5. Kapitel: Ausführung und Wanddickenberechnung der Rohre

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Karin Pfaff
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1 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/1 5 Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5.1 Allgs 5.2 Muffnrohr 5.3 Wanddicknbrchnung 5.4 Flanschrohr

2 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/2 5 Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr Gnrll wrdn Rohr aus duktilm Gussisn mit Ausnahm dr in Sandformn ggossnn Flanschnrohr als Muffnrohr hrgstllt. Di Vrbindungstchnik hat sich, ausghnd von dr Stckvrbindung, übr di Stmmmuffn-Vrbindung, dann witr übr di Schraubmuffn- und Stopfbuchsnmuffn-Vrbindung, bis hin zur modrnn Stckmuffn-Vrbindung ntwicklt. Ihr Vortil lign in dr Abwinklbarkit, dr Längsbwglichkit und im infachn Einbau. Flanschnrohr wrdn in Sandformn ggossn odr aus gschludrtn Rohrn hrgstllt. Bi ltztrn wrdn di Flansch aufgschwißt odr aufgschraubt. 5.1 Allgs 5.2 Muffnrohr di Schraubmuffn-Vrbindung und di Stopfbuchsnmuffn-Vrbindung zur Stckmuffn-Vrbindung. Dis ligt hut in inr optimirtn Ausführung vor. Di Muff ist innn profilirt und kommt mit inm inzign Elmnt als Dichtung aus. Hut wird für rdübrdckt Rohrlitungn aus duktilm Gussisn fast ausnahmslos di Stckmuffn-Vrbindung, gnormt in DIN 28603, ingstzt. Bis DN 1000 wird das Systm TYTON angwndt, bis DN 2000 das Systm STANDARD. Rohr aus duktilm Gussisn für rdübrdckt Rohrlitungn sind im Allgn mit inr bwglichn Muffn-Vrbindung ausgstattt. Für obr irdisch Litungn wird di Flansch- Vrbindung mhr und mhr von dr Stck muffn-vrbindung, häufig in längskraftschlüssigr Ausführung, abglöst. Falls rfordrlich, sind auch Rohr mit glattn Endn lifrbar odr an dr Baustll auf Passläng zu schnidn; si könnn mit Kupplungn vrbundn wrdn. Di ältst in Dutschland bkannt Muffn-Vrbindung an Gussrohrn, in Stckvrbindung, stammt aus inr Wassrlitung aus dm Jahr 1455 ds Dillnburgr Schlosss ( Bild 1.1, Kapitl 1). Übr di Art ds Dichtmittls ist nichts mhr bkannt, doch lassn Blirst di Vrmutung zu, dass mit inm Blivrguss di Vrbssrung dr Druckbständigkit babsichtigt war. Di witr Entwicklung dr Muffn-Vrbindung lif übr di Stmmmuffn-Vrbindung, dann übr di mchanischn Vrbindungn wi Schraub- und Stopfbuchsnmuffn-Vrbindungn wrdn hut nur noch bi übrschibbarn Formstückn ingstzt. Dr wsntlich Vortil dr Muffn-Vrbindungn ligt nicht nur in ihrm infachn und sichrn Einbau, sondrn auch in ihrr Glnkigkit und Längsbwglichkit. Infolg dr Glnkigkit dr Vrbindungn wrdn di von innn und außn auf di Rohrlitung wirkndn Kräft in rhblichm Maß vrringrt.

