TRD 305 - Ebene Wandungen, Verankerungen und Versteifungsträger (2)

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3.3 Versteifungsträger (Deckenträger)

3.3.1 Die Versteifungsträger sind ringsum wirksam mit dem Deckenblech zu verschweißen. Sie sind so anzuordnen, daß die Schweißungen fachgerecht ausgeführt werden können und die Wasserzirkulation nicht unterbunden wird.

4 Erforderliche Wanddicken

Die erforderliche Wanddicke beträgt mit c = c₁ + c₂

s = s₀ + c (1)

Für die Nachrechnung ausgeführter Bauteile mit der Wanddicke s_e gilt

s₀ = s_e - c (2)

5 Berechnung

5.1 Ebene Wandungen und Böden ohne Ausschnitte

5.1.1 Nichtverankerte ebene Wandungen und Böden

5.1.1.1 Kreisförmige ebene gekrempte Böden (Bild 2) Die Wanddicke ohne Zuschläge beträgt:

s₀ = C₁ × (d_a - r_K) ^. (p/σ _zul)^0,5 (3)

Der Berechnungsbeiwert C₁ ist nach Tafel 2 und der Berechnungsdurchmesser entsprechend Bild 2 einzusetzen.

5.1.1.2 Kreisförmige ebene Böden und Platten (Bilder 1, 3, 4 und 5)

Die Wanddicke ohne Zuschläge beträgt

s₀ = C₁ × d_a ^. (p/σ_zul)^0,5 (4)

Der Berechnungsbeiwert C₁ ist nach Tafel 2 und der Berechnungsdurchmesser entsprechend den Bildern 1, 3, 4 und 5 einzusetzen.

5.1.1.3 Rechteckige und elliptische Platten (Bilder 1, 3, 5 und 7)

s₀ = C₁ × b ^. C₂ × (p/σ _zul)^0,5 (5)

Der Berechnungsbeiwert C₁ ist nach Tafel 2 einzusetzen. Der Berechnungsbeiwert C₂ berücksichtigt die Erhöhung der Beanspruchung gegenüber runden Platten in Abhängigkeit vom Seitenverhältnis b/l bei rechteckigen und elliptischen Platten ohne Verankerung und bei den in freien, unversteiften Flächen verankerter ebener Wandungen eingezeichneten Rechtecken. Er ist in Abhängigkeit vom Verhältnis b/l aus Tafel 3 zu entnehmen, wobei Zwischenwerte linear zu interpolieren sind.

5.1.1.4 Ebene Platten und Böden mit Entlastungsnut (Bild 1b)

Die Plattendicke s₀ ohne Zuschläge ergibt sich aus den Gl. (4) oder (5). Neben den in Abschnitt 3.1.3 genannten

Bedingungen für die Wanddicke s₁ in der Entlastungsnut ist bei runden Böden die Bedingung

5 < s₁ > p × 1,3/σ _zul × (d_a/2 - r_k) (6)

und bei eckigen Böden die Bedingung

5 < s₁ > p × 1,3/σ _zul × l × b/l + b (7)

einzuhalten, um die auftretenden Scherkräfte im Nutquerschnitt sicher aufnehmen zu können. Ergeben sich hiernach größere Wanddicken s₁ als nach den Bedingungen unter Abschnitt 3.1.3, so ist die Entlastung der Schweißnaht durch die Nut unzureichend und damit der ebene Boden mit Entlastungsnut unzulässig.

5.1.2 Verankerte ebene Wandungen und Böden

5.1.2.1 Ebene Platten, die durch Stehbolzen, Rundanker oder Ankerrohre gleichmäßig verankert sind (Bild 9)

Die Wanddicke ohne Zuschläge innerhalb der verankerten Felder beträgt

(8)

Der Berechnungsbeiwert C₃ ist nach Tafel 4 einzusetzen und die Teilungen t_V1 und t_V2 entsprechend Bild 9.

Die Wanddicke zwischen den verankerten Feldern, Bilder 8a und 8b, ist nach Abschnitt 5.1.2.3 zu berechnen.

5.1.2.2 Ebene Platten, die durch Stehbolzen, Rundanker und Ankerrohre ungleichmäßig verankert sind (Bild 10)

Die Wanddicke ohne Zuschläge innerhalb der verankerten Felder beträgt:

(9)

Der Berechnungsbeiwert C₃ ist nach Tafel 4 einzusetzen und die Teilungen t_Vu1 und t_Vu2 entsprechend Bild 10.

Die Wanddicke zwischen den verankerten Feldern, Bilder 8a und 8b, ist nach Abschnitt 5.1.2.3 zu berechnen.

