iPotrubí.cz

iPříručka:

Návrh a pevnostní výpočet potrubí z přirozeně křehkých materiálů

Obsah:

1. Vytvoření potrubní třídy z přirozeně křehkých materiálů.. 8

1.1. Které materiály, vhodné pro potrubí, jsou křehké?. 8

1.2. Co umožňuje vytvoření potrubní třídy?. 8

1.3. Systémy značení potrubní třídy. 8

1.4. Základní vzorce a výpočty pro tvorbu potrubní třídy. 9

1.4.1. Použité veličiny a jednotky. 9

1.4.2. Výpočet dovoleného napětí 10

1.4.3. Potrubní třídy pro zatížení potrubí vnitřním tlakem.. 10

1.4.3.1. Membránový stav napjatosti 10

1.4.3.2. Membránové síly a napětí pro válcový útvar 11

1.4.3.3. Membránové síly a napětí pro kuželový útvar a anuloid. 13

1.4.3.4. Součinitel tlaku pro tvarovky typu kolena a redukce. 13

1.4.3.5. Součinitel tlaku pro tvarovky typu T-kusy. 14

1.4. Údaje v dokumentu potrubní třídy. 16

1.4.1. Základní údaje a složení potrubní třídy. 16

1.4.2. Tlakoteplotní  tabulka. 17

1.4.3. Výpočet tloušťky stěny. 17

1.4.4. Přídavky tloušťky stěny trubky. 18

1.4.4.1. Znázornění a označení přídavků. 18

1.4.4.2. Korozně-erozní přídavek. 19

1.4.4.3. Záporná výrobní tolerance tloušťky stěny trubky. 20

1.5. Přirozeně křehké materiály pro potrubí 20

1.5.1. Litiny. 20

1.5.1.1. Základní vlastnosti litin. 20

1.5.1.2. Tvárná litina. 21

1.5.2. PVC. 21

1.5.3. Sklo. 21

1.5.4. Keramika. 22

1.5.5. Beton. 23

1.6. Komponenty potrubní třídy. 23

1.6.1. Litinové komponenty. 23

1.6.1.1. Všeobecné údaje. 23

1.6.1.2. Typy zakončení a možnosti spojování potrubních komponent 24

1.6.1.3. Příruby. 24

1.6.1.4. Spojovací materiál 25

1.6.1.5. Těsnění 27

1.6.1.6. Kompenzátory. 30

1.6.1.7. Armatury. 30

1.6.2. Komponenty z PVC. 33

1.6.2.1. Typy zakončení a možnosti spojování potrubních komponent 33

1.6.3. Komponenty ze skla. 33

1.6.3.1. Všeobecné údaje. 33

1.6.3.2. Typy a možnosti spojování 34

1.6.3.3. Kompenzátory. 35

1.6.3.4. Podpěry a uložení 36

1.6.4. Komponenty z keramiky. 37

1.6.4.1. Typy a možnosti spojování 37

1.6.5. Komponenty z betonu. 38

2. Trasování potrubí. 39

2.1. Všeobecné poznámky. 39

2.2. Základní výpočty potřebné pro určení trasy potrubí 40

2.2.1. Použité veličiny a jednotky. 40

2.2.2. Výpočet vzdálenosti podpěr. 41

2.2.3. Dovolená únosnost podpěr a z ní odvozená vzdálenost podpěr. 43

2.2.4. Výpočet vyložení U-kompenzátoru. 43

2.3. Výběr vhodné trasy a uložení 44

2.3.1. Všeobecně. 44

2.3.2. Pravidla pro volbu druhu a umístění podpěr a závěsů. 45

2.3.2.1. Všeobecná pravidla. 45

2.3.2.2. Podpěry anebo závěsy. 46

2.3.2.3. Jednoduché anebo dvojité závěsy. 46

2.3.4. Zásady volby trasy a uložení pro umožnění tepelné kompenzace. 47

2.3.4.1. Zásady kreslení izometrií v této kapitole. 47

2.3.4.2. Tepelná kompenzace vodorovného potrubí svým tvarem.. 48

2.3.4.3. Tepelná kompenzace svislého potrubí svým tvarem.. 50

2.3.4.4. Tepelná kompenzace kompenzátory vlnovcovými axiálními 51

2.3.4.5. Tepelná kompenzace kompenzátory vlnovcovými angulárními 53

2.3.4.6. Uložení potrubí u T-kusů. 53

