EN 13 941

SVENSK STANDARD SS-EN 13941 Fastställd 2003-04-04 Utgåva 1

Fjärrvärmesystem – Konstruktion och installation av rörsystem med förisolerade rör med fast förband mellan värmeisolering och medierör respektive mantelrör Projektovanje i montaža predizolovanog sistema višeslojnih cevi u daljinskom grejanju

ICS 91.140.10 Språk: engelska Objavljeno: maj 2003 © Copyright SIS. Zabranjeno je umnožavanje u bilo kom obliku.

Europastandarden EN 13941:2003 gäller som svensk standard. Detta dokument innehåller den officiella engelska versionen av EN 13941:2003. Evropski standard EN 13941:2003 ima status Švedskog standarda. Ovaj dokument sadrži zvaničnu verziju EN 13941:2003 na engleskom jeziku.

Dokumentet består av 112 sidor. Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, tel 08 - 555 520 00. Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS Förlag AB, 118 80 STOCKHOLM Telefon: 08 - 555 523 10. Telefax: 08 - 555 523 11 E-post: [email protected]. Internet: www.sis.se

EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM

EN 13941 Mart 2003

ICS 91.140.10

Verzija na engleskom jeziku

Projektovanje i montaža predizolovanog sistema višeslojnih cevi daljinskog grejanja

Ovi Evropski standardi su odobreni od strane CEN-a 27.10.2002. Članovi CEN-a su u obavezi da rade u skladu sa CEN/CENELEC Međunarodnim propisima koji bezuslovno zahtevaju da ovi Evropski standardi imaju status državnih standarda. Najnovije liste i bibliografska uputstva koje se tiču ovakvih državnih standarda mogu se nabaviti podnošenjem zahteva Centralnoj Upravi ili bilo kom članu CEN-a. Ovi Evropski standardi postoje u tri zvanične verzije (na engleskom, francuskom i nemačkom). Verzija koja je prevedena na bilo koji drugi jezik u odgovornosti je člana CEN-a i kao takva kada je overena od strane Centralne Uprave ima isti status kao i zvanične verzije. Članovi CEN su tela za državne standarde Austrije, Belgije, Republike Češke, Danske, Finske, Francuske, Nemačke, Grčke, Mađarske, Islanda, Irske, Italije, Luksemburga, Malte, Holandije, Norveške, Portugala, Slovačke, Španije, Švedske, Švajcarske i Ujedinjenog Kraljevstva.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG

Management Centre: rue de Stassart, 36 B-1050 Brussels © 2003 CEN

All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members.

Ref. No. EN 13941:2003 E

EN 13941:2003 (E)

Sadržaj

Predgovor Uvod 1

Delokrug

2

Normativna uputstva

3 3.1 3.2

Jedinice i simboli Jedinice Simboli

4

Pojmovi i definicije

5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.4.1.1 5.4.1.2 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4

Opšta razmatranja o projektovanju sistema Opšti zahtevi Eksploatacioni vek Preliminarna ispitivanja Određivanje projektne klase Procena rizika Projektne klase Projektna dokumentacija Opšte Radni podaci Podaci vezani za cevovod Specifikacije kontrole kvaliteta

6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.3 6.4 6.5 6.6 6.6.1 6.6.2

Komponente i materijali Osnovni zahtevi Opšte Nestandardizovane komponente Komponente čeličnih cevi Opšte Dokumentacija Karakteristične vrednosti za čelik Posebni zahtevi za kolena i priključke Posebni zahtevi za suženjima i proširenjima Posebni zahtevi za druge komponente Izolacija poliuretanskom penom PE obloga Ekspanzioni jastuci Ventili i oprema Opšti zahtevi Obeležavanje i dokumentacija

7 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1. 7.4.2 7.4.3 7.4.4.

Delovanja i granična stanja Opšte Pojednostavljena procedura analize Delovanja Opšte Klasifikacija delovanja Granična stanja Opšte Granična stanja za čelične radne cevi Uslovi potisnog napona Granična stanja PUR i PE

2

EN 13941:2003 (E) 8. 8.1 8.2 8.3. 8.4. 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.5 8.5.1 8.5.2 8.5.3 8.5.4 8.5.5 8.5.6 8.5.7 8.5.8 8.5.9 8.6 8.7 8.8 8.9 8.9.1 8.9.2 8.9.3 8.10 8.10.1 8.10.2 8.10.3 8.11 8.11.1 8.11.2 8.11.3 8.12

Montaža Opšte Transport i skladištenje Iskopavanje kanala za cev Montaža cevi i komponenata Opšte Čelične cevi PUR – PE spojnice Prateća oprema Ekspanzione zone Zavarivanje čeličnih cevi i ispitivanje čeličnih zavarenih spojeva Opšte Sistem kvaliteta za različite projektne klase Kvalifikacija procedura zavarivanja Potrošni materijal za zavarivanje Mesto i pozicija zavarivanja Zavarivanje Posebne procedure Ispitivanje zavarenih spojeva Dokumentacija Ispitivanje čvrstoće na pritisak i ispitivanje zaptivenosti Montaža obložnih cevi, spojeva i izolacija na terenu Zatrpavanje rova Kolena cevi i druge komponente Kolena cevi Ogranci Ventili i oprema Puštanje u rad Opšte Punjenje vodom radi početka rada Sistem nadzora Posebne konstrukcije Posebne komponente Nadzemni cevovodi sa predizolovanim cevima Umetanje u obložnu cev Građevinski radovi tokom faze rada

Aneks A (normativ) Projektovanje cevnih komponenti koje su pod unutrašnjim pritiskom A.1

Opšte

A.2

Simboli

A.3

Prave cevi i kolena

A.3.1

Prave cevi

A.3.2

Kolena

A.4

Priključci i veza za grane

A.4.1

Opšti aspekti i ograničenja

A.4.2

Ojačanje

A.5

Suženja i proširenja

A.5.1

Minimalna debljina zida konusa

A.5.2

Ekscentrični reduciri

A.6

Polusferni krajevi

3

EN 13941:2003 (E) Aneks B (informativno) Geotehnika i uzajamno delovanje cevi i tla B.1. B.1.1

Delokrug Opšti zahtevi

B.2

Simboli i jedinice

B.3

Karakteristike tla potrebne za sveukupnu analizu (uzajamno delovanje cevi i tla)

B.3.1

Moduliranje međusobnog uticaja tla i cevi

B.3.2

Trenje cevi i tla (aksijalno)

B.3.3

Koeficijent horizontalnog otpora tla (bočno)

B.3.4

Kombinovana krutoća PUR pene, ekspanzionih jastuka i tla

B.4

Karakteristične vrednosti za opterećenje tla i karakteristike tla

B.4.1

Opšte

B.4.2

Studija mehanike tla

B.5

Specifični zahtevi postojanosti

B.5.1

Opšte

B.5.2

Vertikalna stabilnost

B.5.3

Horizontalna stabilnost

B.6

Posebni zahtevi kod paralelnih iskopavanja

B.6.1

Opšte

B.6.2

Smanjeno trenje

B.7

Zahtevi koji se odnose na meko tlo i okolnu oblast

B.7.1

Opšte

B.7.2

Različita okruženja

Aneks C (informativno) Sveukupne i analize poprečnog preseka C.1

Opšte

C.2

Simboli

C.3

Pregled graničnih stanja za čelik

C.4

Lokacije koje treba proceniti

C.4.1

Komponente koje treba uzeti u obzir

C.4.2

Površine koje treba uzeti u obzir

C.5

Delovanja

C.5.1

Opšte

C.5.2

Ciklusi delovanja

C.6

Sveukupne analize

C.6.1

Opšte

C.6.2

Elastičnost

C.6.3

Granični uslovi

C.7

Izračunavanje naprezanja

C.7.1

Pojednostavljena procedura

C.7.2

Analize poprečnog preseka, čelik

4

EN 13941:2003 (E) C.7.3

Prave cevi

C.7.4

Kolena

C.7.5

Priključci

C.7.6

Ostale komponente

C.7.7

PUR pena i PE obloga

C.8

Analize zamora materijala

C.8.1

Podaci o granici zamora materijala

C.8.2

Podaci o granici zamora materijala, detaljni nacrt

C.8.3

Projektovani vek trajanja do zamora materijala

C.9

Kasnija delovanja

Aneks D (informativno) Izračunavanje gubitaka toplote D.1

Opšte

D.2

Gubitak toplote po paru cevi

D.3

Termički otpor tla

D.4

Termički otpor izolacionog materijala

D.5

Otpor razmene toplote između napojne i povratne cevi

Bibliografija

5

EN 13941:2003 (E)

6

Predgovor Ovaj dokument (EN 13941:2003) je pripremio Tehnički Komitet CEN/TC 107 ”Sistem montažnih cevi daljinskog grejanja”, sekretarijata koji je pod rukovodstvom Danske Asocijacije za Standarde. Ovim Evropskim Standardima će biti dat status državnih standarda, ili putem publikacije identičnog teksta ili andosmanom, najkasnije do septembra 2003, dok državni standardi koji su u kontradiktornosti sa ovim treba da budu povučeni najkasnije do septembra 2003. Aneks A je normativ, dok su Aneksi B, C i D informativni. Ovaj dokument sadrži i bibliografiju. U skladu sa Internim propisima CEN/CENELEC, sledeće zemlje su u obavezi da sprovode ove Evropske Standarde: Austrija, Belgija, Republika Češka, Danska, Finska, Francuska, Nemačka, Grčka, Mađarska, Island, Irska, Italija, Luksemburg, Malta, Holandija, Norveška, Portugal, Slovačka, Španija, Švedska, Švajcarska i Ujedinjeno Kraljevstvo.

EN 13941:2003 (E)

7

Uvod Ove standarde je pripremila JWG1, grupa koja je radila u saradnji sa CEN/TC 267 “Industrijske cevi i cevovod”, a u skladu sa delokrugom CEN/TC 107. •

Zadatak CEN/TC 107/TC267/JWG1 je da navede propise za projektovanje, proračun i montažu cevodovodnog sistema za podzemnu toplovodnu mrežu u skladu sa EN 253, EN 448, EN 488 i EN 489.

•

CEN/TC107/TC267/JWG1 takođe može da navede propise za funkcionalne testove predizolovanog višeslojnog cevovodnog sistema podzemne toplovodne mreže.

•

Osnovni propisi projektovanja, proračuna i montaže su zasnovani na funkcionalnim zahtevima.

•

Svrha ovog rada je da ustanovi jednobrazne osnove za projektovanje, izgradnju i rad sistema daljinskog grejanja, da se obezbedi da sistem bude pouzdan, efikasan i bezbedan za okolinu, životnu sredinu i zdravlje stanovnika.

•

Oprema koja se koristi za povezivanje cevovodnog sistema mora da bude u koordinaciji sa EN 489.

Ovaj standard uzima u obzir stečeno iskustvo, nova saznanja o ponašanju materijala, naprezanju i dozvoljenim deformacijama kao i o usavršavanju tehnike montaže. Odeljci ovog standarda međusobno su povezani i pa se pri upotrebi ne mogu razdvajati. Standard se sastoji od glavnog dela i četiri aneksa. U zavisnosti od svojstva pojedinačnih klauzula, napravljena je razlika u ovim standardima između propisa i pravila primene. Propisi sadrže: -

opšte izjave, definicije i zahteve za koje nema alternative, kao i

-

zahteve i analitičke modele za koje nikakve alternative nisu dozvoljene izuzev u slučaju kada je to posebno navedeno.

Propisi su štampani slovima uobičajene veličine (font 10). Pravila primene su opšte prihvaćeni propisi, koji prate propise i ispunjavaju njihove zahteve. Pravila primene: Pravila primene i komentari na propise i pravila za primenu su štampani u fontu 8. Ovo je pravilo primene.

Alternativna pravila za projektovanje se mogu koristiti umesto pravila za primenu koja su data u ovim standardima, pod uslovom da je alternativno pravilo u skladu sa odgovarajućim propisima i podudarno u odnosu na otpornost, upotrbu i trajanje sistema. Aneks A je deo standarda (propisa). Aneksi B, C i D imaju status pravila primene. Ovi standardi sadrže brojne zahteve kojima je cilj da obezbede valjan rad distributivnih mreža daljinskog grejanja. Zahtevi navedeni u ovim standarima predstavljaju funkcionalne zahteve.

EN 13941:2003 (E)

8

Zahtevi i propisi koji su sadržani u ovim standardima treba da budu primenjeni uzimajući u obzir osnovnu svrhu standarda kao i određeni projekat o kome je reč. Pretpostavlja se da korisnik ovih standarda ima potreban tehnički uvid u predmet primene i potrebno znanje o pravnim i drugim propisima koji su vezani za praktičnu primenu standarda. U delokrugu ovih standarda se mogu pojaviti posebne situacije koje njegov sadržaj ne pokriva. U svakom specifičnom slučaju potrebno je izvršiti procenu da li se sadržaj standarda odnosi na određenu situaciju u kojoj je potrebna njegova primena. CEN/TC 107 L “Montažni cevovodni sistemi daljinskog grejanja” trenutno priprema standarde za predizolovane fleksibilne cevi cevovodnog i kontrolnog sistema.

EN 13941:2003 (E) 1.

9

Delokrug

Ovi standardi određuju propise za projektovanje, proračune i montažu podzemnog sistema predizolovanih toplovodnih cevi i prenosne mreže, Slika 2, sa cevnom konstrukcijom u skladu sa EN 253, a za kontinualni rad sa toplom vodom različitih temperatura do 1200C i povremeno sa vršnim temperaturama do 1400C i maksimalnim unutrašnjim pritiskom od 25 bara (nadpritisak). Pravilo primene: Za veće dimenzije cevi i pritisak ispod 25 bara može se tražiti veća debljina zida od one koja je navedena u EN 253 za prave cevi, kolena i priključke. Načela standarda se mogu primeniti na sisteme predizolovanih cevi koje su pod pritiskom većim od 25 bara, imajući u vidu da posebna pažnja treba da se obrati na uticaj pritiska. Priključne cevi koje su u mreži (npr. cevi u kanalima, ventilske komore, prelaz iznad saobraćajnica itd.) mogu se projektovati i ugraditi u skladu sa ovim standardima.

Standardi podrazumevaju upotrebu vode, koja je po mekoći, demineralizaciji, deaeraciji, dodavanju hemikalija ili na neki drugi način obrađivana u cilju sprečavanja unutrašnje korozije i taloga u cevima. Ovaj standard nije primenljiv za sledeće jedinice: -

pumpe,

-

izmenjivače,

-

instalacije kotla i rezervoara,

-

instalacije kod korisnika.

