Festigkeitsnachweis für eine solide Planung
Die strukturelle Integrität einer verfahrenstechnischen Anlage muss bei Auftreten aller zu erwartenden Lastfällen gewährleistet sein. Verfahrenstechnische Anlagen führen oft Stoffe, die für Mensch und Umwelt eine Gefahr darstellen und nicht durch ein mechanisches Versagen der Anlage austreten dürfen. Daher werden die Lastfälle bereits während der Planung der Anlage, gemäss aktueller Normen und geltendem Gesetz, durch unsere Ingenieure berücksichtigt und Rohrleitungen, Halterungen sowie Sekundärstahlbau adäquat designt. Hierfür führen wir Stressberechnungen für Rohrleitungen sowie Festigkeitsberechnungen für Sonderbauteile, Halterungen und Sekundärstahlbau durch.
Stressberechnung von Rohrleitungen
Was ist eine Stressberechnung?
Die Stressberechnung von Rohrleitungen unterstützt die konstruktive Planung von verfahrenstechnischen Anlagen. Durch ein robustes Design der Anlage wird deren Sicherheit vor strukturellem Versagen gewährleistet. Dabei werden die während der Anlagenlebensdauer zu erwartenden Lastfälle untersucht und konstruktive Massnahmen getroffen, die sicherstellen, dass in keinem der Lastfälle ein Versagen der Anlage droht.
Wie wird eine Stressberechnung durchgeführt?
Unsere Berechnungsingenieure führen sowohl statische als auch dynamische Analysen des zu untersuchenden Rohrleitungssystems durch. Berücksichtigt werden bei der statischen Analyse unter anderem Lastfälle die sich aus dem Eigengewicht (Rohrstatik) und dem statischen oder quasistatischen Betrieb der Anlage ergeben. Auch Lasten durch verschiedene Wetterbedingungen wie Schneefall und Wind sowie Erdbeben werden in der Stressberechnung berücksichtigt. Bei den dynamischen Lastfällen werden Lastfälle betrachtet, in denen sich die Lasten zeitlich verändern, wie beispielsweise beim An- und Abfahren der Anlage oder die Schwingungen die von Maschinen wie Pumpen oder Verdichtern ausgehen.
Durch die Rechenergebnisse erhalten unsere Ingenieure und Fachplaner Informationen über
- die Spannungen und die Ausnutzung des Materials im Rohrleitungssystem,
- die Verschiebungen von Rohrleitungen (lateral und linear),
- den Kräften und Momenten, die auf an das Rohrleitungssystem angeschlossene Stutzen von Ausrüstungen wirken und
- die Lasten auf die Halterungen des Rohrleitungssystems.
Optimierungsmassnahmen durch die HINE während der Planung
Durch die Erfahrung der Ingenieure der HINE werden Optimierungsmassnahmen getroffen, die sicherstellen, dass in keinem der betrachteten Fälle die zulässigen Spannungen innerhalb der Rohrleitungen und die zulässigen Kräfte und Momente auf die Stutzen von am System angeschlossenen Ausrüstungen und Halterungen überstiegen werden. Hierbei werden die Rohrleitungsführung optimiert, Halterungen angepasst und, wo notwendig, Kompensatoren definiert.
Softwaretool und relevante Regelwerke für die Stressberechnung
Für die Stressberechnung von Rohrleitungen verwenden wir das Softwaretool Rohr2. Dabei werden die Spannungsnachweise gemäss den erforderlichen Regelwerken durchgeführt, wie z.B.
- EN 13480
- CODETI
- FDBR
- ASME B31.1, B31.3, B31.4, B31.5, B31.8
Alle unsere Berechnungen werden ordentlich und vollständig in einem ausführlichen Bericht dokumentiert. Der Bericht schafft eine Nachvollziehbarkeit, indem die Randbedingungen, Annahmen, Überlegungen, Berechnungen und Ergebnisse festgehalten werden. Der Bericht dient auch als Grundlage für die Prüfung und Genehmigung durch externe Prüfstellen, wenn das Rohrleitungssystem z.B. der Druckgeräterichtlinie unterliegt.
Planen von Rohrleitungshalterungen
Auf Basis der Ergebnisse der Stressberechnung des Rohrleitungssystems wird das Halterungskonzept angepasst. Kritische Bereiche, in denen die auftretenden Spannungen, Verschiebungen oder Kräfte die zulässigen Grenzwerte überschreiten, werden identifiziert. Auf dessen Basis werden die Positionen von Halterungen und die Art der Lagerung definiert.
Auswahl geeigneter Halterungen
Je nach Art der Verschiebung oder Verformung des Rohrleitungssystems werden unterschiedliche Halterungsarten, wie z.B. Federhalter, Starrstützen oder Gleitlager, eingesetzt. Die Halterungen werden so platziert, dass kritische Bereiche abgestützt werden und die auftretenden Spannungen und Verformungen die zulässigen Grenzwerte nicht überschreiten. Anschliessend werden die Halterungen ausgewählt, die den spezifizierten Anforderungen an die Halterungen erfüllen. Hierbei wird bevorzugt auf Standardhalterungen, z.B. von Hilti oder Sikla, zurückgegriffen.