3 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/3 Bi Dükrn, in Hanglitungn, bi grabnlosn Einbauvrfahrn, Schnkanonn- und Turbinnlitungn tc., wrdn häufig abwinklbar, längskraftschlüssig Vrbindungn vrwndt. Solch Rohr mit bwglichn, längskraftschlüssign Vrbindungn sind im Nnnwitnbrich von DN 80 bis DN 1400 lifrbar. 5.3 Wanddicknbrchnung Di Wanddickn dr Rohr sind in Klassn ingtilt und lassn sich in Abhängigkit von dr Nnnwit nach folgndr Forml brchnn: DN K K (0,5 + 0,001 DN) [mm] (5.1) Nnndurchmssr ds Rohrs in mm Nnnwanddick in mm ist aus inr Rih von ganzn Zahln ausgwählt K ist in ganzzahligr Faktor, dr di Wanddicknklass knnzichnt. Er ligt i. A. zwischn 8, 9, 10, 11, 12,... Ergänznd zu dn bishrign Wanddicknklassn wurd im Jahr 2002 di Klass 40 ingführt. Di Klass 40 dfinirt in Wanddick, di notwndig ist, um inm innrn Druck von dstns 40 bar daurhaft standzuhaltn. Zur Bmssung dr bnötigtn imaln Wanddick für inn Innndruck P max gilt nach dr Ksslforml Pmax ( DE ) S 20 Rm F [ ] mm (5.2) DE Nnnaußndurchmssr ds Rohrs in mm Mindstwanddick in mm P max Maximalr Druck in bar R m Mindstzugfstigkit ds duktiln Gussisns in N/mm 2 ( 420 N/mm 2 ) S F Sichrhitsfaktor von 3 Bi Einsatz dr Mindstzugfstigkit R m 420 N/mm 2 und inm Sichrhitsfaktor S F von 3 rgibt sich für dn Ausdruck 20 R S F m (5.3) in Konstant mit dm Wrt von Di Mindstwanddick ist somit Pmax ( DE ) [ mm] (5.4) Das untr Grnzabmaß c ist laut DIN EN 545, Abschnitt , Tabll 1 c 1,3 + 0,001 DN [mm] (5.5) Anmrkung: Bi Wanddickn, di nach obigr Forml dn Wrt von 6,0 mm untrschritn, vrinfacht sich di Bzihung zu 1,3 [mm] (5.6)

4 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/4 Somit lässt sich di Nnnwanddick nach folgndr Bzihung rrchnn: Pmax ( DE ) 1,3+ 0,001 DN + [mm] 2800 (5.7) Für shr hoh Btribsdrück und größr äußr Blastungn sind Rohr mit größrn Wanddickn hrstllbar. In Abhängigkit von dn zu rwartndn Anfordrungn an di Rohr lässt sich schon bi dr Planung di rfordrlich und wirtschaftlich günstigst Wand dick mit dm gbotnn Sichrhitsfaktor r-- mittln. Im Folgndn soll anhand ins typischn Planungsfalls di Wanddicknbrchnung bispilhaft durchgführt wrdn: Für in Wassrkraftturbinnanlag wurd aus dn godätischn und hydrologischn Randbdingungn in Rohrlitung konzipirt, wlch mit inm lichtn Durchmssr von 600 mm in Höhndiffrnz von 500 m übrbrückt. Aus inr voranggangnn Druckstoßbrchnung rgab sich in maximalr Btribsdruck inklusiv brchntm Druckstoß MDPc 52,8 bar. Nach EN 805, , ist dr Systmprüfdruck STP fstzulgn. STP MDPc kpa (0,1 MPa 1 bar) STP 52, ,8 bar Di Litung ist also nach ihrm Bau mit 53,8 bar zu prüfn. Di im DVGW-Arbitsblatt W bzw. in EN 805 vrankrtn Planungsgrundsätz rlaubn nun dn Übrgang vom Systm zu dn Bautiln, wlch zu bmssn sind: In Tabll 2 ds Abschnitts dr EN 805 wird gfordrt, dass dr von dn Bautiln zu rtragnd höchstzulässig Bautilprüfdruck PEA STP sin muss. Damit gilt PEA 53,8 bar EN 545 rglt im Anhang A.2 di Wanddicknbrchnung dr Rohr: PEA PMA + 5 bar 53,8 bar Damit ist PMA 53,8 5 48,8 bar 1,2* PFA PFA 48,8/1,2 40,7 bar Mit disr Größ wird übr di in Anhang A.2 dr DIN EN 545 anggbn Forml PFA D SF PFA ( DE ) S 20 R 20 R m di Mindstwanddick brchnt. m F (5.8)