Potrebno je da bude obezbeđena puna radna sposobnost i trajanja ovih jedinica uzimajući u obzir uticaj sistema daljinskog grejanja i druge uticaje koji se pojavljuju zbog uslova pod kojima su ugrađene. Smernice za proveru kvaliteta proizvoda i testirispitivanje spojnica na terenu date su u aneksu A EN 448:2003, aneksu D EN 253:2003, aneksu A 488:2003 i aneksu B EN 489:2003. Smernice za zavarivanje polietilenskog omotača su date u aneksu B EN 448:2003. Procena očekivanog veka trajanja, uzimajući u obzir temperaturne promene, data je u aneksu B EN 253:2003.

2.

Normativna uputstva

Ovi Evropski Standardi sadrže uputstva sa i bez datuma koja su preuzeta iz drugih izdanja. Ova normativna uputstva su navedena na određenim mestima u tekstu, a publikacije su date dalje u tekstu. Za uputstva sa određenim datumom, kasniji amandmani ili izmene bilo koje od ovih publikacija mogu se primenjivati na ove Evropske Standarde samo onda kada su u njih uneti amandmanom ili izmenom. Za uputstva neutvrđenog datuma, primenjuje se najnovije izdanje publikacije (uključujući amandmane). EN 253

2003

EN 287-1 EN 288-1

Cevi daljinskog grejanja - Predizolovani višeslojni cevovodni sistemi za toplovodnu mrežu sa direktno položenim cevima – cevna konstrukcija za čelične radne cevi, poliuretansku termoizolaciju i spoljne obloge od polietilena. Atest za varioce – fuziono zavarivanje – Deo 1: Čelici.

1992

Specifikacija i kvalifikacija postupka zavarivanja za materijale od metala – Deo 1: Opšti propisi za fuziono zavarivanje.

EN 288-2 :

Specifikacija i atesti procedure zavarivanja za materijale od metala – Deo 2: Specifikacija procedure zavarivanja kod elektrolučnog zavarivanja.

EN 288-3 :

Specifikacija i atesti procedure zavarivanja za materijale od metala – Deo 3: Testovi procedure zavarivanja kod elektrolučnog zavarivanje čelika.

EN 13941:2003 (E) EN 444:

10 Ispitivanje bez razaranja– Opšti principi radiografskog ispitivanja materijala od metala pomoću X i gama zraka.

EN 448

2003

Cevi daljinskog grejanja - Predizolovani višeslojni cevovodni sistemi za toplovodnu mrežu sa direktno položenim cevima – Konstrukcija armature čeličnih radnih cevi, poliuretanske termoizolacije i spoljnog polietilenskog omotača.

EN 488 :

2003

Cevi daljinskog grejanja - Predizolovani višeslojni cevovodni sistemi za toplovodnu mrežu sa direktno položenim cevima – Konstrukcija čeličnih ventila za radne čelične cevi, poliuretanske termoizolacije i spoljnog polietilenskog omotača.

EN 489

2003

Cevi daljinskog grejanja - Predizolovani višeslojni cevovodni sistemi za toplovodnu mrežu sa direktno položenim cevima – Konstrukcija spojnica za čelične radne cevi, poliuretanske termoizolacije i spoljnog polietilenskog omotača.

EN 571-1

Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – Deo 1: Opšti propisi.

EN 583-1

Ispitivanje bez razaranja – Ultrazvučno ispitivanje – Deo 1: Opšti principi.

EN 719

1994

Koordinacija zavarivanja – Zadaci i obaveze.

EN 729-1

Zahtevi kvaliteta zavarivanja – fuziono zavarivanje materijala od metala – Deo 1: Smernice za izbor i upotrebu.

EN 729-2

Zahtevi kvaliteta zavarivanja – fuziono zavarivanje materijala od metala – Deo 2: Sveobuhvatni zahtevi kvaliteta.

EN 729-3

Zahtevi kvaliteta zavarivanja – fuziono zavarivanje materijala od metala – Deo 3: Standardni zahtevi kvaliteta.

EN 729-4

Zahtevi kvaliteta zavarivanja – fuziono zavarivanje materijala od metala – Deo 4: Osnovni zahtevi kvaliteta.

EN 970

Ispitivanje bez razaranja fuzionih zavarenih spojeva – Vizuelno ispitivanje.

EN 1289

Ispitivanje bez razaranja fuzionih zavarenih spojeva – Ispitivanje zavarenih spojeva penetrantima –Prihvatljivi nivo.

EN 1290

Ispitivanje bez razaranja fuzionih zavarenih spojeva – Ispitivanje zavarenih spojeva magnetnim česticama.

EN 1291

Ispitivanje bez razaranja fuzionih zavarenih spojeva – Ispitivanje zavarenih spojeva magnetnim česticama – Prihvatljivi nivo.

EN 1418

Varioci – Atest za varioce za fuziono zavarivanje i zavarivanje otporom (zavarivanje otporom - sabijanjem) sa potpuno mehanizovanim i automatskim zavarivanjem materijala od metala.

EN 1435

Ispitivanje bez razaranja zavarenih spojeva – Radiografsko ispitivanje zavarenih spojeva.

EN 1589

Gasovodi – Cevovodi za maksimalni radni pritisak preko 16 bara – Radni zahtevi.

EN 1712

Ispitivanje bez razaranja zavarenih spojeva – Ultrazvučno ispitivanje zavarenih spojeva – Prihvatljiv nivo.

EN 1714

Ispitivanje bez razaranja zavarenih spojeva – Ultrazvučno ispitivanje zavarenih spojeva.

EN 13941:2003 (E)

11

EN 10204

Proizvodi od metala – Vrste dokumentacije za ispitivanje.

EN 10216-2

Bešavne čelične cevi za upotrebu pod pritiskom - Tehnički uslovi isporuke – Deo 2: Nelegirane i legirane čelične cevi sa posebnim karakteristikama pri povišenoj temperaturi.

EN 10217-2

Zavarene čelične cevi za upotrebu pod pritiskom - Tehnički uslovi isporuke – Deo 2: Električno zavarivanje nelegiranog i legiranog čelika sa posebnim karakteristikama pri povišenoj temperaturi.

EN 10217-5

Zavarene čelične cevi za upotrebu pod pritiskom - Tehnički uslovi isporuke – Deo 5: Zavarivanje pod zaštitnim slojem nelegiranog i legiranog čelika sa posebnim karakteristikama pri povišenoj temperaturi.

EN 13018

Ispitivanje zavarenih spojeva bez razaranja – Vizuelno ispitivanje – Opšti principi.

EN 25817

Lučno zavareni spojevi od čelika – Smernice sa nivoima kvaliteta u slučaju nedostaka (ISO 5817:1992).

EN 29692

Prekriveno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom, metalom sa zaštitnim elektrodama, elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa i gasno zavarivanje - Priprema spojnica za čelik – (ISO 9692:1992).

ISO 1000

Sl jedinice i preporuke za upotrebu njihovih sadržitelja i drugih određenih jedinica.

ISO 3419

Nelegirana i legirana čelična armatura sučeono zavarena.

ISO/TR 15608: 2000

Zavarivanje – Smernice za sistem materijala od metala (ISO/TR 15608:2000)

EN 13941:2003 (E) 3

Jedinice i simboli

3.1

Jedinice

12

Sistem jedinica koje su primenjene u ovim standardima je SI sistem (Système International d'Unités), vidite ISO 1000 i ostale. Upotrebljavane su sledeće jedinice i njihovi kvadrati: Dužina Masa Sila Naprezanje Pritisak

m mm kg N 2 N/mm Pa

(metar) (milimetar) (kilogram) (Njutn) (Njutn po kvadratnom milimetru) (Paskal = Njutn po kvadratnom metru)

0

(stepeni Celzijusa) (1 bar = 105 Pa = N/mm2)

Druge korišćene jedinice Temperatura Pritisak

3.2

C bar

Simboli A

Površina

d

Kohezija tla, fabrička tolerancija

D

Prečnik omotača

d

Prečnik radne cevi

E

Modul elastičnosti

F

Sila trenja

F

Dozvoljeno naprezanje, sila trenja po jedinici površine, izvijanje

G

Težina

I

Moment inercije

i

Faktor povećanog naprezanja

L

Dužina trenja

I

Dužina

M

Moment savijanja

N

Normalna sila, broj punih ciklusa

n

Broj

p

Unutrašnji pritisak

Re

Zadata minimalna gornja čvrstoća na istezanje

Rm

Zatezna čvrstoća

R

Poluprečnik savijanja

r

Poluprečnik cevi

T

Temperatura

t

Debljina zida cevi

W

Koeficijent preseka (otporni moment)

Z

Dubina rova (merena do ose cevi)

α

Koeficijent toplotnog izduženja

EN 13941:2003 (E) γ

Specifična težina, parcijalni koeficijent sigurnosti

δ

Ugao trenja između cevi i tla, pomeranje usled toplotnog izduženja

ε

Izduženje

Θ

Ugao

λ

Koeficijent toplotne provodljivosti

µ

Koeficijent trenja između cevi i tla

ρ

Gustina

σ

Normalno naprezanje

τ

Naprezanje na smicanje

ν

Poisson-ov koeficijent

φ

Unutrašnji ugao trenja tla

Indeksi a

Delovanje

b

Cev ogranka (na priključnim vezama)

c

Omotač

d

Projekat

fat

Zamor materijala

i

Unutra, unutrašnji

j

Referenca

m

Sredina, membrana, materijal

min

Minimum

n

Nominalni, broj (zamor materijala usled višestruko ponovljenog ciklusa opterećenja)

o

Spolja, Spoljašnji

r

Glavna cev (na priključku)

res

Rezultirajući

u

Lom

v

Vertikalno

Odvojena lista simbola je data u aneksima A, B i C.

13

EN 13941:2003 (E) 4

14

Pojmovi i definicije

U svrhu ovih standarda, dati su pojmovi i definicije u EN 253:2003. Primenjuje se sledeće. 4.1 delovanje grupa koncentrisanih ili raspoređenih sila koje deluju na cevni sistem (delovanje izazvano silom), slučaj zadatih ili prinudnih deformacija u sistemu (delovanje izazvano pomeranjem). Delovanja se često nazivaju “Opterećenjima”. 4.2 ciklus delovanja jedan ciklus delovanja podrazumeva jedan uticaj sa datim opsegom naprezanja. Jedan ciklus delovanja se sastoji od jednog punog toka delovanja (što predstavlja dva puta amplitude delovanje izračunate iz prosečne vrednosti).

Oznake 1

Jedan ciklus delovanja

2

Temperaturni opseg ili opseg naprezanja SLIKA 1

Ciklus delovanja

4.3 višeslojni sistem se sastoji od radnih cevi, izolacionog materijala i omotača povezanih izolacionim matrijalom. 4.4 hladno montirajuće predizolovane višeslojne cevi u sistemu daljinskog grejanja u kome se cevi montiraju i puštaju u rad bez prethodnog prednaprezanja predgrejavanjem. 4.5 plastično razvlačenje materijala spora progresivna deformacija materijala usled uticaja naprezanja. 4.6 projektovani pritisak je unutrašnji pritisak koji je jednak ili viši od maksimalnog radnog pritiska u bilo kojoj tački cevovoda koji se pojavljuje u komponenti sistema ili delu cevovoda i pomnožen je parcijalnim stepen sigurnosti.

EN 13941:2003 (E)

15

4.7 projektovana temperatura je maksimalna temperatura koja se koristi za projektovanje komponenti ili dela cevovoda. 4.8 delovanje izazvano pomeranjem je delovanje izazvano prinudnom deformacijom ili pomeranjem, npr. toplotnom ekspanzijom ili sleganjem tla. 4.9 distibucioni cevovod je cevovod koji ide od proizvodnog postrojenja ili prenosnog voda do grejnih instalacija. Glavne distributivne mreže su glavni cevovodi ili kućni radni priključci, vidite Sliku 2. 4.10 elastični materijal je materijal koji je približan linearnoj elastičnosti do istezanja pri naprezanju ili do 0,2% otpornosti na naprezanje i ima minimalno 14% izduženja pri lomu. 4.11 duboko izvučeni priključci su priključci proizvedeni sa ucrtanim obodom na koji se cevi grane zavaruju. Obod se zavaruje na prenosni komad koji povećava debljinu zida tako da je lokalno naprezanje priključka smanjeno pre prave cevi sa normalnom debljinom zida. 4.12 montažni priključci se prave zavarivanjem cevi grane direktno na cev voda. 4.13 granica zamora je opseg naprezanja konstantne amplitude koja pod datim okolnostima dovodi do pucanja usled umora materijala. 4.14 delovanje izazvano silom je delovanje koje zadržava svoju veličinu nezavisno od deformacija strukture, npr. delovanje pritiska i težine. 4.15 kućni radni priključak je cevovod koji vodi od glavnog cevovoda do instalacija korisnika, vidite Sliku 2.

EN 13941:2003 (E)

16

Oznake 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

PRENOSNI SISTEM DISRTIBUCIONI SISTEM PRENOSNA CEV GLAVNA CEV KUĆNI RADNI PRIKLJUČAK NAPOJNA CEV POTROŠAČ CEV POVRATA KOMORA ZA VENTILE PROIZVODNJA TOPLOTE STANICA ZA RAZMENU TOPLOTE PUMPNA STANICA Slika 2 – Distribucioni i prenosni sistemi

4.16 instalaciona temperatura podrazumeva podizanje temperature od temperature prostorije tokom polaganja ili montaže, od one koja preovladava u vreme delovanja. 4.17 glavni cevovod cevovod koji napaja više grejnih instalacija. Vidite Sliku 2

EN 13941:2003 (E)

17

4.18 broj ekvivalentnih ciklusa punog delovanja je broj ciklusa delovanja sa konstantnim punim opsegom delovanja izračunatim iz poznate ili pretpostavljene istorije temperature pomoću Palmgren-Miner-ove formule i odgovarajuće SN-krive. 4.19 radni pritisak je maksimalni unutrašnji pritisak koji deluje na zidove cevi u bilo kojoj tački ili u bilo kom delu cevovoda pri zadatoj radnoj temperaturi. Pravilo primene: Ovo je, potreban unutrašnji pritisak uzimajući u obzir statički pritisak, frikcione gubitke i zadati spoljni pritisak.

