Kräfte an Systemgrenzen

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Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von Rohrkrepierer » Di 7. Nov 2017, 07:03

Hallo Zusammen,

stellen Sie ich bitte ein System vor, das eingangsseitig und ausgangsseitig jeweils einen Flansch hat. Das System ist irgenwie gehaltert, was nicht weiter für die Frage hier von Bedeutung sein sollte. Nun möchte man dem Kunden, der an dieses Rohrsystem sein verbindendes Rohr anschließt (sowohl eingangsseitig wie auch ausgangsseitig) Kräfte und Monente vorgeben, die das unser hier betrachtetes Rohrsystem gem. der Berechnung in Rohr2 noch verkraften kann. Es handelt sich dabei um Qx, Qy, Qz, Mx, My und Mz. Jedes dieser Komponenten kann sowohl positiv als auch negativ vorkommen. Bereichs am Eingangsflansch gibt es demnach 12! (12 Fakultät) an Variationen, die vorkommen können. Nimmt man auch noch den Ausgangsflansch hinzu, so potenziert sich das Problem noch um ein Vielfaches. Dennoch weißt man meist nicht, wie das bauseitige Kundensystem aussieht, und muss alle Eventualitäten in der Berechung berücksichtigen. Diese kommen natürlich auch noch in jedem der vorhandenen Lastfälle vor, was das Problem weiter verkompliziert.

Wie sollte man hier vorgehen? Wie kann man das Problem lösen?

MfG

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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von rohr2admin » Di 7. Nov 2017, 15:25

Hallo,

eigentlich lässt sich das Problem gar nicht so einfach lösen, da eine saubere Systemtrennung nur durch folgende Varianten möglich ist:
  • Eine Trennung mittels tatsächlich gebauter Übergabefestpunkte, dies ist rechnerisch sauber und einfach zu realisieren.
  • Eine Trennung mittels übergegebener Anschlusskräfte wie von Ihnen beschrieben. Hier fehlt jedoch auch die Übergabe der anschließenden Systemsteifigkeit! Dies ließe sich z.B. über eine Steifigkeitsmatrix realisieren, jedoch nur wenn das anschließende System hinreichend bekannt ist.
Jedoch zurück zu Ihrer Frage mit den verschiedenen Lastkombinationen:
Hierfür gibt es denn Lastfalltyp „einzelnd wirkende Belastung“, bei der Sie an einem Knoten die zu berücksichtigenden Kräfte mit beliebigem Vorzeichen eingeben können. Das Programm überlagert alle Lastkombinationen dann entsprechend der gewählten Überlagerung:
einzellast 1.JPG
einzellast 2.JPG
MfG
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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von Rohrkrepierer » Di 7. Nov 2017, 17:14

Hallo,

ich werde es morgen mal ausprobieren. Welche von Ihnen markierte Variante (MGRW / MQMI) sollte den für unser Problem gewäht werden?

Aber ist die Steifigkeitsmatrix tatsächlich von Bedeutung? Das Anschließende System muss in der Steifigkeit derart ausgeführt werden, dass die von uns vorgegebene maximale Kräfte und Momente nicht überschritten werden. Dafür trägt der Berechner des anschließenden Systems die Sorge und Verantwortung. Ich bin der Meinung, dass vielmehr die Steifigkeit unseres Systems bekannt gegeben werden müsste.

MfG

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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von rohr2admin » Mi 8. Nov 2017, 07:42

Hallo,

wir sind schon der Meinung, dass die Steifigkeit eine bedeutende Rolle spielt. Für Ihren Fall sollten Sie die Variante "MGRW" wählen, da hier auch alle Vorzeichenmöglichkeiten berücksichtigt werden.
Dabei müssen Sie sich natürlich auch noch Gedanken zur Lastfallkategorie machen. In der Standardeinstellung werden die Lasten als Primärlasten interpretiert.

Abschließend lässt sich eigentlich sagen, dass eine Trennung anhand "fiktiver" Übergabepunkte schwer zu realisieren ist, da am Ende die Einflüsse der Systemteile aufeinander betrachtet werden müssen. Was spricht gegen die Ausführung eines Festpunktes?