5.1.2.3 Ebene Platten, die durch Eckanker versteift sind, und ebene Platten zwischen Anker- und Rohrfeldern (Bilder 8a und 8b)

Die Wanddicke ohne Zuschläge ergibt sich zu

(10)

oder aus Gl. (5), wobei statt C₁ der Beiwert C₃ einzusetzen ist. Der größere aus den Gl. (5) und (10) ermittelte Wert für s₀ ist maßgebend. Der Berechnungsbeiwert C₃ ist aus Tafel 4 zu entnehmen. Für de in Gl. (10) und b in Gl. (5) sind entsprechend den Bildern 8a und 8b die Durchmesser von Kreisen bzw. die kleineren Seitenlängen von Rechtecken, die in die freie unversteifte Fläche eingezeichnet werden können, einzusetzen. Der jeweils beanspruchungsmäßig ungünstigste Fall ist maßgebend.

Die Berechnung der Bodendicke ist mit Hauptkreisen, deren Durchmesser b durch 3 Festpunkte definiert ist, und Nebenkreisen mit d_N < 0,75 b, die durch je 2 Festpunkte laufen, durchzuführen, Bilder 18 und 19.

5.1.2.4 Ebene ringförmige Platten mit mittiger Längsverankerung (Bild 6)

Die Wanddicke ohne Zuschläge ergibt sich zu

(11)

Hierin beträgt der Berechnungsbeiwert C₃ = 0,25. Die Durchmesser und Radien sind entsprechend Bild 6 einzusetzen.

5.2 Ebene Wandungen und Böden mit Ausschnitten

5.2.1 Zentrale Ausschnitte mit dem Durchmesser d_Ai können für Ausführungen nach den Bildern 1, 2, 3 oder 5 mit Hilfe der Kurven in Bild 14 berücksichtigt werden.

5.2.2 Die Wanddicke der Platte oder des Bodens mit Ausschnitt ergibt sich ohne Zuschläge aus den Gl. (3), (4) oder (5), wobei der Berechnungsbeiwert C₁ nach Tafel 2 mit dem Berechnungsbeiwert C₄ nach Bild 14 multipliziert wird.

5.2.3 Berechnungsbeiwert C4 für ebene Böden und Platten (Ausführungsform A im Bild 14)

Runde Platte

Rechteckige oder elliptische Platte 

A1 = +0.99903420	A4 = +18.6328300
A2 = +1.98062600	A5 = -19.4975900
A3 = -9.01855400	A6 = + 7.61256800

5.2.4 Berechnungsbeiwert C4 für ebene Böden und Platten (Ausführungsform B im Bild 14)

Runde Platte

Rechteckige oder elliptische Platte

A1 = +1.00100344	A4 = +8.38943500
A2 = +0.94428468	A5 = -9.20628384
A3 = -4.31210200	A6 = +3.69494196

5.2.5 Je nachdem, ob ein Ausschnitt ohne anschließenden Stutzen (Ausführung A im Bild 14) oder mit Stutzen (Ausführung B im Bild 14) vorliegt, sind die Werte C₄ der Kurve A oder B zu entnehmen. Bei Durchmesserverhältnissen d_Ai/d_B > 0,8 ist die Platte wie ein Flansch zu berechnen.

5.2.6 Nicht mittige Ausschnitte können wie mittige Ausschnitte behandelt werden.

5.3 Anker, Ankerrohre und Stehbolzen

5.3.1 Bei der Bemessung von Ankern, Ankerrohren und Stehbolzen sind die anteilmäßigen Belastungen durch den Betriebsüberdruck sowie die Temperatur, der sie ausgesetzt sind, in Betracht zu ziehen. Die unterstützende Wirkung anderer Kesselteile kann berücksichtigt werden.

5.3.2 Gemäß Bild 15 ergibt sich die auf einen Anker, Stehbolzen oder ein Rohr entfallende Belastung zu

F_R = A_pR × p (12)

5.3.3 Bei Randfeldern ist die ebene Fläche bis zum Ansatz der Bodenkrempe in Betracht zu ziehen. Bei der Berechnung von Randfeldern kann die Belastung bis zur Hälfte als durch die unmittelbar angrenzende Kesselwand aufgenommen angesehen werden. Die andere Hälfte muß in diesem Falle durch die Randrohre oder Randanker aufgenommen werden.

5.3.4 Der erforderliche Querschnitt bei Ankern, Ankerrohren oder Stehbolzen beträgt:

Aσ = F_R/σ_zul (13)

5.3.5 Bei eingewalzten Rohren muß eine ausreichende Sicherheit gegen das Herausziehen der Rohre aus der Rohrwand vorhanden sein. Diese Sicherheit ist zu erwarten, wenn die zulässige Beanspruchung der Stützfläche die in der Tafel 5 angegebenen Werte nicht überschreitet. Die Rohrkraft F_R ergibt sich aus Gl. (12). Die Rohrkräfte müssen vor allem an den Rändern der Rohrfelder nachgeprüft werden. Bei ungleichen benachbarten Rohrplattenfeldern darf das Mittel aus den einzelnen Beanspruchungen die Werte nach Tafel 5 nicht überschreiten. Als Stützfläche ist einzusetzen:

A_s = (d_a - d_i) × l_w (14)

höchstens jedoch = 0,1 d,

A_s = 0,1 d_a × l_w (15)

Ist eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers zwecks Herabsetzung der Beanspruchung der Stützfläche nicht tunlich, so ist die Walzlänge oder die Plattendicke entsprechend zu wählen (siehe Abschnitt 5.1). Die Walzlänge darf jedoch höchstens mit l_w = 40 mm in die Berechnung der Stützfläche eingesetzt werden.