4.20 radna temperatura je temperatura vode u komponenti ili delu cevovoda tokom zadatih radnih uslova. 4.21 sistem sa predgrevanjem je sistem koji se posle montaže, a pre zatrpavanja zagreva do temperature predgrevanja da bi se sistem proširio bez vršenja dodatnog naprezanja. 4.22 predizolavani sistem je sistem koji se montira na terenu, a sastoji se od montažnih cevnih elemenata i komponenti sa integrisanim zaštitnim omotačem, izolacijom i radnom cevi. 4.23 pritisak podrazumeva nadpritisak ili podpritisak u poređenju sa normalnim atmosferskim pritiskom. Ukoliko drugačije nije navedeno, pritisak se odnosi na merni pritisak. 4.24 temperatura prednaprezanja je temperatura koja se primenjuje tokom prednaprezanja predgrevanog sistema. Pravilo primene: Temperatura predgrejavanja se bira kao približno prosečna temperatura za dobijanje aksijalnog naprezanja u odnosu na nivoe aksijalnog naprezanja pri određenoj temperaturi sredine i maksimalnoj radnoj temperaturi.

4.25 osnovno naprezanje se izračunava (sa oznake) preko membrane ili rezultirajućeg naprezanja pomoću Tresca-ove ili Mises-ove formule. Pravilo primene: Formule su date u 7.4.3.

4.26 rezultirajuće naprezanje je svo naprezanje koje se pojavljuje u jednoj tački, tj. naprezanje membrane plus naprezanje koje varira preko debljine zida. 4.27 vek trajanja je vremenski period u kome se očekuje da mreža radi bez većih zamena, uz uobičajeno održavanje i radne uslove koji su opisani u projektu.

EN 13941:2003 (E)

18

4.28 radna cev je čelična cev koja sadrži vodu. 4.29 jednom napregnut kompenzator radi tokom predgrevanja. Posle predgrevanja kompenzator je blokiran. 4.30 istezanje deformacija jedinice tj. produženje ili smanjenje po jedinici dužine. 4.31 opseg naprezanja je razlika između maksimalnog i minimalnog naprezanja pojedinačnog ciklusa opterećenja, vidite Sliku 1. 4.32 prednaponski pritisak (vodeni udarac) je variranje pritiska u relativno kratkom periodu, koje je uzrokovano promenom brzine cirkulacije vode. Ovakva promena može da bude posledica zatvaranja ventila, kvara pumpe, pregrejavanja, udara od nepovratnih ventila, blokade, pucanja u cevovodu, itd. 4.33 sistem podrazumeva potpunu instalaciju cevovoda uključujući spojnice, ogranke, prateću opremu itd. i priključne cevovode. 4.34 temperaturni opseg podrazumeva apsolutnu vrednost razlike između dva temperaturna ekstrema koja se pojavljuju u jednom ciklusu, uzimajući u obzir radne i uslove i uticaje sredine, vidite Sliku 1. 4.35 ispitni pritisak unutrašnji pritisak koji se pojavljuje unutar cevovoda ili dela cevovoda tokom ispitivanja čvrstoće (ispitivanja čvrstoće na pritisak ) ili ispitivanja zaptivenosti (ispitivanja zaptivenosti pritiskom). 4.36 prenosni cevovod je glavni cevovod koji vodi od proizvodnog postrojenja do distribucionog cevovoda, vidite Sliku 2. 4.37 ventili i prateća oprema predstavljaju kontrolnu, radnu i sigurnosnu opremu koja je direktno postavljena na cevovod daljinskog grejanja. 4.38 zavareni priključci su napravljeni kovanjem i obično su bešavni.

EN 13941:2003 (E) 5

Opšta razmatranja o projektovanju sistema

5.1

Opšti zahtevi

19

Projektovanje i ugradnja cevovodnog sistema daljinskog grejanja treba da obezbedi da sistem bude: -

prihvatljivog trajanja, čvrstoće i pouzdanosti u odnosu na spoljna i unutrašnja opterećenja i udare, kojima sistem može da bude izložen u normalnom radu.

-

prihvatljive sigurnosti pri neuobičajenim radnim uslovima ili havarijama u kojima treba da bude obezbeđena bezbednost ljudi i okoline,

-

dobro energetski iskorišćen,

-

dobrih radnih svojstava,

-

sigurne isporuke.

Pravilo primene: Troškovi vezani za montažu, održavanje i rad koji se tokom godina povećavaju, treba da budu uračunati u vrednosnu procenu sistema. Procena radnih karakteristika treba da uzme u obzir mogućnost ispitivanja i održavanja.

5.2

Eksploatacioni vek

Kada je sistem koji je projektovan prema ovim standardima izložen temparaturi koja prelazi 1200C, potrebno je ponovo izračunati eksploatacioni vek komponenti imajući u vidu da su premašeni ovde dati zahtevi za 0 eksploatacioni vek od 30 godina pri stalnom radu na 120 C koji su proračunati u skladu sa aneksom B EN 253:2003. Pravilo primene: Minimalni zahtev za tipsko testitanje EN 253 (zasnovano na jačini na smicanje između PUR pene i čelične cevi) je eksploatacioni vek od 30 godina pri stalnom radu na 1200C. Ako ukupno starenje zahteva trajanje duže od 30 godina pri radu na 1200C potrebni su posebni dokumenti o karakteristikama starenja.

5.3

Preliminarna ispitivanja

Potrebno je izvršiti preliminarna ispitivanja koja se sastoje od procene svih uslova važnih za projekat daljinskog grejanja. Ova ispitivanja treba da razjasne sva pitanja planiranja, projektovanja, izvršenja i faze rada kao i posledice bilo koje vrste kvara u sistemu. Postupak koji se zasniva na preliminarnim ispitivanjima predstavlja osnovne podatke aktuelnog sistema npr. podatke koji se odnose na: -

rad,

-

pritisak i temperaaturu,

-

dimenzije,

-

dubinu iskopa (kanala),

-

materijale,

-

razdaljinu i prenošenje toplote do drugih radnih mreža, zgrada i priključaka,

-

geotehničke parametre i parametre podzemnih voda, itd.

EN 13941:2003 (E)

20

Pravilo primene:: Preliminarna ispitivanja obuhvataju objašnjenja sledećih pitanja: -

trasa cevovoda,

-

radne uslove sistema, npr. varijacije pritiska i temperature i zahteve za sigurnom isporukom,

-

radni mod sistema tokom faze rada i održavanja kao i otpor na odgovarajuće udare kao što su: -

opterećenja prouzrokovana instalacijom i radom,

-

unutrašnje i spoljno opterećenje i deformacije,

-

posledice posebne vrste kvara sistema,

-

zahteve nadležnih organa, sredine i treće strana,

-

načine izvršenja.

5.4

Određivanje projektne klase

5.4.1

Procena rizika

Potrebno je izvršiti procenu mogućih događaja koji bi mogli dovesti do povrede personala ili da imaju posledice po životnu sredinu ili društvo. Pravilo primene: Pri proceni mogućeg rizika treba uzeti u obzir mogućnost kvara kao i uticaje koji dovode do njega. Uticaji koji dovode do kvara u sistemu daljinskog grejanja su vezani za temperaturu, pritisak i prečnik cevovoda. Mogućnost kvara je zasnovana na unutrašnjim i spoljnim faktorima i kvalitetu projekta, montaže i rada. Mogući rizici su: -

isticanje tople vode kao posledica prskanja ili curenja, što uključuje rizik od ključanja, poplave, preplavljivanja prolaza itd.,

-

oštećenje instalacije, uključujući prekid snabdevanja toplotom,

-

oštećenje instalacije uključujući rizik od daljeg širenja oštećenja instalacije,

-

gubitak sigurnosti isporuke grejanja.

Posledice kvara mogu biti vezane za ceo sistem ili samo jedan deo sistema. Projektna klasa određuje nivo projekta i instalacije cevovodnog sistema.

5.4.2

Projektne klase

Izbor projektne klase je povezan sa nivoom sigurnosti i složenosti izvršenja u odnosu na procedure projektovanja i konstrukcije. U odnosu na preliminarna ispitivanja i procenu rizika, cevovodni sistem se može klasifikovati u jednu od sledećih klasa: Tabela 1 – Projektne klase Projektna klasa A

- mali i srednji prečnici cevi sa malim askijalnim naprezanjem - cevi sa malim rizikom povrede radnika ili okoline cevi sa malim rizikom od ekonomskih gubitaka

Projektna klasa B

- veliko aksijalno naprezanje, mali i srednji prečnici cevi

Projektna klasa C

- cevi velikog prečnika i / ili sa visokim pritisakom - cevi sa velikim rizikom povrede radnika ili okoline posebne ili složene kontrukcije

EN 13941:2003 (E)

21

Pravilo primene: Posebne ili složene kontrukcije se odnose na prelaze preko pruga, autoputeva, plovnih kanala koji se obično projektuju uz konsultacije sa vlasnicima i / ili nadležnim organima. Kod prelaza preko rovova i odbranbenih nasipa od poplave mogu biti zahtevane dodatne mere u cilju sprečavanja plavljenja priobalnog pojasa.

Delovi sistema koji nisu direktno izloženi pritisku ali čija havarija uključuje lom ili curenje u delovima pod pritiskom, zastupljeni su u istoj projektnoj klasi kao i delovi koji su pod pritiskom. Cevovodi koji su pristupačni tokom rada treba najmanje da budu svrstani u projektnu klasu B. Prema očekivanim uticajima, projektne klase A, B i C su određene na Slici 3.

Slika 3

Definicija projektne klase za čelik sa zadatim minimumom čvrstoće na istezanje Re(230C) = 235 N/mm2 Tabela 2 - Zahtevi za projektnom klasom

Projektna klasa

Kontrlola zavarivanja

Analiza zamora materijala

Slika 3

8.5.8

7.4.2

A

≥ 5%

B

≥ 10%

C

≥ 20%

γfat = 5 γfat = 6,67 γfat = 10

Dokumentacija

Opšta dokumenatcija 7.2 Opšta dokumenatcija 7.2 Zahtevana posebna dokumenatcija

Pravilo primene: U odnosu na projektnu klasu potrebno je uzeti u obzir sledeće: -

zahteve za dokumentacijom,

-

određivanje γfat u Palmgren-Miner-ovoj formuli,

-

zahteve zavarivanja,

-

opseg ispitivanja zavarenih šavova,

-

kvalitet nadzora i opseg ispitivanja.

Sve instalacije se uvek mogu klasifikovati u višu projektnu klasu od one koja je navedena na Slici 3.

EN 13941:2003 (E)

22

Pravilo primene: Sledeći uslovi se mogu dovesti do svrstavanja u višu projektnu klasu: -

projekat sistema i složenost,

-

uslovi tla i podzemnih voda,

-

saobraćajni uslovi,

-

položaj u odnosu na druge strukture ili komunalne mreže,

-

iskustvo sa određenim instalacijama,

-

novi metodi,

-

lokacija cevovoda i mogućnosti održavanja i remonta.

5.5

Projektna dokumentacija

5.5.1

Opšte

Sve cevne instalacije se moraju konstruisati na osnovu projektne dokumentacije koja je dovoljno detaljna da može da obezbedi izvršenje projekta u pretpostavljenom kvalitetu. Ukoliko se tokom konstrukcije vrše izmene u instalaciji, projektna dokumentacija mora da bude izmenjena u skladu s tim. Glavna projektna dokumentacija u svim projektnim klasama treba da se sastoji od: -

glavnih radnih podataka,

-

podataka koji se odnose na cevovod,

-

specifikacija kontrole kvaliteta.

5.5.2

Radni podaci

Radni podaci: -

projektovani eksploatacioni vek, projektovani pritisak i projektovana temperatura,

-

broj ciklusa radne temperature i pritiska i njihovo trajanje tokom eksploatacionog veka cevovoda (pretpostaveljna šema rada cevovoda tokom njegovog trajanja).

Pravilo primene: Potrebno je navesti određene vrednosti za letnje i zimske uslove kao i očekivani broj punih ciklusa.

5.5.3

Podaci vezani za cevovod

Podaci o lokaciji cevovoda, materijalima i posebnim uslovima. a)

Podaci o trasi cevovoda. Crtež treba da sadrži sve informacije koje su potrebne za siguran i pouzdan projekat, kao što su: -

karta planirane trase,

-

podužni profil,

-

lokaciju cevovoda u odnosu na ostale strukture uključujući presecanje sa drugim cevovodima ili paralelne cevovode, položaj kablova, zgrada i drugih prepreka,

-

položaj horizontalnih i vertikalnih kolena, priključaka i reducira, omotača, čvrstih tačaka, betonskih kanala, itd.,

-

informacije o mašinskim radovima i posebnim konstrukcijama.

EN 13941:2003 (E)

23

Pravilo primene: Gore navedeni podaci se mogu prikazati u formi: -

geografskih karata sa, ako je moguće, naznačenim oblastima i ucrtanim pojedinačnim trasama,

-

karta trasa ili sličnih crteža,

-

detaljnih karat i crteža standardnih struktura koji prikazuju potrebne trase i obezbeđuju sve informacije potrebne za procenu instalacije projekta.

Sledeći crteži mogu biti zahtevani:

b)

c)

-

crteži elemenata cevovoda, čvrstih tačaka, omotača, itd.,

-

crteži izometrijskih proračuna posebnih stuktura,

-

rastojanja između cevovoda i zgrada (premerena razdaljina) i projektnih klasa, na odvojenoj listi ili karti trase,

-

crteži - plan pobijanja šipova.

Podaci vezani za dimenzije cevovoda: -

spoljni prečnik i tolerancije,

-

nominalna debljina zida i tolerancije,

-

bitni podaci o armaturi, uključujući poluprečnike kolena i ostale informacije vezane za elemente cevovoda (reducire, priključke, itd.),

-

dozvoljena korozija ukoliko je potrebno,

-

podaci o podudarnim strukturama i osloncima koji utiču na raspodelu sile koja deluje na cevovod koji je nosilac medijuma.

Podaci o materijalu: -

d)

specifikacije materijala i sertifikati.

Podaci o instalaciji.

Mogu biti potrebne informacije između ostalog i :

e)

-

o bilo kom prednaprezanju kojem je bio izložen cevovod, tačke na kojima je i metodi kojima je prednaprezanje bilo primenjeno,

-

o malim ugaonim odstupanjima i dozvoljenim elastičnim savijanjima poluprečnika koja su primenjena na cevovod, (i trajna i privremena),

-

o ispitnom pritisaku,

-

o temperaturi instalacije.

Crteži izvedenog stanja -

registrovanje lokacije.

