Modul EN 16.14
Das Programm EN 16.14 berechnet die Mindestwanddicke drucktragender Zylinderschalen unter zusätzlicher Belastung außerhalb lokaler Lasten und Störstellen nach EN 13445-3, Abschnitt 16.14. Es werden drei Bauformen unterschieden
1. Zulässige Einzelkräfte (Abschnitt 16.14.4)
2. Zylinder unter Innendruck (P>0, Abschnitt 16.14.6)
3. Zylinder unter Außendruck (P<0, Abschnitt 16.14.7)
Die zulässigen Einzelkräfte (1) können für die Berechnung von Behältern auf Sätteln verwendet werden, um mithilfe der Interaktionsbedingung bei kombinierter Belastung die Stabilität zu überprüfen (z.B. Modul S34 nach AD 2000-S3/4). Für Zylinder unter Innendruck und globalen Zusatzlasten kann mit (2) die erforderliche Wanddicke berechnet werden. Bauform 3 prüft die Stabilität für Zylinder unter Außendruck mit Zusatzlasten.
Die globale Zusatzlast setzt sich aus der Kraft F und dem Biegemoment M zusammen. Bei statisch bestimmten Enden ist die Gesamtkraft F definiert als
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(16.14-1) |
mit der zusätzlichen Kraft Fadd ohne Innendruck und dem Berechnungsdruck P (P<0 bei Außendruck). Bei statisch unbestimmten Systemen kann die Axialkraft mittels statisch zulässiger Annahmen berechnet werden.
Bei vertikalen Behälter schließt die Kraft F auch das Gewicht im betrachteten Schnitt und den Inhalt mit ein. Das Moment M umfasst die Windlast und die Eigenlast.
Bei Berechnung der Druckspannungen ist auf möglichen Druckverlust zu achten.
Für liegende Behälter auf Sätteln nach Abschnitt 16.8 EN 13445-3 gilt die Festigkeitsbedingung:
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|P|/Pmax+|Mi|/Mmax+Feq/Fmax+(Qi/Qmax)²≤1,0 |
(16.8-28) |
Die maximalen Einzellasten Pmax und Mmax werden aus Gleichungen (16.8-13) und (16.14-3) entnommen, die zulässige Druckkraft Fmax aus (16.14-2) und die maximale Querkraft Qmax beträgt für Zylinder mit
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(16.8-30) |
und für Zylinder mit
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(16.8-31) |
R = D/2 = mittlerer Schalenradius
L = Schalenlänge einschließlich zylindrischer Bodenabschnitt
ea = Berechnungswanddicke (ohne Zuschläge)
E = Elastizitätsmodul
Die erforderliche Wanddicke eerf einer Zylinderschale beträgt nach Abschnitt 7.4
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(7.4-2) |
Die Umfangsspannung durch Innendruck beträgt
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(16.14-7) |
Berechnungsschema
1. Einen Wert ea > eerf nach Gl. (7.4-2) wählen,
2. Prüfen ob smax £ f, mit (16.14-4).
3. Falls smin > 0 mit Schritt 7 fortfahren.
4. sc,all ‘nach Gl. (16.14-20) berechnen.
5. Prüfen ob sc £ sc,all
6. Prüfen ob sp +sc £ sc,all
7. Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, ist die Auslegung zulässig, andernfalls muss die Berechnung mit einer größeren Wanddicke ea wiederholt werden.
Der Außendruck Pe ist
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(16.14-11) |
Die Umfangsdruckspannung beträgt
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(16.14-12) |
Berechnungsschema
1. Einen Wert ea nach Abschnitt 8 wählen
2. Prüfen ob smax +sp £ f
3. Falls smin > 0 mit Schritt 6 fortfahren.
4. Den maximal zulässigen Außendruck Pe,max ohne weitere Lasten aus Abschnitt 8 und sc,all ‘nach Gl. (16.14-20) berechnen
5. Prüfen ob
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(16.14-14) |
6. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind ist die Auslegung zulässig, andernfalls muss die Wandstärke erhöht und die Berechnung wiederholt werden
Der Außendruck P muss folgende Bedingung erfüllen
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(8.5.2-8) |
Mit dem Sicherheitsbeiwert S=1.5 nach Gl. (8.4.4-1). Wenn pr zu klein ist, muss die Wanddicke erhöht oder die Schale versteift werden.
Abbildung 16.14-1 – Schablonen zur Toleranzprüfung