5.4 Versteifungsträger (Deckenträger)

5.4.1 Der freitragende Versteifungsträger nach den Bildern 16 und 17 ist wie ein im Abstand l_T frei aufliegender Balken zu berechnen. Die Tragfähigkeit des Deckenbleches kann dabei mit berücksichtigt werden.

5.4.2 Die Bemessung des Versteifungsträgers ergibt sich aus dem größten aufzunehmenden Biegemoment M_b und dem Widerstandsmoment W des Versteifungsträgers

W = M_b / 1,3 σ _zul × z (16)

Der Beiwert z berücksichtigt die Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Konstruktion durch das Deckenblech. Er kann im allgemeinen mit z 5/3 eingesetzt werden.

5.4.3 Das größte aufzunehmende Biegemoment M_b beträgt

M_b = F_T × l_T/8 (17)

mit

F_T = P × lr × t_T (18)

5.4.4 Das Widerstandsmoment W des Versteifungsträgers beträgt

W = b_T × h₂/6 (19)

Hierbei darf h nicht größer als 8 b_T in die Rechnung eingesetzt werden.

6 Berechnungsdruck

Siehe TRD 300 Abschnitt 7.

7 Berechnungstemperatur

Siehe TRD 300 Abschnitt 8 und Tafel 4.

8 Zulässige Spannung

Siehe TRD 300 Abschnitt 9. Darüber hinaus gilt:

8.1 Bei Ankern und Stehbolzen aus Kupfer ohne Gütenachweis darf K höchstens mit 87 N/mm² in die Festigkeitsrechnung eingesetzt werden.

8.2 Abweichend von Tafel 6 der TRD 300 ist bei der Berechnung von ebenen Wandungen aus Stahlguß der Sicherheitswert S = 1,8 einzusetzen.

8.3 Für die Berechnung von Ankern, Ankerrohren und Stehbolzen gelten die folgenden Sicherheitsbeiwerte:

9 Zuschläge zur Wanddicke

Siehe TRD 300 Abschnitt 10. Darüber hinaus gilt:

9.1 Der in Abschnitt 10.1 der TRD 300 geforderte Zuschlag c₁ ist nur bei ebenen Wandungen aus Blech, die nicht beidseitig spanabhebend bearbeitet sind, zur Berücksichtigung der nach DIN 1543 zulässigen Dickenunterschreitungen zu den nach Abschnitt 5 errechneten Wanddicken zu machen.

9.2 Abweichend von Abschnitt 10.2.1 der TRD 300 entfällt der Zuschlag c₂ zu den nach Abschnitt 5 errechneten Wanddicken.

10 Kleinste zulässige Wanddicke/Höchstwanddicke

10.1 Bei eingewalzten Rohren beträgt die Mindestplattendicke (Nennwanddicke) 12 mm. Bezüglich der Sicherheit gegen Herausziehen eingewalzter Rohre siehe Abschnitt 5.3.5.

10.2 Die Wanddicke (Nennwanddicke) ebener Böden soll im beheizten Teil 30 mm nicht überschreiten.

11 Schrifttum

Siehe Fußnote ¹.

Tafel 2. Berechnungsbeiwert C₁ für nichtverankerte ebene Böden und Platten in Abhängigkeit von der Art der Auflage und der Randeinspannung

Tafel 3. Berechnungsbeiwert C₂ für rechteckige und elliptische Platten

Tafel 4. Berechnungsbeiwert C₃ für verankerte ebene Wandungen, Böden und Platten in Abhängigkeit von der Art der Versteifung

Art der Versteifung	Berechnungsbeiwert C3 *
Kesselmantel, Sammler- oder Flammrohrwand, Blechanker oder Rohrfeld bei Berechnung nach dem größten einschreibbaren Kreis mit dem Durchmesser de oder dem größten einschreibbaren Rechteck mit der Seitenlänge b (Bilder 8a und 8b)	0,35
Stehbolzen in Feldern mit maximalem Stehbolzenmittenabstand von 200 mm	0,4
Rundanker und Rohre außerhalb von Rohrfeldern, gleichwie ob eingeschweißt, eingeschraubt oder eingewalzt	0,45
*)Sind für Teile einer Wandung verschiedene Werte für C2 zu berücksichtigen, so ist ein anteilmäßiger Mittelwert einzusetzen.

Tafel 5. Zulässige Beanspruchung der Stützfläche

ENDE