Pravilo primene: Plan instalacije treba da uključuje tačke od a – d.

EN 13941:2003 (E) 5.5.4

24

Specifikacije kontrole kvaliteta

Pravilo primene: Za svaki projekat treba da bude urađen plan kontrole kvaliteta. Kontrola kvaliteta može, na primer, da bude podeljena u pet faza: -

nabavka,

-

projekat,

-

montaža i prijem,

-

puštanje u rad,

-

rad

Kontrola kvaliteta treba da bude obezbeđena u svakoj fazi i da obuhvata sledeće domene: -

nadzor i organizaciju kontrole kvaliteta,

-

nadzor i organizaciju ispitivanja.

Predlaže se: -

da se uporedi nacrt projekta sa posebnim ciljevima i uslovima planiranog rada, da se proveri projekat,

-

da se provere predizolovane komponente,

-

da se proveri svaka faza izvršenja, da se obrati posebna pažnja na građevinske detalje,

-

da se zahteva inspekcija, ispitivanje kao i sertifikati koji su navedeni u planu kontrole kvaliteta za upotrebljen materijal pre puštanja u rad.

Tokom svake faze izvršenja isporučilac, proizvođač i vlasnik treba da imaju ažuriranu kompletnu dokumentaciju: -

opis materijal,

-

plan kontrole kvaliteta,

-

projektni izveštaj,

-

izveštaj o puštanju u rad,

-

izveštaj o održavanju,

-

sertifikate inspekcije za materijale, radove, zavarivanje, ispitivanja itd., kako je navedeno u planu kontrole kvaliteta, izveštaj o primopredaji korisniku.

6.

Komponente i materijali

6.1

Osnovni zahtevi

6.1.1

Opšte

Predizolovani višeslojni sistemi cevi daljinskog grejanja koji imaju konstrukciju od čeličnih radnih cevi, poliuretanske termoizolacije i spoljnjeg omotača od polietilena velike gustine, treba najmanje da budu u skladu sa osnovnim zahtevima za materijal EN 253, EN 448, EN 488 i EN 489. Sav materijal koji je bitan za pravilno funkcionisanje sistema treba da ima stabilne karakteristike tokom eksploatacionog veka sistema, imajući u vidu temperature i ostala delovanja kojima je materijal izložen. Zamor materijala, plastično razvlačenje materijala i starenje treba da se uzme u obzir u ovom kontekstu. Pri projektovanju sistema treba da se izračunaju karakteristike komponenata u vrednostima koje će važiti sve vreme ekspoatacionog veka sistema. Pravilo primene: Karakteristike koje direktno ne utiču na eksploatacioni vek sistema, kao što je toplotna provodljivost, treba da budu izračunate sa ponderisanom prosečnom vrednošću.

EN 13941:2003 (E) 6.1.2

25

Nestandardizovane komponente

U slučaju kada su predizolovane cevi koje nisu obuhvaćene gore navedenim standardima korišćene za cirkulaciju vode daljinskog grejanja, potrebno je utvrditi potrebne zahteve za svojstva materijala, čvrstoću i trajanje, na osnovu odgovarajućih Evropskih Standarda ili je potrebno dokumentovati suprotno - da su svojstva i projekat sistema u skladu sa zahtevima ovih standarda i važi sve vreme eksploatacionog veka sistema. Nestandardizovane komponente treba da ispune zahteve standardizovanih komponenata kada god je to moguće.

6.2

Komponente čeličnih cevi

6.2.1

Opšte

Komponente čeličnih cevi prema obimu ovih standarda podrazumevaju: -

prave cevi

-

kolena

-

priključke i priključke grana

-

suženja i proširenja,

-

ostale čelične komponente kao što su prolazi kroz zid i jednom napregnuti kompenzatori (E-muf)

6.2.2

Dokumentacija

Sve čelične cevi i komponenete koje se koriste za izradu cevnog sistema, prema ovim standardima, treba da budu isporučeni najmanje sa 3.1 B sertifikatom prema EN 10204. Proizvođač treba da vodi dokumentaciju sa sertifikatima.

6.2.3

Karakteristične vrednosti za čelik

6.2.3.1 Opšte Materijali za čelične radne cevi treba da budu ili zavarene cevi u skladu sa EN 10217 –2 ili EN 12017 – 5 ili bešavne cevi u skladu sa EN 10216-2 sa tolerancijom prečnika u skladu sa EN 253. Pravilo primene: En 253 navodi manju toleranciju prečnika nego što je navedeno u gore pomenutim standardima za čelik. Kao alternativa se mogu koristiti ekvivalentni Evropski ili nacionalni standardi.

6.2.3.2 Čelik sa zadatim karakteristikama na povišenoj temperaturi Vrednosti naprezanja na početku istezanja pri projektovanoj temperaturi treba da se izvedu iz zadatog naprezanja na početku istezanja ili 0,2 % - otpornosti na naprezanje pri povišenoj temperaturi datoj prema odgovarajućem standardu za materijal. Ove navedene minimalne vrednosti, koje su garantovane za uslove isporuke, mogu se koristiti u svrhe projektovanja, sem kada je poznato da će termička obrada dovsti do nižih vrednosti. U takvim slučajevima vrednosti koje će se koristiti treba da budu dogovorene među zainteresovanim stranama. U slučaju kada su čelične cevi ili cevne komponente isporučene bez traženih sertfikata u skladu sa 6.2.2, zadato minimalno naprezanje na početku istezanja treba da bude podeljeno dodatnim stepenom sigurnosti γm,yield = 1,2. (Ovaj faktor treba da se pomnoži sa parcijalnim koeficijent istezanje osnovnog materijala, u skladu sa 7.4.2)

EN 13941:2003 (E)

26

Pravilo primene: Ispitivanja koja vrši proizvođač čeličnih cevi pri povišenoj temperaturi u cilju utvrđivanja vrednosti čvrstoće pri istezanju, za posebnu isporuku materijala mogu da dovedu do prihvatanja više vrednosti čvrstoće pri istezanju pri povišenoj temperaturi u poređenju sa vrednostima navedenim u odgovarajućim standardima.

6.2.3.3 Čelik bez zadatih karakteristika na povišenoj temperaturi U slučajevima kada standardi materijala za nelegirani i nisko legirani čelik ne navode vrednosti za čvrstoću na izvlsčenje pri povišenim temperaturama, potrebno je primeniti sledeće formule:

Rp0.2 = Rm

720 − T 1.400

za 500C ≤ T ≤ 1400C

6.2.3.4 Modul elastičnosti (E) i koeficijent linearnog toplotnog širenja (α) pri povišenoj temperaturi Pravilo primene: Sledeće formule je potrebno koristiti za nelegirani i nisko legirani čelik pri temperaturi do 1400C:

T  4  E =  21,4 −  ⋅ 10 175   T  −6  α = 11,4 +  ⋅ 10 129  

2

(N/mm ) (1/K)

Za osnovne projekte i temperature do 1000C, vrednost proizvoda E·α se može vrednovati jednakim 2,52 N/mm2/K.

6.2.4

Posebni zahtevi za kolena i priključke

Kod radnih cevi obično nije dozvoljena upotreba jednodelnih kolena napravljenih na delu sa pravim cevima. Uobičajeno je da se kolena i priključci prave od čelika iste (ili više) minimalne čvrstoće pri istezanju nego priključne prave cevi. Pri ugradnji kolena ili priključaka u cevovodni sistem, nominalna debljina zida zavarujućeg kraja kolena ili priključka ne sme da bude manja od nominalne debljine zida priključne prave cevi. Mogu se koristiti samo naležuće grane. Nije dozvoljena upotreba ogranaka zavarenih na glavne cevi

Slika 4 – Naležući priključak

EN 13941:2003 (E)

27

Priključci mogu biti ojačani povećanom debljinom zida glavne cevi i / ili cevi ogranka ili upotrebom kompenzujućih ploče da bi mogli da izdrže unutrašnji pritisak, momente savijanja i aksijalne potisne sile pritiska u skladu sa zahtevima aneksa A i C. Pravilo primene: Za proširene priključke projektne klase C, nominalno projktovano naprezanje treba u proseku da bude smanjeno do 90% od 6.2.3.

σd dato u

6.2.4.1 Kompenzujuće ploče Ojačanje priključaka kompenzujućim pločama u projektnoj klasi C je ograničeno na stepen prečnika dob/dor ≤ 0,8 gde su dob i dor spoljni prečnici grane odnosno glavne cevi. 6.2.5

Posebni zahtevi za suženja i proširenja

Materijali za suženja treba da imaju istu ili veću čvrstoću pri istezanju od priključnih pravih cevi. Aneks A navodi dodatne zahteve koji su dati za nestandardizovane komponente. Pravilo primene: Kao alternativa ISO 4319 mogu se koristiti odgovarajući Evropski ili nacionalni standardi. Vidite 4.1.5 EN 448:2003.

6.2.6

Posebni zahtevi za druge komponente

Druge komponente kao prolaz kroz zid i jednom napregnuti kompenzatori se smatraju nestandardizovanim komponentama za koje se primenjuju uslovi tačke 6.1.2.

6.3

Izolacija poliuretanskom penom

Toplotna izolacija treba da bude u skladu sa zahtevima EN 253. Pravilo za primenu: Karakteristične vrednosti za PUR penu: Modul elastičnosti

EPUR = 6,5 Mpa (dug period na 1400C) EPUR = 10,0 Mpa (na 230C)

Zbog debljine izolacije vidite aneks D.

6.4

PE obloga

PE obloga i zavarivanje PE obloge treba da bude uskladu sa zahtevima EN 253, EN 448, i EN 489.

6.5

Ekspanzioni jastuci

Materijali odabrani za upotrebu u ekspanzionim jastucima treba da obezbede zahtevanu elastičnost, da budu hemijski stabilni i imaju traženu čvrstoću, tokom celog eksplatacionog veka cevnog sistema, a pri projektovanom temperaturnom rasponu. Debljina jastuka treba da se izabere tako da temperatura površine PE obložne cevi ne prelazi 500C. Modul elastičnosti kao funkcija procenta kompenzacije (sekantni modul elastičnosti) treba, zasnovan na ispitivanjima, da bude naveden od strane proizvođača.

EN 13941:2003 (E)

28

Pravilo primene: Ekspanzioni jastuci treba da budu zatvorene jedinice i takve da mogu da obezbede progresivno zbijanje uzrokovano peskom koji ulazi u šupljine nastale pomeranjm cevi. Kada se koriste krive opterećenje-deformacije dobijene uni-aksijalnim ispitivanjem potrebno je utvrditi pomoću Poisson-ovog koeficijenta da li su jastuci u praksi približno dva puta krući.

6.6

Ventili i oprema

6.6.1

Opšti zahtevi

Predizolovani ventili treba da budu u skladu sa EN 488. Potrebno je da proizvodne metode i korišćeni materijali budu takvi da projektni uslovi mogu da budu ispunjeni tokom celog eksploatacionog veka. Ventili i oprema treba da budu dimenzionisani tako da mogu da izdrže radne uslove i spoljna dejstva u skladu sa odgovarajućim poglavljima i aneksima ovih standarda. Potrebno je, u ograničenim delovima cevovoda, obezbediti vršenje preuzimanja visoke aksijalne sile pritiska. Predizolovane cevi podzemne instalacije treba da budu tako projektovane da zahtevaju minimalno održavanje. Svaka predizolovana komponenta treba da bude u potpunosti zavarena.

6.6.2

Obeležavanje i dokumentacija

Potrebno je da ventili i oprema budu jasno i trajno obeleženi što bi omogućilo identifikaciju proizvođača, klasu pritiska (ukoliko je primenljivo), projektnu temperaturu, itd. Proizvođač treba da vodi dokumentaciju iz koje se vidi da su komponente projektovane u skladu sa ovim standardima. Pravilo primene: Svaka montažna komponenta koja je deo sistema daljinskog grejanja, treba da ima naznaku sa navedenim uslovima za koje je projektovana i proizvedena. Deklaracija treba da ima naznačene sledeće projektne podatke: -

materijal i klasu,

-

max. radni pritisak,

-

maksimalno aksijalno naprezanje za delove pravih cevi ili maksimalnu aksijalnu silu,

-

max. momenat savijanja (za ventile i jednom napregnute kompenzatore),

-

način montaže. A:

Klasični način montaže (npr. predgrevanje, jednom napregnuti kompenzatori).

B:

Hladna montaža.

7.

Delovanja i granična stanja

7.1

Opšte

Projekat i proračuni treba da se izrade na takav način da se obezbedi dovoljna dokumentacija koja bi pokazala da cevovodni sistem može da izdrži određena delovanja i ispuni sigurnosne i radne zahteve tokom svog ekspolatacionog veka.

EN 13941:2003 (E)

29

Pravilo primene: Praćenje postupaka projektovanja i proračuna određenog cevovodnog sistema koji je dat na Slici 5 uključuje sledeće korake: I

Procena projektnih podataka

II

Klasifikacija delovanja

III

Podela cevovoda duž predložene trase po odeljcima radi analize naprezanja.

IV

Određivanje projektne klase i mogućnosti pojednostavljenih analiza.

V

Selekcija postupaka koji treba uzeti u obzir.

VI

Nacrt graničnog stanja (i stepena sigurnosti koje treba primeniti)

VII

Određivanje sila poprečnog preseka i pomeranja uslovljenih izračunatim grupama delovanja.

VIII

Izračunavanje naprezanja (i/ili istezanja)

IX

Izbor kriterijuma na kojima će se zasnivati procena (granična stanja i njihove granične vrednosti)

XI

Provera izračunatih naprezanja, istezanja i deformacije graničnih vrednosti

Detaljnost ovih analiza za svaki od ovih koraka zavisi od: -

složenosti cevnog sistema u potrebnom delu cevovoda

-

fizičkih parametara sistema

-

projektne klase

I Projektni podaci -

radni podaci podaci o trasi geografski podaci podaci o cevima podaci o sredini

IV Određivanje projektne klase

II Klasifikacija delovanja (Montaža i faza rada)

III Podela cevovoda duž predložene trase po odeljcima radi analiziranja

IV Mogućnosti pojednostavljenih analiza - generalizovana dokumentacija - korišćenje proverenih pojedinosti

V Grupe postupaka koje treba uzeti u obzir za određeni odeljak cevovoda VI Nacrt graničnog stanja Parcijalni stepen sigurnosti

VII Izračunavanje sila, momenata i pomeranja (Sveukupne analize)

VIII Izračunavanje naprezanja (i / ili istezanja) (Analize poprečnog preseka)

IX Izbor kriterijuma na kome će se zasnivati procena Granične vrednosti

X Procena Slika 5 – Šema toka projektovanja sistema daljinskog grejanja

EN 13941:2003 (E) 7.2.