5 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/5 Mit dn Wrtn für PFA 40,7 bar DE 635 mm S F 3 R m 420 MPa rgibt sich in imal Wanddick PFA DE PFA [ mm ] (5.9) PFA PFA DE (5.10). PFA DE [ mm] PFA 40, , 09 ~ 9, 1 mm , 7 Das untr Grnzabmaß für di Wanddick gschludrtr Rohr nthält dr Abschnitt dr DIN EN 545 in Tabll 1: (5.11) (5.12) (, , DN) (, , ) 19, mm (5.13) Daraus rgibt sich di Nnnwanddick zu + 19, 91, + 19, 11 mm (5.14) Übr di Angab dr K-Klassn untr dr DIN EN 545 K ( 0, 5 + 0, 001 DN) (5.15) rgibt sich mit dn bishr rrchntn Wrtn in Rohrwanddicknklass K von K 10 (5.16) ( 0, 5 + 0, 001 DN) ( 05, + 06, ) 11, Für dn Bispilfall sind also Rohr dr Wanddicknklass K 10 inzustzn.

6 E-Book Guss-Rohrsystm 5. Kapitl: Ausführung und Wanddicknbrchnung dr Rohr 5/6 In dn maßgbndn EN-Normn gibt s für duktil Gussrohr in Wassrlitungn (EN 545) di Wanddicknklassn K 9, K 10 und Klass 40, di auf di Ringstifigkit dr Rohr bzogn sind. Das bitt di Möglichkit, bi dr Planung untrschidlich Ringstifigkitn anzustzn, um di günstigst Rohrwanddick zu rmittln. Di gnormtn Längn dr Schludrgussrohr sind 6 m, 7 m und 8 m. Di Rohr wrdn mit untrschidlichn Umhüllungn und Ausklidungn glifrt, drn Einsatzbrich in dn Kapitln 14 und 15 bschribn wrdn. 5.4 Flanschrohr Flanschrohr wrdn ntwdr aus gschludrtn Rohrn hrgstllt odr in Sandformn ggossn. Bi dn aus Schludrgussrohrn hrgstlltn Flanschrohrn ist s üblich, di Flansch aufzuschwißn odr aufzuschraubn. Di hirfür vrwndtn Flansch aus duktilm Gussisn sind im Sandguss hrgstllt und habn für di Vrwndung als Vorschwißflansch inn angformtn Stutzn. Disr ist dm Außndurchmssr und dr Wanddick ds Rohrs angpasst, so dass di Flansch gschwißt wrdn könnn. Di Aufschraubflansch bsitzn inn anggossnn Stutzn mit inm Innndurchmssr, dr s rlaubt, in konisch vrlaufnds Gwind inzuschnidn. Zur Abdichtung dr Vrbindung zwischn Rohrschaft und Flansch wird vor dm Aufschraubn ds Flanschs in Dichtmittl auf das Gwind aufgtragn. Nach dism Vrfahrn hrgstllt Flansch rohr sind, abhängig von dn Flanschabmssungn, für di Druckstufn PN 10 bis PN 40 im Nnnwitnbrich von DN 80 bis DN 600 instzbar. Flanschrohr mit anggossnn Flanschn wrdn nach dm Sandgussvrfahrn hrgstllt. Im Nnnwitnbrich von DN 80 bis DN 2000 bträgt di größt Läng 2 m. Di Längnuntrschid lign bi 100 mm. Di Wand dickn dr Rohr ntsprchn dr Klass K 12. Di Flanschrohr wrdn mit untrschidlichn Umhüllungn und Ausklidungn glifrt.

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