderung: 04 Mär 2019 14:32 von Havelman.
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