30

Pojednostavljena procedura analize

U projektnim klasama A i B, projekat i montaža se mogu vršiti na osnovu generalizovane dokumentacije, s tim što ona mora da bude u skladu sa zahtevima ovog standarda i da ispunjava preduslove (vezane za pritisak, temperaturu, saobraćaj, itd.) prema odgovarajućim lokalnim uslovima. Pravilo primene: Generalizovana dokumentacija može da podrazumeva npr. standarde preduzeća ili uputstva proizvođača, pod uslovom da preduzeće ili proizvođač vode dokumentaciju i da su njihovi standardi i uputstva u skladu sa ovim standardima.

Proverene delovi konstrukcije se mogu ugraditi na osnovu stečenog iskustva, pod uslovom da nova konstrukcija nije izložena jakim delovanjima. Pravilo primene: Granica zamora materijala mora uvek da bude proveravana proračunom brojeva punih temperaturnih ciklusa za cevovod o kome je reč, vidite C.5.2. Broj ciklusa treba da bude niži od brojeva punih temperaturnih ciklusa predloženih u generalizovanoj dokumentaciji (minimalne vrednosti, vidite Tabelu 4).

7.3

Delovanja

7.3.1

Opšte

Delovanje treba da se odredi na takav način da obrazac za izračunavanje koji se koristi obezbedi dovoljnu dokumetaciju potrebnu da instalacija bude u skladu sa radni zahtevima. Pravilo primene: Karakteristična vrednost stohastičke promenljive delovanja se definiše kao vrednost delovanja koja po verovatnoći od 95% neće biti premašena. Specifična težina u većini slučajeva može da se izračuna na osnovu nazivhnih dimenzija i srednje vrednosti mase jedinice.

Za procenu delovanja i mogućih kombinacija, potrebno je uzeti u obzir fazu montaže i fazu rada kao i sve predviđene izmene pri upotrebi sadašnje instalacije i površina. Pravilo primene: Faza montaže uključuje transport, obradu, zavarivanje, polaganje, zatrpavanje, ispitivanje, puštanje u rad (treba imati u vidu da delovanje koji raste tokom faze montaže može da se nastavi tokom faze rada npr. prednaprezanje). Radna faza uključuje situacije po završetku montaže, bez obzira da li je cevovod u radu ili ne.

Projektovana delovanja se dobijaju množenjem (ili deljenjem) karakterističnih vrednosti parcijalnim stepenom sigurnosti γa. 7.3.2

Klasifikacija delovanja

Delovanja i parcijalni stepen sigurnosti koje treba uzeti u obzir pri projektovanju dati su u Tabeli 3. Delovanja se mogu podeliti na: -

delovanja izazvana silom i

-

delovanja izazvana pomeranjem.

EN 13941:2003 (E)

31

Tabela 3 - Klasifikacija delovanja i parcijalni stepen sigurnosti DELOVANJA IZAZVANA SILOM

PARCIJALNI STEPEN SIGURNOSTI

γa

PRITISAK - radni pritisak

1,2

- udarni pritisak. Napomena 1

1,2

- spoljni pritisak

1,05

- unutrašnji vakum. Napomena 2

1,2

- ispitni pritisak

1,0

STALNA DELOVANJE specifična težina - cevna konstrukcija

1,0

- voda

1,0

- prateća oprema (ventili itd.)

1,0

- potisak

1,2

- neutralni / pasivni pritisak tla (vidite Napomenu 4)

1,0 – 1,5

- sleganje tla. Napomena 3

1,2

PROMENLJIVA DELOVANJA (vidite Napomenu 4)

1,0 – 1,5

- saobraćaj - vetar - sneg DELOVANJA IZAZVANA POMERANJEM TEMPERATURNE PROMENE

1,0

- promene tokom rada - ciklus starta / gašenja - bočno delovanje tla - trenje tla / cevi STALNA DELOVANJA - prednaprezanja toplotno, električno mehaničko

1,0 1,5

- sleganje tla. Napomena 4

1,0

- diferencijalno sleganje tla

1,2

- deformacije tokom montaže

1,0

Napomena 1

Pravilo primene: U cilju smanjenja rizika od udara pritiska potrebno je preduzeti korake u projektovanju i radu. U projektnoj klasi C potrebno je analizirati mogućnosti i posledice udarnog pritiska.

Napomena 2

Projektovani pritisak za vakum ≥ -1bar

Napomena 3

Ukoliko nije prihvatljivo da cevi prate sleganje tla, težinu tla treba uzimati kao delovanje izazvano silom.

Napomena 4

U zavisnosti od standarda korišćenih za delovanje.

EN 13941:2003 (E) 7.4

Granična stanja

7.4.1.

Opšte

32

Cevovodi sistema daljinskog grejanja treba da budu projektovani i konstruisani tako da verovatnoća prelaženja krajnjeg graničnog stanje i graničnog stanje upotrebljivosti bude izuzetno niska tokom planiranog radnog veka. Pravilo primene: Metodologija koja u daljem tekstu opisana predstavlja način dokazivanja da su ispunjeni gore navedeni funkcionalni zahtevi.

Uticaj projektovanih delovanja, izračunatih naprezanja, istezanja i deformacije ne sme da premaši odgovarajuća granična stanja meterijala cevi. Tražena sigurnosna granica između “radnih” uslova cevovoda i graničnog stanja je izražena ternima: karakteristična vrednost, parcijalni stepen sigurnosti i projektovano delovanje. Pravilo primene (Preostale) nesigurnosti koje parcijalni stepen sigurnosti treba da kompenzuje uključuju: -

mogućnost da delovanje bude veće od karakteristične vrednosti,

-

mogućnost da stvarna vrednost čvrstoće cevovoda bude niža od korišćene karakteristične vrednosti,

-

odstupanje od fizičke realnosti zbog načina izračunavanja koji je bio upotrebljen u procesu analize.

Krajnja granična stanja su ona koja se odnose na kolapse i druge vidove kvara konstrukcije: -

kvar uzrokovan plastičnom deformacijom (granično stanje A),

-

pucanje uzrokovano zamorom materijala (viši ili niži ciklus), (granično stanje B),

-

nestabilnost cevovodnog sistema ili dela sistema (granično stanje C),

-

curenje (uzrokovano drugim uzrocima, npr. korozijom ili oštećenjem uzrokovanim trećom stranom), koje može da utiče na bezbednost.

Granična stanje upotrebljivosti odgovaraju stanjima preko kojih navedeni radni kriterijum nije ispoštovan: -

7.4.2

deformacije i ulegnuća koja negativno utiču na efektnu upotrebu ili održavanje cevovodnog sistema ili nanose štetu elementima završne obrade ili konstrukcionim elementima koji nisu deo cevovoda kao što su ugrađena oprema i / ili podudarne konstrukcije (granično stanje D).

Granična stanja za čelične radne cevi

7.4.2.1 Opšte Za čelične cevi sledeća granična stanja se izvode iz krajnjeg graničnog stanje i graničnog stanje upotrebljivosti.

7.4.2.2. Granično stanje A: Kvar uzrokovan plastičnom deformacijom Granično stanje A1: Krajnje granično stanje dostignuto jednim jakim dejstvom (kapacitet podnošenja opterećenja) Granično stanje A2: Krajnje granično stanje dostignuto posle više jakih dejstava (postepena plastična deformacija) Za delovanja se koristi parcijalni stepen sigurnosti u skladu sa Tabelom 3. Granično stanje A1: Krajnje granično stanje dostignuto jednim jakim dejstvom (kapacitet podnošenja opterećenja)

EN 13941:2003 (E)

33

Ravnoteža polja naprezanja je svako polje naprezanja koje je neophodno da zadovolji jednačina uravnotežavanja za delovanja uzrokovana silom. Odgovarajuće naprezanje u svakoj tački konstrukcije ne sme da bude veće od karakterističnog parametra za materijal podeljenog parcijalnim stepenom sigurnosti. Instalacija koja obuhvata ventile i prateću opremu, treba da se ispita pojedinačnim povišenim uticajem najnepovoljnije grupe delovanja uzrokovanih silom. Pravilo primene: Grupe delovanja obuhvataju radne uslove kao i uslove tokom ispitivanja pod pritiskom U nekim posebnim slučajevima aksijalna sila membrane nastala od delovanja uzrokovanih pomeranjem treba da bude uključena pri proračunavanju ravnoteže polja naprezanja (npr. slobodno postavljene cevi sa visokim aksijalnim silama prednaprezanja i grejanja).

Pri projektovanju se koristi model elasto-plastičnog materijala. Pri proračunavanju se upotrebljava čisto linearni odnos elastičnog naprezanja – istezanja, koji se koristi i za naprezanja koja prelaze čvrstoću pri istezanju. Projekat zidova čvrste konstrukcije sa naprezanjem membrane i naprezanjem pri savijanju potvrđuje da je uočeno sledeće kod glavnih naprezanja i kod osnovnog naprezanja grupnog naprezanja:

σm  Re (T)  ≤ σd = σ j,m  γm

1,5 ⋅ σ d σ res ≤  2 ,5 ⋅ σ d − 1,5 ⋅ σ m 1,5 ⋅ σ d σ j ,res ≤  2 ,5 ⋅ σ d − 1,5 ⋅ σ j ,m

za σ m ≤ 0 ,67 ⋅ σ d za σ m > 0 ,67 ⋅ σ d za σ j,m ≤ 0 ,67 ⋅ σ d za σ j ,m > 0 ,67 ⋅ σ d

gde je

σd

projektovano naprezanje

σm

projektovano opterećenje membrane

σj,m

projektovano osnovno naprezanje za opterećenje membrane

σres

projektobvano ukupno naprezanje opterećenja membrane i naprezanja pri savijanju

σj,res

projektovano osnovno naprezanje ukupnog naprezanja opterećenja membrane i naprezanja pri savijanju parcijalni stepen sigurnosti za materijal

γm

EN 13941:2003 (E)

34

Slika 6 – Opseg graničnog stanja A1 Pravilo primene: Zahtevi za σres i σj,res će uvek biti ispunjeni ako σj,res ≤ ≤ Re (T) / γm. Ipak gore dati uslovi će dozvoliti veća ovalna naprezanja.

Za prave cevi sa T≤ 1400C, kružni napon iz unutrašnjeg pritiska može da se izračuna iz

σ pd =

pd ⋅ d o 2 ⋅ tmin ⋅ z

gde je

σpd

projektovani kružni napon,

z

faktor zavarivanja za uzdužne zavarene spojeve (obično = 1 za zavarene spojeve urađene od strane proizvođača cevi),

tmin

nominalna debljina zida minus dozvoljena odstupanja debljine i moguća odstupanja zbog korozije.

Pravilo primene: Granično stanje 1 se odnosi na sprečavanje kvara do koga može da dođe zbog delovanja uzrokovanog silom. Granično stanje A1 može da bude od presudnog značaja za visok pritisak i u slučaju velikih momenata delovanja nastalih silom (npr. specifična tezina slobodno postavljenih cevi) ili kod ovalnih naprezanja (npr. nastalih pod dejstvom saobraćaja ili težine tla).

Parcijalni stepen sigurnosti za čelik se koristi kod standarda za metarijal od nelegiranog i nisko legiranog čelika koji daju vrednosti za čvrstinu pri istezanju na povišenoj temperaturi: Istezanje osnovnog materijala, istezanje šava zavarenog spoja, γm = 1.25. Parcijalni stepen sigurnosti za delovanja – vidite Tabelu 3. Pravilo primene: Sa parcijalnim stepenom 1,2 po pritisku ovo daje stepen sigurnosti 1,2·1,25 =1,5 za delovanja nastala silom.

Granična stanja A2: Krajnja granična stanja dostignuta posle više dejstava (postepena plastična deformacija) Pravilo primene: Granično stanje 2 se odnosi na veliki kolaps i blokadni napon.

Potrebno je sprečiti lomove nastale uzastopnim istezanjem ili postepenim povećavanjem plastične deformacije.

EN 13941:2003 (E)

35

Instalacija, uključujući ventile i prateću opremu, će biti ispitana na najnepoželjnije kombinacije delovanja sila i pomeranja. Pritisak radnog fluida može da ima pozitivan uticaj npr. manji rizik od nestabilnosti (efekat balona), i neće biti uključen u ovakvim slučajevima. Pravilo primene Granično stanje za zaporno naprezanje kod potpuno ograničenog odeljka:

εmax = α ⋅ ∆T ≤

2 2   Re (T )  3 σp  3  σp   2     + − − 1 γ E  4  Re (T )  4  Re (T )    

gde je

γ

je stepen sigurnosti, γ = 0,7. Parcijalni stepen sigurnosti za p i ∆T je 1,0.

∆T

maksimalna pozitivna temperaturna razlika koja se pojavljuje u cevnom odeljku u bilo kom trenutku

σp

je kružno naprezanje,

σp =

p ⋅ di 2⋅ t

Postepena plastična deformacija (zaporno naprezanje) može biti uzrokovana vrlo visokim pritiskom i velikim prečnicima cevi. Zaporno naprezanje ne može da se pojavi ukoliko su ispunjeni sledeći zahtevi, vidite Sliku 7: 1. Granično stanje A je ispunjeno. 2. Granično stanje za istezanje u pravim cevima u C1 je ispunjeno. 3. p ≤ 20 bar.

Oznake 1.

Lokalno izvijanje, homogeno istezanje

2.

Zaporni mehanizam 25 bar, 130 C

3.

Zaporni mehanizam 25 bar, 1400C

4.

Granično stanje C1, vidite Sliku 3

0

2

Slika 7 – Granična stanja za aksijalno istezanje za čelik kvaliteta Re ≈ 235 N/mm

EN 13941:2003 (E)

36

7.4.2.3 Granično stanje B “Pucanje uzrokovano zamorom materijala” Granično stanje B1: Niski ciklus zamora materijala (uzastopno istezanje) Granično stanje B2: Visoki ciklus zamora materijala Za procene sigurnosti instalacija kod kojih je prisutan zamor materijala γa = 1,0 se koristi za delovanja, a γm= 1,0 se koristi za parametre materijala. Granično stanje B1: Niski ciklus zamora materijala (Uzastopno istezanje) Dokumentacija koja se odnosi na kvar uzrokovan zamorom materijala treba da obrati pažnju na odgovarajuća delovanja u tim grupama tako da može da se dobije stvarna slika o promenama u veličini i učestalosti promena naprezanja u individualnim komponentama. Zaštita od kvara nastalog zamorom materijala treba da bude potvrđena u smislu varijacija udara koji se očekuju u periodu eksploatacionog veka sistema. Pravilo za primenu: Ograničena stanja niskog ciklusa zamora materijala će biti bitna uglavnom za kolena, priključke, reducire, ali ih takođe treba proveriti i kod pravih delove cevovoda sa jakim aksijalnim silama, gde npr. zamor materijala ivice zavarenog spoja može da bude od presudnog značaja.

