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Ingenieurwesen » Technische Mechanik » Kräfte an einer Rohrschelle
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Beruf Kräfte an einer Rohrschelle
markusv
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 24.01.2017
Mitteilungen: 261
Aus: Leipzig
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-01-17


In einem Projekt auf Arbeit ist nachzuweisen, dass eine Anzahl von Rohrschellen auf einem freigelegten Stahlrohr eine Vorspannkraft \(F_\text V\), die in axialer Richtung wirkt, halten bzw. auf die an die Rohrschellen angeschweißte Konstruktion übertragen kann, ohne, dass das Rohr in den Schellen "verrutscht". Leider habe ich absolut keine Ahnung bzw. lediglich Ansätze, wie ich die Kraft berechne, die eine gegebene Rohrschelle halten kann:

In axialer Richtung würde ja die Reibkraft \(F_\text R\) entgegen der Kraft wirken, die das Rohr verschieben möchte. Die Reibkraft würde sich ja über den Reibungsskoeffizienten \(\mu\) (Stahl auf Stahl) ergeben. Die zugrunde liegende Kraft ist ja nun aber nicht die Kraft \(F_\text V\), sondern die Kraft, mit der ich die Rohrschellen an das Rohr "anlege". Wie berechne ich eine solche "Umfangskraft"?


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Diophant
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 18.01.2019
Mitteilungen: 2790
Aus: Rosenfeld, BW
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-01-17


Hallo markusv,

ich will nicht ausschließen, dass man das irgendwie rechnen kann. Ich wage aber zu bezweifeln, dass da etwas sinnvolles herauskommt.

Weiters ist zu beachten, was durch diese Rohre transportiert wird. Im Fall von Flüssigkeiten muss die Gewichtskraft der Flüssigkeit ja auch berücksichtigt werden. Und selbstredend brauchst du das Eigengewicht der Rohre.

Ich habe mal vor ca. 25 Jahren eine neue Späneabsauganlage für eine (kleinere) Fertighausfirma konzipiert und realisiert. Da hat dieses Thema ebenfalls eine Rolle gespielt. Da waren Rohre und Schellen allerdings Teil eines Systems, die unterschiedlichen Hersteller hatten da jeweils Datenblätter zur Verfügung gestellt, mit denen man solche und andere Fragen rasch klären konnte.

Wird das eine neue Anlage oder wird eine alte Anlage modifiziert?

Oder sind die Schellen montiert und das Problem tritt durch das Freilegen der Konstruktion auf (warum hat das dann vorher gehalten?)?

Die Druckspannung, die zwischen einer solchen Schelle und dem Rohr herrscht, hängt ja davon ab, wie eng die Schelle angezogen ist. Und über die kannst du auch die Kraft ausrechnen, die die Schelle auf das Rohr ausübt.

Aber wie gesagt: ich halte eine solche Rechnung für unrealistisch. Um es dennoch zu versuchen, müsste man möglichst viele Details der Konstruktion kennen.


Gruß, Diophant



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markusv
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 24.01.2017
Mitteilungen: 261
Aus: Leipzig
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-01-17


Hallo Diophant. Danke für deine schnelle Rückmeldung.

Es handelt sich um eine freiverlegte Fernwärmeleitung. Die Arbeiten werden allerdings an der außer Betrieb befindlichen und entleerten Leitung durchgeführt.

Aus der Leitung muss zwischen einem Festpunkt und dem nächsten Bogen ein Teilstück heraus geschnitten und ersetzt werden. Soweit nicht schlimm, wenn der gesamte Teil nicht mechanisch vorgespannt wäre. Um diese Vorspannung nicht zu verlieren, wenn man die Verbindung zum Festpunkt löst, ist eine Übergangslösung mittels Rohrschellen geplant: vor und hinter dem Teilstück wird die Rohrleitung geschellt, die Schellen sind mit einem Stahlprofil verbunden. Die Zugkraft soll damit übertragen und in den Festpunkt geleitet werden, sodass die Vorspannung erhalten bleibt.

Habe das Ganze mal versucht zu skizzieren: nach dem Ausschnitt des Teilstückes muss die Kraft zum Festpunkt (X) übertragen werden, was mittels der Übergangskonstruktion zu bewerkstelligen ist.