MFG
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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von Rohrkrepierer » Mi 8. Nov 2017, 18:18

Hallo,

wir bauen Rohrleitungssysteme, die auf einen Stahlrahmen montiert sind. Dabei gibt es meinst einen HA100A als eine, auf dem Rahmen aufgeschweißte "Stütze" auf der die Rohrleitung mittels einer Rohrschelle gehaltert wird. Bedingt durch dieses System haben wir, obwohl die Rohrschellen ein Rutschen der Rohrleitung eigentlich nicht zulassen sollten, immer die Biegung der "Stütze" und eine Torsion des Rahmens. Ein solches System entspricht nicht der Definition eines Festlagers, weshalb wir immer die Anschlusskräfte und -Momente angeben wollen, die unser System im Stande ist zu verkraften.

Ich muss hier aber noch einmal nachfragen, ob wir uns korrekt verstanden haben. Wenn Sie weiter oben von einer Steifigkeitsmatrix sprechen, meinen Sie dann eine Steifigkeitsmatrix von unserem System, oder dem System, das an unseres Anschließt.

Im ersterem Falle wäre es doch genau das, was wir benötigen. Das gesamte System und die Einflüsse der Systemteile aufeinander prüft dann der Berechnungsingenieur, der das Gesamtsystem berechnet und unser System nur in Form der angegebenen Kräfte, Momente und ggf. der Steifigkeitsmatrix, abbildet. Soweit die Idee.

Bezüglich der Lastfallkategorie würde ich zu einer Primärlast tendieren, das diese Lasten auch im Fall von Dead Load berücksichtigt werden sollen. Die Höhe der Lasten darf in keinem Lastfall überschritten werden.

Apropos: bei der Verwendung von "MGRW" werden alle 12! (Fakultät) Permutationen pro Flansch berücksichtigt?

MfG

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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von rohr2admin » Mo 13. Nov 2017, 08:44

Hallo,

prinzipiell müssen bei einer Systemgrenze beide Seiten die Steifigkeit der anderen Seite mit berücksichtigen, Sie müssten die Matritzen also untereinander austauschen.
Können Sie Ihre Fragestellung evtl. mit Beispielsystem an unseren Support (support@rohr2.de)schicken? Im Rahmen des Forums und ohne einen Bezug zum System werden wir wahrscheinlich keine zufriedenstellende Antwort finden.

MfG
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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von Rohrkrepierer » Fr 17. Nov 2017, 15:56

Hallo,

ich habe mir heute ausgiebig das Handbuch und Ihre Antwort vom Di 7. Nov 2017, 16:25 Uhr angesehen.
Bei "MGRW" habe ich den Eindruck, korrigieren Sie mich bitte, wenn ich falsch liegen sollte, dass zunächst als allen angegebenen Kräften und Momenten Resultierende unter Verwendung eins alternierenden Vorzeichens gebildet werden, und dann das MAXIMUM aus allen Resultierenden ermittelt wird. Das Maximum wird dann in einer weiteren Überlagerung mittels "GRWE" mit einem alternierendem Vorzeichen versehen und mit mittels "SAFR" mit den anderen "OC"-Lastfällen, wie Wind und Erdbeben" verrechnet. "SAFR" bedeutet aber, dass die darunter kombinierten Lastfälle nie gemeinsam vorkommen und auch alle ausbleiben können. So ist es aber nicht gewünscht, denn:

- die "Additional Loads" sollen immer, und unabhängig von den "OC"-Lasten, auftreten.
Soll heißen, dass sie mit allen Betriebsfällen ("OC"-Fällen) kombiniert werden sollen.
- die einzelnen Komponenten der "Additional Loads" sollen im Vorzeichen alternieren. Ich denke, "GRWE" muss für jede der 6 Komponenten gelten.
- Ich bin mir nicht sicher, ob die Bildung einer Resultierenden das gewünschte Ergebnis bringt.
Vielmehr ist gewünscht, dass die 6 Komponenten am Flansch alterniert werden, woraus sich 12 Variablen bilden.
Es muss nun untersucht werden, welche Konstellation dieser Lasten für das gesamte System das ungünstigste ist, und das für den Lastfall.
Ich denke, dass es unter Umständen nicht unbedingt die maximale Resultierende sein könnte.

Haben Sie hierfür eine Lösung?

MfG

Rohrkrepierer

Ergänzung:

Ich habe eben noch etwas herumprobiert und mit mit der manuellen Lastfallkombination beschäftigt:
LS-Kombi.png
1: Ich habe die Komponenten des Lastfalls "Additional Loads" mittels "GRWE" alternierend gemacht. Nun sind alle Komponenten sowohl positiv, als auch negativ vorhanden und im "EX"-Satz vorliegend.