Broj izabranih punih ciklusa delovanja za cevovode u normalnom radu ne sme da bude niži od broja ekvivalentnih punih ciklusa delovanja navedenih u Tabeli 4, vidite C.5.2 Tabela 4 – Ekvivalentost punih ciklusa delovanja za m = 4 i ∆Tref = 1100C Magistralni cevovodi Glavni cevovodi Kućni radni priključci

100 250 1000

Pravilo primene: Veliki cevovodi mogu da budu npr. prenosni cevovodi i cevovodi priključeni na proizvodno postrojenje. Normalan rad se vrši npr. kada se regulacija temperature razvoda reguliše u odnosu na sobnu temperaturu . Neuobičajen rad može da bude uzrokovan slivanjem neiskorišćene vode ili vraćanjem zaostale vode preko noći. Najveći broj ciklusa obično stvaraju potrošači u cevima povrata. Najniži broj punih ciklusa se može očekivati npr. u mrežama sa niskom temperaturom.

Kontrola dovoljne sigurnosti od lomova nastalih zamorom materijala se vrši pomoću Palmgren – Minerove formule

ni

∑N i

i

≤

1 γ fat

gde je: ni

broj ciklusa opsega naprezanja ∆Si tokom zahtevanog zatadog projektovanog trajanja

Ni

broj ciklusa opsega naprezanja ∆Si koji uzrokuju kvar

γfat

stepen sigurnosti za lom usled zamora materijala

i

broj različitih opsega naprezanja

Pravilo za primenu:

Ni se može izračunati iz

k N i =   Si

m

 5000     =   Si  

4

gde je Si projektovani opseg naprezanja u N/mm2, vidite C.7.1.

EN 13941:2003 (E)

37

Potrebno je primeniti sledeće vrednosti γfat: Tabela 5 Parcijalni stepen sigurnosti za zamor materijala Projektna klasa

γfat

A B C

5 6,67 10

Kod stanja višeosnog naprezanja potrebno je uzeti u obzir sveukupni udar svih komponenti naprezanja. Osnovno naprezanje se može izračunati pomoću Tresca-ove ili von Mises-ove formule ili ukoliko mesto i smer naprezanja komponenti nisu poznati – jednostavnim sabiranjem. Potrebno je obratiti pažnju na koncentracije naprezanja koje se pojavljuju kod kolena, priključaka, veza grana i sl. Kod zavarenih komponenata mora se obratiti pažnja na kvalitet zavarenog spoja i na obim ispitivanja. Granično stanje B2:

Zamor materijala visokog ciklusa

Pravilo primene: Granično stanje B2: Zamor materijal visokog ciklusa je važan samo u slučaju kada su cevi većeg prečnika, kada je zemljani prekrivač male debljine i gust saobraćaj ili se cevi nalaze iznad tla i izložene su vibracijama npr. vetru. Zamor materijal visokog ciklusa dalje nije obrađivan, vidite Eurocode 3, Strukturalna upotreba čelika.

7.4.2.4 Granično stanje C: iz “Nestabilnost sistema ili dela sistema” Granično stanje C1:

Lokalna deformacija ili nabiranje

Granično stanje C2:

Sveukupna nestabilnost (Istezanje savijanjem i gubitak uravnoteženosti cevovodnog sistema)

Instalacija, uključujući ventile i prateću opremu, mora da bude ispitana na najnepoželjniju grupu sila i delovanja nastalog pomeranjem. Za delovanja se primenjuje parcijalni stepen sigurnosti γa prema Tabeli 3. Granična stanja lokalnog izvijanja, istezanje savijanjem i nabiranjem su važna uglavnom za prave delove cevovoda gde deluju velike sile, a uzrokovane su trenjem tla koje sprečava toplotno širenje ili lokalnim sleganjem tla. Granično stanje C1:

Lokalna deformacija ili nabiranje

Potrebno je sprečiti lokalne deformacije i nabiranje. Obezbeđivanjem demonstracije koja bi mogla pokazati da lokalne deformacije i nabiranje neće uticati na stvaranje lomova i pod uslovom da su drugi zahtevi standarda ispunjeni, podzemne višeslojne predizolovane cevi se mogu koristi za istezanje pod pritiskom kroz ceo poprečni presek. Pravilo primene: Potrebno je izbeći koncentraciju plastične deformacije koja se može pojaviti u cevnom sistemu sa povišenim aksijalnim pritisnim naponima i oslabljenim poprečnim presekom. Cevni sistemi sa povišenim aksijalnim naprezanjima su cevni sistemi u kojima su temperaturna pomeranja manje ili više sprečena spoljnim silama trenja, npr. kod podzemnih višeslojnih preizolovanih cevi.

Pritisak radnih fluida može imati pozitivan uticaj npr. da smanji rizik od nabiranja (efekt balona), i u ovakvim slučajevima ga ne treba uključivati.

EN 13941:2003 (E)

38

Za cevi kod kojih ne postoji rizik od lokalne akumulacije istezanja, granična vrednost, εcr za podužno pritisno naprezanje je:

r' t ≤ 60 : ε cr = 0,25 − 0,0025 t r'

Za

ε≤

εcr , γs

γs = 2

Ukoliko je cev dobila ovalan oblik (zbog vertikalnog ili horizontalnog pritiska tla) srednji poluprečnik se zamenjuje sa:

r' =

dm ⋅ 2

1 d' 3⋅ −2 dm

gde je:

d' dm

ovalnost, takođe vidite granično stanje D

d’

najmanji prečnik

Pravilo primene: Gore navedene formule se mogu koristiti za procenu naprezanja pri savijanju (npr. pred-savijanje cevi ili moment savijanja pri sleganju tla). Za prave cevi sa povišenim pritisnim naponom i normalnom varijacijom u debljini zida i u naprezanju na početku istezanja pojavljuje se rizik od akumulacije istezanja, pa će gore date formule u ovom slučaju dati previsoke vrednosti. Pored toga nedostaci kao što su nepravilnosti kod zavarenih spojeva i druge geometrijske varijacije i varijacije materijala, mogu da dovedu do znatnog smanjenja u εcr. Sigurnost u graničnom stanju C1 se može proveriti pozivanjem na vršena ispitivanja / iskustvo ili izračunavanjem. Ukoliko posebna dokumentacija nije dostupna, sledeće granice se mogu koristiti za procenjivanje sigurnosti podzemnih višeslojnih predizolovanih cevi stanja C1. Granična stanja istezanja u pravim cevima su zasnovana na lokalnom izvijanju. r

za r

za

m ≤ 28,7 t

∆ε ≤ 0,16%

m ≤ 28,7 t

∆ε ≤ (4,58 r

t + 0,003)% m

Za prave potpuno ograničene cevi koriste se vrednosti za E(T) i α(T) iz poglavlja 3 pa su onda granično stanje za ∆σ i ∆T: r

m ≤ 28,7 t

∆σ ≤ 334 N/mm2

r

m ≤ 28,7 t

∆σ ≤ (9250 r

za

za

t + 11,7) N/mm 2 m

EN 13941:2003 (E) r

za r

za

39

m ≤ 28,7 t

∆T ≤ 130K

m ≤ 28,7 t

∆T ≤ (3500 r

t + 8)K m

Formule važe pri sledećim ograničenjima: 1.

Sve komponente (npr. priključci i ventili) na ograničenom delu cevovoda treba da budu projektovane tako da mogu da odole velikim aksijalnim naprezanjima.

2.

Cevovod treba da bude konstruisan sa jednakim kvalitetom čelika i nominalnom debljinom zida.

3.

Ne sme da bude slabih tačaka kao što su mala ugaona odstupanja i nepravilnosti kod zavarenog spoja.

4.

Potrebno je preduzeti odgovarajuće mere u cilju ograničavanja naprezanja kod kolena zbog povećane ekspanzije.

5.

Formule važe za vrste čelik sa posebnim minimalnim istezanjem od oko 235 N/mm2 (za čelik sa Re > 235 N/mm2 se kasnije mogu izvesti druge vrednosti).

Treba pomenuti i primere slabih poprečnih preseka: -

kružni šavovi sa nedovoljnom debljinom šava što je posledica nepravilnosti kod zavarenog spoja i sl,

-

lokalno smanjenje dimenzija ili debljine zida (npr. priključci bez pojačanja),

-

lokalna upotreba materijala sa nižim naprezanjem na početku istezanja.

Granično stanje C2:

Sveukupna nestabilnost (istezanje savijanjem i gubitak uravnoteženosti cevovodnog sistema)

Za paralelna iskopavanja, kod cevovoda sa velikom aksijalnom pritisnom silom moraju se preduzeti posebne mere predostrožnosti, vidite aneks B Pravilo primene: Granično stanje “gubitak uravnoteženosti, itd.” može da bude bitno za cevovode ugrađene sa ograničenim prekrivačem tla i / ili ispod nivoa podzemnih voda, vidite aneks B.

Za nadzemne sisteme potrebno je utvrditi stabilnost, vidite Eurocode 3, Strukturalna upotreba čelika.

7.4.2.5 Granično stanje D: Granično stanje upotrebe

γa = 1 je korišćeno za delovanje. γm = 1 je korišćeno za parametre materijala. Granično stanje D obično ne utiče na dimenzionisanje sistema daljinskog grejanja. Uslovi u kojima granično stanje D može da bude od značaja su dopustiva deflekcija cevnog mosta, diferencijalno sleganje tla i dopustivi udari na ventile i prateću opremu, čvrste tačke, zidove konstrukcije itd. Ovalizacija Granična vrednost za najmanji prečnik ovalizovanog poprečnog preseka je dI> 0,94 d. Pravilo primene: Potrebno je obratiti pažnju na granične zahteve ovalizacije kao što je npr. slobodan prolaz ispitne opreme.

EN 13941:2003 (E) 7.4.3

40

Uslovi potisnog napona

U uslovima potisnog napona sa glavnim naprezanjima σ1, σ2 i σ3 osnovno naprezanje se može izračunati iz “Tresca-ove” ili “von Mises”-ove hipoteze: Tresca:

σ1 − σ 2 σ j = max σ 2 − σ 3 σ 3 − σ1 Von Mises:

σj = 7.4.4.

1

2

(σ1 − σ 2 ) 2 + 1 2 (σ1 − σ 3 ) 2 + 1 2 (σ 2 − σ 3 ) 2

Granična stanja PUR i PE

7.4.4.1 Granična stanja za PUR Pravilo primene: Za dugotrajna delovanja projektovani potisni napon σPUR,d ≤ 0,15 N/mm2 za PUR u skladu sa EN 253. Mogu se koristiti više vrednosti za temperature ispod 1300C ili pene posebne čvrstine. Za kratka delovanja σPUR,d ≤ 0,3 N/mm2. σPUR,d je kombinovano naprezanje i rezultat je bočnog pomeranja čelične cevi u PUR-u. To zavisi od istorije temperature odnosno od toga da li je delovanje kratkotrajno ili dugotrajno. Stvarna naprezanja u PUR-u se ne mogu lako izračunati. U svrhe projektovanja σPUR,d se može koristiti za bočna pomeranja sa pretpostavkom dugotrajnog delovanja. Kod malih cevi (do ≤ 114 mm) može da dođe do neispunjenja zadatka PUR–a zbog velikog zateznog napona spoljašnje krive cevi onda kada cev vrši horizontalna pomeranja u tlu. Za velike cevi (do ≥ 610 mm) može da dođe do neispunjenja zadatka PUR –a zbog jačine na smicanje na gornjem i donjem delu cevi uzrokavane ovalizacijom cevi.

Jačina na smicenje pre i posle starenja τPUR , vidite EN 253. Parcijalni stepen sigurnosti za PUR je γm = 3. Za delove koji između dva kolena imaju manji razmak od 20 m može se koristiti parcijalni stepen sigurnost γm = 3 u projektnim klasama A i B. 7.4.4.2 Granično stanje za PE 0

Potrebno je izbegavati temperaturu preko 50 C. Pravilo primene: Povišena temperatura omotača (npr. tamo gde se koriste jastuci) će smanjiti eksploatacioni vek omotača. Pod normalnim uslovim, naprezanje PE omotača nije presudno. Lokalni udari (npr. pri hladnim vremenskim uslovima ili uzrokovani oštrim predmetima) mogu da dovedu do loma ili do pucanja omotača.

EN 13941:2003 (E) 8.

Montaža

8.1

Opšte

41

Montaža treba da se vrši: -

u skladu sa montažnim planom i uputstvima proizvođača sistema,

-

u skladu sa projektnom dokumentacijom koja treba da obezbedi adekvatnu zaštitu montažera i drugih radnika na gradilištu kao i svih ostalih ljudi,

tako da instalacija i rad ne smetaju drugim strukturama ili instalacijama, npr. putevima. Samim tim ove strukture i instalacije neće moći da nanesu štetu cevnom sistemu. Projektne klase su utvrđene u skladu sa 5.4, a samim tim i potrebna projektna dokumentacija. -

Za instalacije i montažu cevi i komponenata potrebno je koristiti samo materijale i metode koji su u skladu sa navedenim uputstvima, propisima i standardima. Pravilo primene: Delovi cevovoda koji se ne mogu ugraditi u skladu sa ovim standardima npr. delovi bez predizolovanih cevi, kao što su prelazi preko mostova, prelazi preko vode, moraju biti ugrađeni od strane obučenog personala, a u skladu sa projektnim crtežima i drugim standardima, pravilima i propisima.

Ukoliko je tokom montaže došlo do izmena potrebno je projektnu dokumentaciju promentiti u skladu sa tim. Potrebno je i ispitati građevinske i statičke posledice svake izmene koju je neophodno napraviti.