Festigkeitsberechnung von Halterungen
Können die Anforderungen an die Halterungen durch Standardkomponenten nicht erfüllt werden, müssen individuelle Halterungen designt werden. Dabei werden die Halterungen so entworfen, dass sie die mechanische Stabilität und die Montageanforderungen erfüllen. Die mechanische Stabilität wird durch die erfahrenen Berechnungsingenieure der HINE mit Hilfe von FEM-Analysen (Finite-Elemente-Methode) sichergestellt. Zur Durchführung von FEM verwenden wir das Softwarewerkzeug Autodesk Nastran.
Wir Planen Ihre Halterungen
- Erstellen von Halterungskonzepten
- Positionierung von Halterungen
- Spezifikation von Halterungen
- Auswahl von Standardhalterungen
- Auslegung und Entwurf von individuellen Halterungen
Festigkeitsberechnung des Stahlbaus
Die Festigkeit des Stahlbaus muss ebenfalls zu jeder Zeit gewährleistet sein. Die Berechnungsingenieure der HINE führen auch hier den Festigkeitsnachweis durch und optimieren bei Bedarf die Konstruktion des Stahlbaus. Auch hier werden sowohl statische als auch dynamische Analysen durchgeführt und alle zu erwartenden statischen und dynamischen Lastfälle berücksichtigt.
Was ist ein Festigkeitsnachweis?
Der Festigkeitsnachweis ist eine methodische Analyse der Festigkeit des Stahlbaus. Dabei wird sichergestellt, dass die Konstruktionen des Stahlbaus ausreichend stabil ist, um den auf sie wirkenden Belastungen standzuhalten, ohne zu versagen oder übermäßig zu deformieren. Der Festigkeitsnachweis des Stahlbaus wird mit dem Softwarewerkzeug Rohr2 oder mittels einer Analyse auf Basis der Finiten-Elementen-Methode durchgeführt. Die Berechnungen basieren auf den Regelwerken DIN 18800 und EN 1993 (Eurocode 3). Durch die Berechnungen erhalten unsere Ingenieure Informationen über
- Statische Festigkeit des Stahlbaus
- Statische Festigkeit von Sonderkomponenten
- Lasten auf die Fundamente (Auflagerreaktion)
- Abmessungen des Stahlbaus und der Anschlüsse an das Bauwerk
Erstellung und rechnerischer Nachweis von Rohrklassen
Rohrklassen bilden die Grundlage für die Planung von Rohrleitungen in verfahrenstechnischen Anlagen. Sie beschreiben geeignete Rohrleitungsbauteile für einen definierten Anwendungsbereich und gewährleisten die Sicherheit bei der Planung und dem Betrieb von Rohrleitungssystemen in verfahrenstechnischen Anlagen. Eine Rohrklasse, die nachgewiesen und von einer anerkannten Stelle geprüft wurde, reduziert das Planungsrisiko, insbesondere wenn das Rohrleitungssystem den Anforderungen besonderer Regelwerke, wie der Druckgeräterichtlinie oder der Guten Herstellungspraxis, unterliegt.
Unsere erfahrenen Ingenieure erstellen Rohrklassen- und Bauteilspezifikationen gemäss der aktuell gültigen Regelwerke wie z.B.
- DIN 21057 ( Nachfolger der PAS 1057)
- EN 1092-1
- EN 13480
Für die Prüfung der Rohrklassen durch eine benannte Stelle führen wir rechnerische Festigkeitsnachweise der Bauteile einer Rohrklasse durch und dokumentieren diese. Der Nachweis erfolgt gemäss den geltenden Richtlinien:
- AD2000
- EN 13480-3
- ASME B31.3
- AMSE B31.1
Wir führen den rechnerischen Nachweis für Ihre bestehenden Rohrklassen durch oder erstellen neue Rohrklassen mit rechnerischem Nachweis für Sie.
Sie benötigen eine Stressberechnung? Sprechen Sie uns an!
Warum mit der HINE arbeiten?
Bei uns gibt es keine 0815-Lösungen! Wir beraten jeden Kunden individuell und suchen nach einer massgeschneiderten Lösung für Sie und Ihre Projektidee, denn jeder Kunde hat es verdient, eine optimal passende Lösung für seine Fragestellung zu erhalten. Unsere Dienstleistungen richten sich daher nicht an eine bestimmte Branche, sondern an alle Unternehmen, die mit verfahrenstechnischen Fragestellungen konfrontiert sind. Dabei beraten wir Sie bei der Projektierung und Durchführung Ihres Vorhabens, planen in jeder Projektphase als General- oder Fachplaner Ihre Anlage für Sie, unterstützen Sie vor Ort oder übernehmen die Projektabwicklung im Rahmen eines EPCM-Mandats für Sie.
Egal, ob Sie mit Ihrem Projekt ganz am Anfang stehen oder eine bestehende Anlage optimieren möchten, wir hören Ihnen zu und nehmen Ihre Wünsche und Sorgen ernst. Im Rahmen der Grundlagenermittlung stellen wir sicher, dass alle Anforderungen und Rahmenbedingungen für Ihr Projekt aufgenommen werden, und legen so die Basis für ein erfolgreiches Projekt.
Wir haben einen guten Draht zu unterschiedlichen Fachplanern, Lieferanten sowie ausführenden Gewerken und sichern dank erfahrenen Projektleitern eine gute Organisation Ihres Projekts – sowohl bei der Planung als auch auf der Baustelle! So reduziert sich für Sie der Koordinationsaufwand, und Sie haben mit HINE eine zentrale Schnittstelle für alle Projektanliegen.