Ohne dieses Festmachen der Leitung am Festpunkt würde das abgeschnittene Stück in Richtung der Kraft "schnippsen" und die mech. Vorspannung wäre dahin (darüber hinaus wäre es wohl eine recht gefährliche Arbeit, da es sich um eine Rohrleitung DN400 handelt und entsprechend große Kräfte dahinter stehen).

<math>
\begin{tikzpicture}
\draw[fill=gray] (0,0) rectangle (3,1);
\draw[fill=gray] (5,0) rectangle (8,1);
\draw[line width=2pt] (2.5,0) -- (2.5,1.5) -- (5.5,1.5) -- (5.5,0);
\draw[dashed] (3,0) -- (5,0) (3,1) -- (5,1);
\node at(0,.5) {\Huge\sffamily X};
\draw[->] (8,.5) -- (9,0.5) node[midway, above] {$F_V$};
\draw[->] (0,.5) -- (1,0.5) node[midway, above] {$F_V$};
\end{tikzpicture}
</math>
 




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Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen.
jacha2
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 28.05.2013
Mitteilungen: 1027
Aus: Namur
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2020-01-21


Salut,

die Haftreibung von Rohrschellen, die wie hier eine Rohrvorspannung übertragen helfen sollen,
2020-01-17 22:02 - markusv in Beitrag No. 2 schreibt: ...Aus der Leitung muss zwischen einem Festpunkt und dem nächsten Bogen ein Teilstück heraus geschnitten und ersetzt werden. Soweit nicht schlimm, wenn der gesamte Teil nicht mechanisch vorgespannt wäre. Um diese Vorspannung nicht zu verlieren, wenn man die Verbindung zum Festpunkt löst, ist eine Übergangslösung mittels Rohrschellen geplant: vor und hinter dem Teilstück wird die Rohrleitung geschellt, die Schellen sind mit einem Stahlprofil verbunden. Die Zugkraft soll damit übertragen und in den Festpunkt geleitet werden, sodass die Vorspannung erhalten bleibt.
...
...wird im Wesentlichen von zwei Seiten her angenähert, wenn man nicht mit FEM und elastischer (oder plastischer, je nach Schellendicke) Deformation anfangen will.
-Die eine unterstellt eine Klemmverbindung, bei der schlicht über die Hebelverhältnisse eine Anpreßkraft ermittelt wird, aus der sich die maximale Haltekraft gegen Verschiebung der Schelle aus der von Dir erwähnten Haftreibungszahl \(\mu\) ergibt. Die Kenntnis selbiger löst dieses Problem (bzw. das  Problem reduziert sich darauf, sie zu finden). Daneben kennt jeder Praktiker den Kniff, Schellen auf glatten Rohren mit Sandpapier zu unterlegen, um diese Zahl und damit die Versatzfestigkeit zu erhöhen. Tabellenwerte sind mir aber keine - außer den gängigen "Stahl auf Guß"-Tafeln etc. bekannt (habe auch nicht danach gesucht).

-Die andere geht von einer Schelle als einem -das Rohr umfassendem- elastischen Band aus, das durch Zug an seinen Enden um einen gewissen Betrag gelängt wird und damit eine Rundum-Kompression des Rohres herbeiführt, über die sich der Betrag der Preßkraft als Skalar ermitteln und mit demselben  \(\mu\)-Ansatz wie oben in eine maximale Haftreibungskraft überführen läßt. Das Problem, wie man sich Kenntnis von dieser Zahl verschafft, ist aber damit ebensowenig gelöst. Wenn es sich um kritische Anwendungen handelt, wäre hinter die üblichen  Tafelwerte ein  Fragezeichen zu setzen, denn diese Fixierung gerät allzuleicht in den Grenzbereich der linearen Theorie, oder, vereinfacht ausgedrückt, "so lange festspannen, bis die gewünschte Haftreibungskraft erreicht ist", kann unerwünscht enden.

Es könnte auf eine Mischung von Überschlagsrechnung und Empirie hinauslaufen, an deren Anfang eine vernünftige Abschätzung der Vorspannung und Schellenbreite(n) steht.

Adieu



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