Jdi na obsah Jdi na menu
 


Rozdělení zatížení a jejich kombinace

5. 6. 2013

1. Rozdělení zatížení podle kritérií přípustnosti namáhání a stability.

          Rozdělení zatížení podle kritérií přípustnosti namáhání. Např. jde o pružnostní analýzu dle EN 13 480-3:

      1. Trvalá zatížení (sustained loads - používaná zkratka SUS).

Mezi tato zatížení patří zatížení vnitřním tlakem, včetně axiální síly vytvářené kompenzátory anebo při výtoku média do volného prostoru a zatížení od hmotnosti potrubí, média (jinak též můžeme říkat tekutiny) a izolace. Také sem paří zatížení zásypem zeminy. Tato zatížení vytváření primární napětí.

     2. Zatížení teplotní dilatací (jinak též expanzí) (extension loads – používaná zkratka EXT).  

Mezi tato zatížení patří zatížení teplotní expanzí, a to teplotní expanzí zabráněnou i nezabráněnou a zatížení pohyby hrdel aparátů a jiných zařízení, způsobených tepelnou expanzí.  Tato zatížení způsobují sekundární napětí.   

     3. Občasná (či jinak příležitostná) zatížení  (occasional loads – používaná zkratka OCC).

Mezi tato  zatížení patří zatížení větrem a sněhem (to je společně řečeno zatížení klinatická) a kombinují se se silovými projevy dynamických jevů, jako je hydrodynamický ráz, odpuštění bezpečnostní armatury, výbuch, zemětřesení. Způsobují primární napětí, proto se mohou kombinovat i s trvalými napětími z bodu 1. U příležitostných zatížení bývá též v normách předepsán koeficient současnosti těchto zatížení.

     4. Zatížení od jednoho neopakujícího se pohybu podpěry.

Pohyb podpěry může být způsoben sedáním zeminy anebo zemětřesením. Toto je příležitostné zatížení způsobující sekundární napětí.

 

       Ve zkratce by se dalo říci, že primární napětí zůstává stejné a nesnižuje se, jestliže se rozvine deformace, kterou způsobí. Sekundární napětí je napětí samoomezující, to znamená, že jestliže se rozvine deformace způsobená uvedeným zatížením, napětí klesá anebo naopak jde o napětí, které způsobila nucená deformace. U sekundárního napětí je možno započítávat i redistribuci napětí při dosažení meze kluzu. Z tohoto důvodu jsou dovolená napětí jiná u primárního a sekundárního napětí.

 
 
2. Rozdělení zatížení podle času působení

         Podle času působení (tj. rozdělení zatížení v obecném stavebním inženýrství) němůžeme rozčlenit zatížení potrubí na:

     1.Trvalá zatížení potrubí

a) Tíha od vlastní hmotnosti potrubí včetně izolace a tekutiny,

b)  Tlak v provozních hodnotách.

c)   Působení zařízení zapojených do potrubí, např. síly od vnitřníh tlaku vlnovcových kompenzátorů, hmotnost armatur apod.

d) Předpětí

e) Působení zásypu

 

      2. Nahodilá dlouhodobá zatížení potrubí

a) Klimatická zatížení (statický vítr, sníh),

b) Tepelná roztažnost potrubí v maximálních dovolených hodnotách.

c)  Pohyby hrdel, podpěr a tlak/tak pružin závěsů a podpěr, které jsou způsobeny při působení jiných zatížení téže skupiny

d)  Reakce od ustáleného proudění tekutiny

 

      3. Nahodilá krátkodobá zatížení potrubí

a)  Tlak a tepelná roztažnost potrubí při náběhu a ukončení provozu

b) Náhodná změna proudění tekutiny (otevření a zavření ventilu)

 

       4. Mimořádná zatížení potrubí

a) Zatížení potrubí při tlakové nebo napěťové zkoušce vodou.

b) Zjednodušený kvazistatický výpočet těchto dynamických zatížení:

        -   Seizmická zatížení

        -   Hydraulický ráz

        -   Odpuštění bezpečnostní armatury

        -   Výbuch v blízkosti potrubí

 

      5. Dynamická zatížení potrubí

a)  Periodické buzení kmitání

- rotačními a pístovými stroji

- prouděním tekutiny

- větrem

b)  Seizmická zatížení

c)  Hydraulický ráz - časová historie (šíření rázu - postupné zatěžování ohybů)

d) Odpuštění bezpečnostní armatury

e)   Výbuch v blízkosti potrubí

    

         Při kombinaci dynamických zatížení s jinými zatíženími je třeba počítat setrvačné účinky od dynamických zatížení s ohledem na hmotnosti, na které zároveň působí gravitační zrychlení, tj.působení zrychení způsobené dynamickými zatíženími na hmotnosti ze zatížení 1a).

 
 
3. Živé a mrtvé zatížení

        V některých případech se zatížení od hmotnosti tekutiny (či jinak média) označují jako zatížení živá, naproti tomu hmotnost potrubí a hmotnost izolace se označují jako zatížení mrtvá. 

         Jedná se o případy, kdy se počítá s dynamickým zatížením, např. o seismické výpočty.  

 
4. Rozdělení zatížení podle stochasticity

Normalizované zatížení. Při návrhu potrubí se bere nejprve v úvahu jeho odolnost na normalizované zatížení.  Za normalizované zatížení se považuje maximálně dovolený tlak (který je kontrolován pojišťovacím ventilem) a maximálně dovolená teplota (tj. maximálně dosažitelná). A další zatížení jako 1. Trvalá zatížení potrubí a 2. Krátkodobá zatížení potrubí v hodnotách maximálních a nezávislých na průběhu v čase .

Náhodné (stochastické) provozní zatížení je reálné zatížení mající určitý náhodný průběh v čase. Má určitý rozsah a četnost v téže jednotkách jako v předešlém, normalizovaném zatížení. Lze ho statisticky zpracovat. U tlakových zařízení je to provozní tlak a provozní teplota. A také se sem počítájí 3. Nahodilá zatížení potrubí a opět mající určitý náhodný průběh v čase.

Bližší údaje o zatížení potrubí jsou uvedeny  v kapitolách 6. a 7. publikace "Jak na potrubí? E-kniha o pevnostních výpočtech potrubí", kterou si můžete stáhnout na těchto stránkách. 

 

5. Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace 

Tichý a kol.: Zatížení stavebních konstrukcí, SNTL Praha, 1987 

ČSN EN 13 480-3 Kovová průmyslová potrubí, Část 3. Konstrukce a výpočet

www.reliability.estranky.cz