2.3.4.7. Uložení potrubí u bypassů. 54

2.3.4.8. Uložení potrubí u rozvaděče. 55

2.3.5. Uložení potrubí u hrdel zařízení s omezeným zatížením.. 56

2.3.5.1. Uložení potrubí u hrdel vodorovných. 56

2.3.5.2. Uložení potrubí u hrdel svislých horních. 59

2.3.5.3. Uložení potrubí u hrdel svislých spodních. 61

2.4. Možnosti průchodu potrubí zónou s nebezpečím výbuchu. 62

2.5. Minimální vzdálenosti potrubí mezi sebou a ostatními překážkami 63

2.5.1. Výtah vzdáleností potrubí mezi sebou a ostatními překážkami 63

2.5.2. Seznam použitých norem.. 64

3. Zatížení potrubí. 65

3.1. Rozdělení zatížení podle kritérií dovoleného namáhání a stability. 65

3.2. Zatížení trvalá. 66

3.2.1. Použité veličiny a jednotky. 66

3.2.2. Zatížení tlakem, přímé i odvozené zatížení 66

3.2.2.1. Zatížení tlakem.. 66

3.2.2.2. Výpočet zkušebního tlaku pro přirozeně křehké materiály. 67

3.2.2.3. Volný ustálený výtok z potrubí 67

3.2.2.4. Zatížení potrubí axiální silou od vlnovcového kompenzátoru. 67

3.2.2.5. Zatížení hrdla aparátu axiální silou od vlnovcového kompenzátoru. 68

3.2.3. Zatížení vlastní hmotností tekutiny, potrubí a izolace a potrubních dílů. 68

3.2.3.1. Hmotnost potrubí 68

3.2.3.2. Hmotnost tekutiny. 69

3.2.3.3. Hmotnost izolace. 70

3.3. Zatížení působením teploty. 70

3.3.1. Použité veličiny a jednotky. 70

3.3.2. Roztažnost potrubí 71

3.3.3. Roztažnost připojených zařízení 71

3.3.4. Stratifikace teploty. 71

3.4. Příležitostná zatížení 72

3.4.1. Použité veličiny a jednotky. 72

3.4.2. Klimatická zatížení 72

3.4.2.1. Zatížení větrem.. 72

3.4.2.2. Zatížení sněhem.. 73

4. Mezní stavy platné pro potrubí z přirozeně křehkých materiálů.. 75

4.1. Uspořádání mezních stavů potrubí 75

4.2. Mezní stavy únosnosti pro potrubí- seznam.. 75

4.3. Mezní stavy použitelnosti pro potrubí - seznam.. 75

4.4. Vyhodnocování mezních stavů únosnosti pro potrubí z přirozeně křehkých materiálů. 76

4.4.1. Vyhodnocování napětí 76

4.4.1.1. Použité veličiny a jednotky. 76

4.4.1.2. Vyhodnocení napětí od trvalých zatížení 77

4.4.1.3. Vyhodnocení napětí od občasných ev. mimořádných zatížení 77

4.4.1.4. Vyhodnocení osových a obvodových napětí 77

4.4.2. Pevnost závislá na čase, tj. započítávání koroze a eroze. 78

4.4.3. Stabilita potrubní stěny. 79

4.4.3.1. Použité veličiny a jednotky. 79

4.4.3.2. Ztráta stability potrubní stěny - boulení stěny všeobecně. 79

4.4.4.3. Ztráta stability potrubní stěny mezi podpěrami. Zatížení osovou silou a ohybovým momentem.. 81

4.4.4.4. Ztráta stability potrubní stěny mezi podpěrami. Zatížení podtlakem.. 84

4.4.4.5. Kombinace různých druhů zatížení z hlediska stability potrubní stěny mezi podpěrami 86

4.4.4.6. Rozdíl ve stabilitě potrubní stěny u houževnatých a křehkých materiálů. 86

4.4.5. Únosnost hrdel aparátů a ostatních zařízení 86

4.4.5.1. Použité veličiny a jednotky. 86

4.4.5.2. Vznik zatížení hrdel 87

4.4.5.3.  Přepočet zatížení momentem na zatížení silou. 87

4.4.6. Výpočet potrubních spojů. 88

4.4.6.1. Použité veličiny a jednotky. 88