2: mittels "FEST" sollen alle Komponenten mit ihrem jeweiligen Vorzeichen in die Überlagerung eingehen.

3: nun stecke ich fest. Ich müsste nun mittels "SRSS" aus den einzelnen Komponenten Resultierende bilden. Diese Funktion steht aber für Extremwert-Typen nicht zur Verfügung. Ich könnte mir auch vorstellen den Extremwert "Add-Load" in einen Lastfall zu überführen und dann die Funktion "SRSS" aufzurufen. Doch leider stehen auch dafür keine Funktionen zur Verfügung, die hier sinnvoll erscheinen. :(

Allesamt ein schönes Wochenende

MfG

Rohrkrepierer
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Re: Kräfte an Systemgrenzen

Beitrag von rohr2support » Fr 1. Dez 2017, 15:38

Hallo

Zum Thema Überlagerungen könnten Sie auch mal den folgenden Post durchlesen viewtopic.php?f=3&t=1250.

Es gibt grundsätzlich 2 Typen von Variablen in ROHR2 für Überlagerungsberechnungen:
Lastfälle: 12 Variablen pro Schnitt =3*(Bewegungen,Verdrehung,Kräfte;Momente)
Extremwertfelder: 2 Tabellen 12*12 für Maximal und Minimalwerte

Jetzt sollte man zuerst einmal unterscheiden welche Aufgabe man lösen möchte:
- Spannungsnachweis der Leitung
- Bestimmung maximaler Lagerlasten

Für die Spannungsanayse verwenden Sie die Überlagerung MGRW. Dabei werden genau die maximalen Momente für die Kombination von Lasten mit wechselndem Vorzeichen berechnet und in der Spannungsanalyse verwendet.
Hierbei bitte nicht die Überlagerungsvorschrift SRSS mit der Bestimmung der maximalen resultierenden Momente verwechseln.
SRSS bedeutet im ROHR2 die Überlagerung "Wurzel der Summe der Quadrate" zwischen verschiedenen Lastfällen, NICHT zwischen den verschiedenen Richtungen von Ergebnissen des gleichen Lastfalls.

Für die Lagerlasten:
Um die schlimmste Kombination auszurechnen und beide Vorzeichenrichtungen zu berücksichtigen, verwenden Sie GRWE. Das Ergebnis ist eine Extremwertfeld bei dem die maximal und minimal-Felder mit der Summe der Einzelanteil gefüllt sind.
Dies können Sie jetzt noch mit Ihren ständigen Lasten oder Betriebszuständen kombinieren (mit FEST, FREI oder SAFE, SAFR).
Dann kommt es etwas darauf an, wie Sie die Ergebnisse weiterverwenden wenn Sie die Ausgabe erzeugen:
1.) Sie wollen nur die Amplitude der Maximalwerte ausgeben : Verwenden Sie EXTR um aus den beiden Tabellen des Extremwertfelds die schlimmste Richtung auszuwählen. Das Ergebnis ist 1 Lastfall mit den maximalwerten (entweder in positiver oder negativer Richtung)
2.)Sie wollen sowohl Maximalwert alsauch Minimalwerte ausgeben : Verwenden Sie MIN und MAX um aus jedem der beiden Tabellen des Extremwertfelds die Diagonale zu extrahieren.
3.) Sie wollen alle Kombinationnen mit ausgeben: Lassen Sie sich das Extremwertfeld direkt ausgeben (2 Tabellen 12*12)

Zum Thema Steifigkeitsmatritzen:
Wenn Ihnen ein wenig Konservativität in der Berechnung nichts ausmacht, können Sie:
- Dem Berechner der anschließenden Leitung die berechnete Dehnung Ihres Skids mitgeben (-> ist für Ihn dann ein Festpunkt mit einer Randpunktverschiebung) und
- Zulässige Stutzenlasten vorgeben die er trotz der Bewegung der Stutzen noch einhalten muss.
Das führt in der Praxis allerdings häufiger dazu, dass das Skid nicht mehr verwendet werden kann, weil die zulässigen Lasten schwer einhaltbar werden.
Ansonsten geben Sie zusätzlich die Steifigkeitsmatrix Ihres Skids weiter und der Berechner der anschließenden Leitung darf Ihr System etwas verformen, da er die Steifigkeit kennt. Er muss allerdings wieder die Stutzenlasten einhalten und die Randpunktverschiebung aufbringen.

MfG

ROHR2 Support

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