Verhalten Verteilrohrleitungen

„Trag- und Verformungsverhalten von Verteilrohrleitungen“ FFG Projekt

Abwicklung in Kooperation mit Österreichs Energie

Projektpartner: Projektbegleitung und Zusatzfinanzierung seitens folgender Unternehmen: Verbund Hydro GmbH, Tiroler Wasserkraft AG, Illwerke vkw AG, Andritz Hydro GmbH, ÖBB-Infrastruktur AG, Bilfinger Industrial Services GmbH, Kärntner Elektrizitäts AG

Bearbeitungszeitraum:

Juli 2021 – Juni 2023

Tätigkeit:

• 3D-FE Systemberechnung von zwei repräsentativen Verteilrohrleitungen (VRL)
• 1D-Stabmodell Systemberechnung und notwendige Modifikationen, um ausreichende Treffsicherheit, gegenüber einer 3D-FE Systemberechnung, zu erhalten
• Elastisches Trag- und Verformungsverhalten der VRL unter Innendruck und großen Auflagersetzungen
• Bestimmung plastischer Systemreserven von VRL unter Innendruck und großen Auflagersetzungen
• Zutreffende Anwendung des Strukturspannungskonzeptes am 3D-FE-Modell und Analyse der maßgebenden Konstruktionsdetails beim Ermüdungsnachweis

Inhalt:

Für die meisten älteren VRL liegen noch keine vollständigen 3D-FE-Systemberechnungen vor, sodass das reale Trag- und Verformungsverhalten von VRL bis dato nur unzureichend bekannt ist. Insbesondere plastische Systemreserven von VRL wurden noch nicht systematisch untersucht. Diese zeigten sich im Forschungsprojekt als sehr hilfreich, um größere unplanmäßige Auflagersetzungen an der VRL aufnehmen zu können. Die beiden gewählten repräsentativen VRL stellen obere und untere Grenzwerte im Steifigkeitsverhalten der einzelnen Abzweiger und Auflagerpunkte dar.

Ergebnis:

Aus Innendruckbelastung entstehen an allen Rohrsträngen der VRL sehr hohe Zugnormalkräfte, nahe zur Deckeldruckbelastung an einem isolierten Rohr, bei den vorausgesetzten Systemen ohne Stopfbuchsen. Dies erfordert eine Modifikation der 1D-Stabmodell Systemberechnung, um zutreffende Ergebnisse gegenüber einer 3D-FE-Systemberechnung zu erhalten. VRL zeigen sehr große plastische Systemreserven unter Innendruckbelastung, die es auch erlauben unplanmäßige große Auflagersetzungen aufzunehmen. Durch die große Biegesteifigkeit der Rohrstränge innerhalb der VRL hebt die VRL dabei von einzelnen Auflagerpunkten ab. Dies erfordert, dass die benachbarten Auflagerpunkte eine Tragreserve von zumindest 100 % bezüglich der vertikalen Auflagerkräfte aufweisen. Die wesentlichsten Projektergebnisse finden sich im nachfolgenden zusammenfassenden Gesamtbericht: 

Tragverhalten_VRL_gesamtbericht.pdf