Fachübersicht
Das Modul LOBO berechnet die erforderliche Bodendicke stark perforierter ebener Böden nach dem AD 2000-Merkblatt B5. Solche Lochböden kommen im Apparatebau überall dort vor, wo eine ebene Platte von vielen Bohrungen durchsetzt ist – typisch bei Rohrböden von Wärmeübertragern, Verteilerplatten, Siebböden oder Bodenplatten mit regelmäßigem Lochfeld. Die Bohrungen schwächen die Platte, sodass die Wanddicke gegenüber dem vollen Boden deutlich zu erhöhen ist.
Die Besonderheit von LOBO liegt in der Behandlung von Abstützungen: Der Boden kann unversteift (unstayed) sein oder regelmäßig bzw. unregelmäßig durch Füße oder Anker abgestützt werden. Verankerungen verkleinern die maßgebenden Plattenfelder und reduzieren damit die erforderliche Bodendicke erheblich – ein wirtschaftlich wichtiger Effekt bei großen Durchmessern. Das Berechnungsverfahren leitet sich in der Hauptsache aus dem AD-Merkblatt B5 für ebene Böden und Platten ab.
Eingaben sind Berechnungsdruck, Betriebstemperatur, Werkstoff mit Festigkeitskennwert und Sicherheitsbeiwert, die Zuschläge für Wanddickenunterschreitung und Korrosion sowie die Lochfeldgeometrie aus Lochdurchmesser und Lochteilung. Als Ergebnis liefert das Modul die erforderliche Wanddicke des Lochbodens – auch für Ausschnitte ohne Stutzen und für Bereiche mit mehreren Ausschnitten – und stellt sie der ausgeführten Wanddicke gegenüber.
Anwendungsbereich
- Ebene Lochböden mit und ohne Verankerungen
Typischer Arbeitsablauf
Belastung und Werkstoff festlegen
Berechnungsdruck und Betriebstemperatur werden eingegeben; für den gewählten Werkstoff werden Festigkeitskennwert und Sicherheitsbeiwert bestimmt, ergänzt um die Zuschläge für Wanddickenunterschreitung und Korrosion/Abnutzung.
Plattengeometrie und Einspannung bewerten
Der Berechnungsdurchmesser des maßgebenden Plattenfeldes und der Berechnungsbeiwert C werden festgelegt. Der Beiwert erfasst die Randbedingung der Platte (Art der Einspannung bzw. Randlagerung) und – bei abgestützten Böden – die Feldaufteilung durch Füße oder Anker.
Verschwächung durch das Lochfeld erfassen
Aus Lochdurchmesser und Lochteilung ergibt sich der Verschwächungsbeiwert des Lochfeldes. Je enger die Teilung im Verhältnis zum Lochdurchmesser, desto geringer ist der tragende Stegquerschnitt und desto dicker muss der Boden ausgeführt werden.
Erforderliche Bodendicke berechnen
Nach dem Verfahren des AD-Merkblattes B5 wird die erforderliche Wanddicke des perforierten Bodens aus Berechnungsdurchmesser, Berechnungsbeiwert, Druck, zulässiger Spannung und Verschwächungsbeiwert ermittelt und um die Zuschläge ergänzt.
Ausschnitte und Abstützungen nachweisen
Zusätzlich werden die erforderlichen Wanddicken für einzelne Ausschnitte ohne Stutzen sowie für Bereiche mit mehreren Ausschnitten berechnet. Bei verankerten Böden wird die Wirkung der regelmäßigen oder unregelmäßigen Abstützung auf die Feldgrößen berücksichtigt.
Vergleich mit der ausgeführten Wanddicke
Die maßgebende erforderliche Wanddicke – Maximum aus Lochfeld-, Ausschnitt- und Mehrfachausschnitt-Nachweis – wird der ausgeführten Wanddicke gegenübergestellt und bewertet.
Häufige Fragen
Worin unterscheidet sich der Lochboden-Nachweis vom Nachweis eines vollen ebenen Bodens?
Beim vollen Boden nach AD 2000 B5 bestimmen Berechnungsdurchmesser, Beiwert C und zulässige Spannung die Dicke. Beim Lochboden kommt der Verschwächungsbeiwert aus Lochdurchmesser und Lochteilung hinzu: Nur die Stege zwischen den Bohrungen tragen, sodass die erforderliche Dicke mit enger werdender Teilung deutlich wächst. Bei sehr starker Perforation dominiert die Stegbeanspruchung die Auslegung.
Was bringen Anker oder Stützfüße unter dem Boden?
Die erforderliche Dicke einer ebenen Platte wächst etwa linear mit dem Durchmesser des freien Plattenfeldes. Abstützungen teilen den Boden in kleinere Felder, sodass statt des Gesamtdurchmessers nur der maßgebende Feld- bzw. Ankerabstand in die Rechnung eingeht. Bei großen Böden lässt sich die Dicke dadurch oft auf einen Bruchteil reduzieren; unregelmäßige Anordnungen erfordern die Betrachtung des ungünstigsten Feldes.
Gilt das Verfahren auch für Rohrböden von Wärmeübertragern?
Das Verfahren behandelt die Platte als verschwächten ebenen Boden unter Druck. Für Rohrböden fester Wärmeübertrager, bei denen die Rohre als Anker wirken und Temperaturdifferenzen zwischen Mantel und Rohrbündel Zwangskräfte erzeugen, sind darüber hinausgehende Regelwerke (z. B. AD 2000 B5 in Verbindung mit den einschlägigen Wärmeübertrager-Regeln oder EN 13445-3 Kap. 13) heranzuziehen. LOBO deckt den ebenen, gelochten, ggf. verankerten Boden ab.
Welche Rolle spielt der Korrosionszuschlag bei beidseitig mediumberührten Böden?
Der Korrosions-/Abnutzungszuschlag ist auf jeder mediumberührten Seite anzusetzen. Bei Lochböden ist zu beachten, dass auch die Bohrungswandungen dem Medium ausgesetzt sind – der Lochdurchmesser vergrößert sich im Betrieb, was die Verschwächung erhöht. Konservativ rechnet man daher mit dem um den Zuschlag vergrößerten Lochdurchmesser.
Technische Inhaltsbasis: LV-Solved-Problems-Content 628d313247e7