8.2

Transport i skladištenje

Pri utovaru, transportu i skladištenju cevi i armatura, potrebno je uzeti u obzir svojstva različitih materijala, posebna uputstva data od strane proizvođača ovih materijala i trenutne spoljne uslove da bi se sprečilo izlaganja komponenata (npr. cevi i armature) štetnim uticajima i nečistoći. Potrebno je preduzeti mere predostrožnosti da bi se izbeglo grebanje i urezivanje u materijal. Moraju se uzeti u obzir i posebni uslovi potrebni za PE omotače tokom transporta i skladištenja. Moraju se koristiti i dovoljno široki kaiševi, u skladu sa dimenzijama o kojima se radi, kao i odgovarajući oslonci. Pravilo primene: Čelični krajevi cevi moraju da ostanu zatvoreni završnim kapama. PUR pena se mora zaštititi npr. pomoću obloge za penu. Zbog rizika od kritičnog preloma, moraju se preduzeti mere predostrožnosti u slučajima kada je temperatura ispod 100C.

8.3.

Iskopavanje kanala za cev

Kanal za cev treba da bude iskopan u skladu sa specifikacijama trase voda i njegove dubine. Širina iskopa, pored ostalog, je određena zahtevima za dovoljnim prostorom tokom montažne faze, npr. mestu za zavarivanje, za šaht, ali i mogućnošću sabijanja materijala za zatrpavanje sistema. U oblastima u kojima je meko tlo (organske materije i sl.) potrebno je obratiti posebnu pažnju prilagođavanju kanala za cevi mogućim potrebama za dodatnim učvršćavanjem.

EN 13941:2003 (E) 8.4.

Montaža cevi i komponenata

8.4.1

Opšte

42

Pre i tokom montažne faze dno kanala mora da bude na jednakom nivou, dok se mora proveriti i položaj kanala, njegova visina i širina, a ukoliko se u njemu nađe nečistoća ili kamenje, moraju se izvaditi. Posebna pažnja se mora pokloniti montaži cevi i komponenati u slučajevima kada je potrebno ostaviti prostor za pomeranja u proširenjima za ekspanzione krake, priključke itd. Kada god se cevi i komponente pomeraju i premeštaju, potrebno je obratiti pažnju da se PE omotač ne ošteti. Cevi treba polaagati u podlogu od peska ili drugu odgovarajuću podlogu, vidite 8.8. Pravilo primene: Mogu se koristiti vreće sa peskom, stirol i drvene gredice. U slučaju upotrebe drvenih gredica, potrebno je obratiti pažnju na nedozvoljeni pritisak bilo koje površine na PE omotač cevi. Drvene gredice se moraju skloniti pre prednaprezanja i zatrpavanja cevi.

Ukoliko je potrebno da se cevi seku, to treba da se izvrši pod pravim uglom na osu cevi. Predoizolovana armatura se skraćuje isključivo prema uputstvima proizvođača. Razmak između cevnih omotača, u slučaju paralelnog polaganja cevi, treba da bude minimum 0,15 m ili u skladu sa montažnim planom.

8.4.2

Čelične cevi

Spajanje čeličnih cevi i ispitivanje čeličnih zavarenih spojeva je potrebno vršiti u skladu sa 8.5, a ispitivanja pod pritiskom i / ili ispitivanja zaptivenosti se moraju vršiti u skladu sa specifikacijama datim u 8.6.

8.4.3

PUR – PE spojnice

Montažu spojnica je potrebno vršiti u skladu sa specifikacijama datim u 8.7.

8.4.4

Prateća oprema

Grane, komponente, ventili, oprema za odzračivanje i drenažu kao i posebne komponente je potrebno ugraditi u skladu sa njihovim specifikacijama.

8.4.5

Ekspanzione zone

Ekspanzioni jastuci, ukoliko je navedeno, treba da se montiraju u skladu sa uputstvom. U slučaju da je cevni sistem toplotno prednapregnut, potrebno je pratiti temperaturna i ekspanziona pomeranja. Temperatura prednaprezanja se mora održavati sve dok se kanal potpuno ne napuni, sem ako nije drugačije navedeno. Projektovanu temperaturu ne treba prelaziti tokom perioda prednaprezanja da bi se izbeglo oštećenje PUR pene. Potrebno je obezbediti da mehaničke sile ne oštećuju delove cevi tokom mehaničkog prednaprezanja.

EN 13941:2003 (E) 8.5

Zavarivanje čeličnih cevi i ispitivanje čeličnih zavarenih spojeva

8.5.1

Opšte

43

Ova klauzila definiše zahtevani minimum za zavarivanje i ispitivanje spojnica čeličnih cevi u sistemu daljinskog grejanja vezano za 3 projektne klase. Pravilo primene: Moguće je dodatio dodatne zahteve u instalacionom planu u slučaju kada se bilo šta od dole navedenog smatra kritičnim: -

istezanje cevovoda i sistema,

-

trasa,

-

projekat ili tehnika zavarivanja,

-

materijali.

Standardi za čelične cevi navedeni u EN 253 su EN 10216-2, EN 10216-2, i EN 10217-5. Vrste čelika u ovim standardima su u grupi 1 ISO/TR 15608:2000 za zavarivanje. Druge grupe materijala se mogu koristiti, ali zahtevi moraju da budu promenjeni u skladu sa njima. Armatura i druge komponente čelika treba da budu napravljeni od vrste čelika koja je kompatibilna sa pravim cevima i za zavarivanje treba da bude u grupi 1 ISO / TR 15608:2000. Ugovarač zavarivanja kao što je pomenuto u 8.5.2 može da bude ugovarač, varilac, vlasnik ili organizacija ili osoba koja je odgovorna za deo projekta koji se odnosi na zavarivanje.

8.5.2

Sistem kvaliteta za različite projektne klase

Odnos između projektne klase i zahteva o kvalitetu dat je u Tabeli 6, tabela daje opšti pregled, dok se pojedinosti mogu naći u tekstu. Pravilo primene: Zahtevi o kvalitetu uključuju sledeće asplkte u konstrukciji sistema: •

•

•

Organizacija / personal ugovarača:


varioc(i),




personal nadzora,




personal koje vrši ispitivanja.

Procedure zavarivanja:


specifikacije,




metod zavarivanja,




materijal,




potrošni materijal,




izvršenje radova.

Nivo ispitivanja


procenat ispitivanja bez razaranja,




razarajuće ispitivanje i druga ispitivanja.

8.5.2.1 Ugovarači zavarivanja Zahtevi kvaliteta koje ugovarač treba da ispuni zavise od projektne klase koja je primenjena na projekat u izgradnji. Nivo kvaliteta sa posebnim poljima delovanja koja su dodeljena svakoj klasi može se videti u Tabeli 6 odeljak 1. Svaka viša kategorija nivoa kvaliteta uključuje i zahteve nižih kategorija.

EN 13941:2003 (E)

44 Tabela 6 – Odnos projektne klase i kvaliteta Projektna klasa

Zahtevi za zavarivanje, ispitivanje zavarivanja i ugovarači A

B

C

X

X

Odeljak 1 kvalitet: EN 729-1 i EN 729-3, Standard EN 729-1 i EN 729-4, Elementarno

X

Odeljak 2 Personal koje koordinira zavarivanjem: Prema EN 719:1994, aneks A, potreban je sledeći personal Tehnolog za zavarivanja

X

Stručnjak za zavarivanje Poslovođa za zavarivanje sa minimum 2 godine tehničkog iskustva

R X

X

R

R

R

R

X

X

Odeljak 3 Personal koji vrši ispitivanja: U skladu sa EN 473 Odeljak 4 Specifikacija procedure zavarivanja (WPS) i WPS saglasnost: Procedura zavarivanja mora biti navedena i za nju dobijena saglasnost u skladu sa odgovarajućim delovima EN 288 X

Zahtevi

R

Preporuka

NAPOMENA:

Upotreba određene procedure zavarivanja je obično obavezan zahtev standarda koji je u primeni. Kada nema ovih zahteva, o načinu ocenjivanje treba da se dogovore strane koje ugovaraju posao, u fazi davanja obaveštenja o poslu ili nekoj drugoj fazi.

8.5.2.2 Varioci Varioci treba da budu kvalifikovani u skladu sa EN 287-1 na poljima tehnike zavarivanja, grupa materijala, dimenzionom opsegu i položaju zavarivanja. Varioci koji rade na mehanizovanoj opremi za zavarivanje moraju da budu kvalifikovani u skladu sa EN 1418. Pravilo primene: Varioci uvek moraju da imaju važeći sertifikat u skladu sa EN 287-1.

8.5.2.3 Personal koji koordinira zavarivanjem Personal koji koordinira zavarivanjem treba da bude odgovoran za sva zavarivanja i ispitivanja. U zavisnosti od klase projekta, ove osobe treba sa imaju kvalifikacije prema EN 719 u zavisnosti od zahteva kvaliteta koji su potrebni, a dati su u EN 729 kao što je prikazano u Tabeli 6 odeljci 1 i 2.

8.5.2.4 Osoblje za ispitivanje Ispitivače zavarivanja metodama ispitivanja sa bez i razaranja treba da zaposli ugovarač za cevovod, poslovođa cevovoda ili nezavisno preduzeće za ispitivanje zavarivanja. Podrazumeva se da sva IBR ispitivanja vrši kvalifikovan i sposoban personal. Pravilo primene: U cilju dokazivanja kvalifikacije, preporučljivo je da se personal proveri u skladu sa EN 473.

EN 13941:2003 (E) 8.5.3

45

Kvalifikacija procedura zavarivanja

Procedura zavarivanja treba da bude navedena u skladu sa klauzulom 4 EN 288-1:1992 i potvrđena u skladu sa 5.1.1 EN 288-1:1992 i Tabelom 6. Svi tipovi fuzionog zavarivanja su prihvatljivi, dok se za cevi t > 3 mm preporučuje prekriveno elektrolučno zavarivanje obložnom elektrodom i elektrolučno zavarivanje zaštitnim elektrodama i u zaštiti gasa.

8.5.4

Potrošni materijal za zavarivanje

Potrošni materijal za zavarivanje treba da bude takvog kvaliteta da zavareni spojevi imaju mehaničke osobine barem jednake izvornom materijalu. Potrošni materijal za zavarivanje treba da odgovara osnovnom materijalu, proceduri zavarivanja i uslovima zavarivanja. Elektrode treba da budu u skladu sa odgovarajućim evropskim standardima i propraćene dokumentom tipa 3.1 B u skladu sa EN 102004. Kada se elektrode izvade iz svog originalnog pakovanja, potrebno je da budu zaštićene ili skladištene u skladu sa zahtevima proizvođača na takav način da to ne utiče na njihove osobine niti karakteristike zavarivanja.

8.5.5

Mesto i pozicija zavarivanja

Zavareni spojevi, posebno povezivani, treba da budu dogovoreni i projektovani na način koji odgovara planiranom zavarivanju i tehnici ispitivanja. Položaj zavarenih spojeva je od izuzetnog značaja. Pri izboru oblika spojae potrebno je uzeti u obzir tehniku zavarivanja, mesto zavarivanja i pristupačnost šavu zavarenog spoja. Pravilo primene: Potrebno je obratiti pažnju na pomeranja izazvana temperaturnom razlikom tokom zavarivanja.

8.5.6

Zavarivanje

8.5.6.1 Priprema ivica spojeva i različita debljina zida Priprema ivica spojeva treba da se vrši prema EN 29692 izuzev za spojnice koje se postavljaju između delova sa različitom debljinom zida gde se primenjuje Slika 8. Za različite vrednosti ne slaganja pri zavarivanju i razlike u debljini zida potrebno je primeniti Tabelu 7. Male razlike u merama krajeva cevi potrebno je ravnomerno rasporediti po celoj površini centriranjem cevi.

EN 13941:2003 (E)

46

Tabela 7 – Prilagođavanje ne slaganja pri zavarivanju i razlike u debljini zida Ne slaganje pri zavarivanju

Prihvatanje

Napomena

Slika 8 detalj A

Podešavanje prema spoljnom prečniku

Razlika u debljini zida Ne slaganje h ≤ 0,3 t, max. 1mm Ne slaganje 1mm< h ≤ 10mm Ne slaganje h > 10mm

Podešavanje krajeva cevi Posebna armatura

Predizolovani reducir,

Razlika u debljini zida t’ ≤ 1,5 tn

Slika 8 detalj B

Prilagođavanje debljih zidova t’

Razlika u debljini zida t’ > 1,5 tn

Slika 8 detalj C

Podešavanje obe strane

Dužina ≥ 5 puta ne slaganje

Za mala aksijalna ugaona odstupanja u spojevima zavarivanja između pravih elemenata cevovoda kao što su cevi, reduciri i priključci, primenljive maksimalne dozvoljene vrednosti su date u Tabeli C 4. Pravilo primene: Ova ugaona odstupanja mogu da budu neophodna na terenu kod prilagođavanja trase cevi bez upotrebe malih montažnih kolena cevi.

Pre spajanja, krajeve cevi treba centrirati instrumentima za centriranje koji u isto vreme podešavanju ovalitet. Tokom zavarivanja cevi treba usmeravati tako da se postigne najbolje moguće poravnanje osa i unutrašnjih površina.

Slika 8 – Ne slaganja, razlike u debljini zida i priprema krajeva koji se spajaju

EN 13941:2003 (E)

47

8.5.6.2 Sečenje i obeležavanje Cevi, delovi cevovoda i druge komponente koje zahtevaju obeležavanje treba da budu ponovo utisnute ili ponovo obeležene po liniji po kojoj treba da se preseku. Pravilo primene: Obeležavanje se primenjuje samo na projekte više klase u slučaju kada je zahtevano potpuno obeležavanje.

8.5.6.3 Razmak šava zavarenog spoja Razmak šava zavarenog spoja treba da bude takav da se zona predgrejavanja ne preklapa niti ima uticaja, dok je apsolutni minimalni razmak 3,5 puta debljina zida. Pravilo primene: Preporučljiv je razmak odo 100 mm ili više.

8.5.6.4 Interakcija uzdužnih šavova Uzdužni šavovi ili spiralni šavovi treba da budu međusobno razmaknuti 10 puta debljina zida, minimalno 50mm.

8.5.6.5 Zavareni spojevi koji imaju više od jednog prolaza Potrebno je da postoji minimalani razmak od 30 mm između početnog i krajnjeg položaja prolaza.

8.5.6.6 Zavarivanje Površina od 50 mm od zavarenog spoja sa obe strane spoja mora da bude očišćena od prašine, prljavštine, masnoća i vode, a potrebno je i da se zaštiti i od vetra i kiše. Pri temperaturi ispod 50C i pri visokoj vlažnosti, površina šava zavarenog spoja treba da se zagreva u cilju sprečavanja kondenzacije. Treba izbegavati lučne udare na površini cevi. Ukoliko se lučni udari pojave potrebno ih je ispraviti šmirglanjem. Pravilo primene: Da bi se izbegla potencialno oštećujuća kretanja vazduha unutar cevi, potrebno je zatvoriti barem jedan kraj cevi tokom zavarivanja na otvorenom prostoru.