4.4.6.2. Zatížení potrubního spoje. 89

4.4.6.3. Kontrola tlaku na těsnění v přírubovém spoji 89

4.4.6.4. Pevnostní výpočet přírubového spoje. 90

4.4.6.6. Výpočet utahovacího momentu z předepsané osové síly ve šroubu. 93

4.5. Mezní stavy použitelnosti potrubí 94

4.5.1. Použité veličiny a jednotky. 94

4.5.2. Nepřekročení průhybu pro spádování potrubí 96

4.5.2.1. Spádování 96

4.5.2.2. Určení vzdálenosti podpěr tak, aby nebyly porušeny definované limity pro spádování 97

4.5.3. Nepřekročení posuvu způsobeného tepelnou dilatací 97

4.5.3.1. Základní informace o tepelné dilataci 97

4.5.3.2. Výčet vlivů tepelné roztažnosti 98

4.5.4. Vzpěr potrubí a zvlnění potrubí 98

4.5.4.1. Vzpěr potrubí 98

5. Teoretický základ pro přirozeně křehké potrubí. 102

5.1. Použité veličiny a jednotky. 102

5.2. Membránový a momentový stav napjatosti 103

5.2.1. Membránový stav napjatosti 103

5.2.2. Momentový stav napjatosti všeobecně. 104

5.2.3. Momentový stav napjatosti v místech uložení potrubí 104

5.3. Napjatost tenkostěnné rotační skořepiny zatížené vnitřním spojitým zatížením.. 105

5.3.1. Odvození Laplaceovy rovnice. 105

5.3.2. Membránové síly a napětí pro válcový útvar. 106

5.3.3. Membránové síly a napětí pro kuželový útvar. 109

5.3.4. Membránové síly a napětí pro anuloid. 111

5.3.5. Membránové síly a napětí pro kulový útvar. 114

5.4. Výpočet dovoleného napětí pro přirozeně křehké materiály. 115

5.5. Charakteristické číslo, SIF a poddajnost 119

6. Výpočet únosnosti a konstrukce podpěr.. 120

6.1. Výpočet únosnosti podpěr. 120

6.1.1. Použité veličiny a jednotky. 120

6.1.2. Zatížení podpěr. 120

6.1.3. Konstrukční teploty a dovolené napětí u podpěr. 121

6.1.4. Materiál podpěr. 121

6.1.5. Všeobecné pokyny pro výpočet podpěr. 122

6.1.6. Výpočet tuhosti pružného závěsu či podpěry. 123

6.2. Konstrukce podpěr pro přirozeně křehká potrubí 125

6.2.1. Rozdíly v uložení pro jednotlivé druhy přirozeně křehkých potrubí 125

6.2.2. Kotvení 125

6.2.2. Kluzná tuhá podpěra. 126

6.2.3. Směrová zarážka. 126

6.2.4. Směrová zarážka ve všech směrech. 128

6.2.5. Vedení 128

6.2.6. Pružná podpěra. 129

6.2.7. Tuhý závěs. 130

6.2.8. Pružný závěs. 131

6.2.9. Konstantní závěs. 132

6.2.10. Provedení uložení se vzpěrnými tyčemi 132

7. Způsoby pevnostních výpočtů potrubí. 134

7.1. Použití specializovaných počítačových programů. 134

7.1.1. Metoda konečných prvků a její využívání pro uvedené programy. 134

7.1.1.1. Metoda konečných prvků. 134

7.1.1.2. Zjednodušení metody konečných prvků pro potrubní systémy. 136

7.1.2. Obvyklá základní struktura výpočetního programu pro pevnostní výpočet potrubí 137

7.1.2.1. Préprocesor 137

7.1.2.2. Solver 138

7.1.2.3. Postprocesor 138

7.1.2.4. Přídavný výpočtový modul pro přirozeně křehké materiály. 139

8. Použitá literatura a literatura pro další studium... 140

8.1. Odborná literatura: 140

8.2. Firemní literatura. 144

8.3. Legislativa. 145

8.4. Normy. 145

8.5. Zajímavé internetové adresy. 146