8.5.6.7 Postopci posle zavarivanja Posle završetka zavarivanja potrebno je očistiti ostatke od zavarivanja. Površinu zavarenog spoja je potrebno očistiti od šljake. Proces hlađenja ne treba ubrzavati. Pravilo primene: Pri temperaturi ispod 50C i u slučaju kada to vlasnik zahteva, šav zavarenog spoja treba zaštititi od preterano brzog hlađenja.

8.5.6.8 Ispravka loših zavarenih spojeva (oštećenja) Šavovi zavarenih spojeva koji nisu u skladu sa navedenim zahtevima moraju biti popravljeni ili odsečeni. Popravka se mora vršiti u skladu sa prihvaćenom procedurom zavarivanja.

EN 13941:2003 (E)

48

Kada je oštećenje u vidu naprsline, treba ga popraviti samo ukoliko je uzrok pucanja utvrđen i očigledno je da se može popraviti.

8.5.7

Posebne procedure

8.5.7.1 Opšte Pre izvršenja posebnih procedura potrebno je odrediti tip i opseg spoja. Koje će se ispitne tehnike primenjivati zavisi od tipa i pristupačnosti zavarenih spojeva.

8.5.7.2 Pripajanje konstrukcionih delova Konstrukcioni delovi se spajaju pomoću kontinualnih zavarenih spojeva. Isprekidani zavareni spojevi nisu prihvatljivi.

8.5.7.3 Zavarivanje cevi pod pritiskom Zavarivanje na cevovodima i sistemima pod pritiskom se vrši isključivo u skladu sa bezbednosnim i ispitanim procedurama u cilju obezbeđivanja adekvatnih mehaničkih karakteristika zavarenih spojeva i bezbednosti radnog tima.

8.5.8

Ispitivanje zavarenih spojeva

Pri proveri kvaliteta šava zavarenog spoja, sistemi i personal se upotrebljavaju u skladu sa Tabelom 6 i standardima u Tabeli 8 u cilju provere usklađenosti sa zahtevima Tabele 9 i ukoliko je potrebno Tabele 10. Zavareni spojevi se dele po odeljcima ispitivanja tako da za spojeve koji su u istom odeljku nema situacije koja bi mogla da uzrokuje razliku u kvalitetu. Pravilo primene: Primeri zavarenih spojeva koji se nalaze u različitim odeljcima ispitivanja se razlikuju po osnovnom materijalu, procesu zavarivanja, zavarivaču ili vremenskim uslovima tokom zavarivanja.

8.5.8.1 IBR zavarenih spojeva U cevovodima se IBR zavarenih spojeva obično vrši radiografski. Alternativno, kada je to dogovoreno sa vlasnikom i u određenim slučajevima kada ovaj metod ne može da da adekvatne informacije o kvalitetu zavarenog spoja, radiografski metod treba dopuniti ili zameniti ultrazvučnim ispitivanjem. Ispitivanje šava zavarenog spoja treba da se vrši u skladu sa jednim ili više standarda datih u Tabeli 8 izuzev onda kada se zahteva druga metoda IBR u zavisnosti od materijala, projekta i / ili tehnike zavarivanja.

Tabela 8 – IBR šava zavarenog spoja IBR Metod

Opšta pravila / procedure

Kriterijum prihvatanja

Vizuelna provera

EN 970 i EN 13018

Radiografsko ispitivanje

EN 444 i EN 1435

Ultrazvučno ispitivanje

EN 1714 i EN 583-1

EN 1712

Ispitivanje pomoću obojenih penetranata

EN 571-1

EN 1289

Ispitivanje magnetnim česticama

EN 1290

EN 1291

EN 13941:2003 (E)

49

Tabela 9 – Ispitivanja i zahtevi ispitivanja kvaliteta šava zavarenog montažnog spoja Zahtevi

Tip i mesto

kvaliteta

šava zavarenog spoja

Radiografsko ili ultrazvučno ispitivanjea

Kategorije procene EN 25817

napomena 3 Projektna klasa A

Projektna klasa B

- poprečni zavareni spoj: - otvor grane, ugaoni zavareni spoj:

napomena 1

- uzdužni šavovi:

napomena 1

- zavareni spojevi koji nisu uključeni u ispitivanje zaptivenosti:

20%

- - poprečni zavareni spoj:

10%

- otvor grane, ugaoni zavareni spoj:

napomena 1

- uzdužni šavovi:

napomena 1

- zavareni spojevi koji nisu uključeni u ispitivanje zaptivenosti:: Projektna klasa C

5%

- - poprečni zavareni spoj:

b

Kategorija procene B

Nedostatak br. 18: h ≤ 0,3 t, max. 1mm

50%

napomena 2

20%

Kategorija procene B

- otvor grane, ugaoni zavareni spoj:

napomena 1

- uzdužni šavovi:

napomena 1

- zavareni spojevi koji nisu uključeni u ispitivanje zaptivenosti::

Kategorija procene B

b

100%

Nedostatak br. 18: h ≤ 0,3 t, max. 1mm napomena 2

Zavareni spojevi u projektnim klasama A, B i C treba da budu 100% vizuelno ispitani. Za zavarene spojeve projektnim klasama A, B i C, nisu dozvoljeni nedostaci 24 i 25 iz EN 25817 NAPOMENA 1

Reprezentativni slučajni uzorak na osnovu ukupnog broja šavova koji je napravio varilac tokom perioda od godinu dana.

NAPOMENA 2

Za projektne klase B i C zahtevi se odnose na nepravilnosti zavarenih spojeva EN 25817, nedostatak 18, zaptivenost do h ≤ 0,3 t, max. 1 mm

NAPOMENA 3

Opseg radiografskih ispitivanja je naveden u procentima brojnih zavarenih spojeva projekta koji su izvedeni na terenu.

a

Potrebno je dogovoriti odnos obe tehnike.

b

Opseg ispitivanja bez razaranja treba da bude naveden uzimajući u obzir unutrašnja i spoljna opterećenja kao i svrhu i mesto konstrukcije.

EN 13941:2003 (E)

50

Pravilo primene: b iz Tabele 9: Prvo ispitivanje cevovoda koji je nepristupačan za popravke npr. cevovod ispod vodenih kanala ili železničke pruge treba da bude povećano na 100%.

Prvo ispitivanje i zahtevi za ispitivanje montažnih zavarenih spojeva su dati u Tabeli 9. Ukoliko su ustanovljeni nedostaci, popravljeni odeljak je potrebno ispitati u skladu sa Tabelom 10. U Tabeli 10 nivo ispitivanja je progresivno povećan, ukoliko su nedostaci otkriveni na prethodnom nivou ispitivanja od nivoa 1 do nivoa 4.

Tabela 10

8.5.9

Nivoi IBR za ispitne odeljke u kojima su zavareni spojevi popravljeni na terenu

Nivo 1

Nivo 2

Nivo 3

Nivo 4

5%

20 %

50 %

100 %

10 %

20 %

50 %

100 %

20 %

50 %

100 %

100 %

100 %

100 %

100 %

100 %

Dokumentacija

Rezulatati ispitivanja treba da budu dokumentovani prema navedenom u EN 729-2. Pravilo primene: Namena dokumentacije je da dokaže da su zahtevi zavarivanja i ispitivanja u skladu sa ovim standardima ispunjeni i da ih je moguće dokazati.

8.6

Ispitivanje čvrstoće na pritisak i ispitivanje zaptivenosti

Tokom ovih ispitivanja sistem koji se ispituje treba da bude vizuelno ispitan da bi se proverilo da li su komponente sistema, zavareni spojevi i drugi spojevi zaptiveni. Potrebno je izvršiti ispitivanje zaptivenosti zavarenih spojeva jednom od sledećih metoda: -

Ispitivanje zaptivenosti vazuhom nadpritiskom od 0,2 bara ili pritiskom 0,65 bara ispod atmosferskog pritiska, gde se zaptivenost zavarenih spojeva proverava primenom odgovarajućeg fluida za indikaciju.

-

Ispitivanje zaptivenosti vodom pod pritiskom koji je 1,3 puta veći od projektovanog pritiska sa istovremenim ispitivanjem zavarenih spojeva.

-

100% IBR čeličnih radnih cevi za montažne zavarene spojeve i ima minimalno dva prolaza i ukoliko su početni / krajnji položaj dva prolaza uzajamno pomereni.

Pravilo primene: Ispitivanje zaptivenosti vodom može se smatrari ispitivanjem čvrstoće u slučajevima kada je zahtevano ispitivanje pod pritiskom. Pritisak se može povećati do 1,5 puta projektovani pritisak u zahtevanom vremenskom periodu. Posle ispitivanja zaptivenosti, kada su cevi zatrpane, može se izvršiti i ispitivanje pod pritiskom. Ispitivanje zaptivenosti je obavezno dok je ispitivanje pod pritiskom opciono i može da bude zahtevano od strane lokalnih vlasti ili vlasnika. U projektnoj klasi A, ispitivanje zaptivenosti se može vršiti radnim pritiskom dok ispitivanje pod pritiskom može biti izostavljeno. Trajanje ispitivanja zaptivenosti mora da bude u dovoljno dugom vremenskom periodu da bi voda mogla da prodre kroz izuzetno mala oštećenja npr. mikrokanale.

EN 13941:2003 (E)

51

Sva ispitivanja pod pritiskom se moraju vršiti na završenom delu cevovoda; potrebno ga je vršiti, kad god je to moguće, na delu cevovoda na kome se više neće vršiti nikakvi dodatni radovi. Trajanje ispitivanja zavisi od veličine cevi i mora se dogovoriti sa vlasnikom. Izveštaji ispitivanja se moraju praviti za svako ispitivanje zaptivenosti i ispitivanje pod pritiskom.

8.7

Montaža obložnih cevi, spojeva i izolacija na terenu

Montaža PE obložnih cevi i izolacija spojeva treba da se vrši u skladu sa zahtevima EN 489. Montažu svih tipova spojeva mora da vrši posebno obučeni personal u skladu sa uputstvima datim od strane proizvođača. Zahtevi zavise od tipa spoja. Ukoliko sistem ima sistem za detekciju i / ili sistem za nadzor, žice i druge komponente moraju biti ugrađene u spoj u skladu sa uputstvima datim od strane proizvođača. Svi spojevi moraju da budu predmet ispitivanja zaptivenosti u skladu sa 4.1.7 EN 489:2003. Ispitivanje zaptivenosti spojeva mora da se vrši vazduhom ili nekim drugim pogodnim gasom. Pritisak primenjen u ispitivanju zavisi od vrste spoja. Pravilo primene: Ispitivanje se obično vrši primenom unutrašnjeg nadpritiska od 0,2 bar na spoj. Tokom ovog ispitivanja moraju se izbegavati temperaturne promene.

Zaptivenost se proverava odgovarajućim fluidom za indikaciju ili detektorom curenja. Indikaciona tečnost ne sme da bude štetna niti po oblogu i materijal spoja niti po okolinu.

8.8

Zatrpavanje rova

Ispitivanje ugrađene cevi mora se vršiti pre zatrpavanja cevnog kanala. Ovo ispitivanje uključuje vizuelno ispitivanje cevne konstrukcije, spojeva, ostavljenih rezervi za proširenje i upisivanje padataka o izvedenom stanju vezano za dimenzije cevi i komponenati i njihove geografske lokacije radi unošenja u karte i crteže. Površina cevovoda (prostor između dna kanala i minimum 0,1m iznad vrha obložne cevi) treba da bude zatrpano navedenim materijalom. Tokom zatrpavanja potrebno je obezbediti da se materijal pažljivo zbija oko cevi, omogućavajući pretpostavljeno trenje između spoljne cevi i materijala za zatrpavanje. Materijal za zatrpavanje treba da bude takav da njegove karakteristike kao i komponente ne uzrokuju oštećenje cevi i spojeva. Materijal za zatrpavanje treba da ima dovoljan kapacitet nosivosti, mehaničke i hidrauličke karakteristike koje su u skladu sa osnovom projekta. Materijal za zatrpavanje treba da bude takvog kvaliteta da se može sabiti umerenom upotrebom opreme za sabijanje. Pravilo primene: Primer običnog peska: Rastresit, zaobljenih ivica, srednje veličine ili krupnozrni pesak, 0-4 mm. Fini zrnasti pesak max. 8%.

EN 13941:2003 (E)

52

U uobičajenim okolnostima koristi se sledeća specifikacija materijala: Kategorizacija

-

ili

Maksimalna veličina zrna Maksimalno 10% težine

≤ 0,075 mm

Maksimalno 3% težine

≤ 0,0 mm

Koeficijent jednolikosti:

Čistoća:

≤ 32 mm

d 60 > 1,8 d10

Materijal za zatrpavanje ne sme da sadrži štetnu količinu biljnih ostataka, humus, ilovaču ili mulj.

Oblik zrna

Moraju se izbegavati velika zrna oštrih ivica koja mogu da oštete cev i spojeve.

Trenje

Sastav materijala treba da omogući stepen trenja koji je zahtevan u planu montaže pažljivo prateći sabijanje.

Sabijanje

Koeficijent trenja matrijala je zasnovan na vrednosti sabijenosti tla u proseku 97-98%. Nisu dozvoljene vrednosti ispod 94-95%. Zahteva se pažljivo i ravnomerno sabijanje.

Zatrpavanje cevnog kanala treba da bude u skladu sa uputstvima za npr. izgradnju puteva. Kompresiona zona tj. prostor između područja cevi i gornje konstrukcije (npr. puta) treba da bude od takvog materijala i sastava (od slojeva) da zadovolji zahteve strukture koja se nalazi iznad cevovoda. Ne smeju se koristiti neodgovarajući materijali kao što su stene i kamenje. Gornja zona kontrukcije tj. prostor između kompresione zone i površine, treba da se ispuni u skladu sa uputstvima koje su dali nadležni organi odgovorni za površinu. Pravilo primene: Da bi se smanjio rizik oštećenja cevi od strane trećeg lica, preporučuje se upotreba traka sa upozorenjem koje se odnose na cevovod. Trake sa upozorenjem treba da se postave na oko 0,2–0,5 m iznad cevovoda daljinskog grejanja.

8.9

Kolena cevi i druge komponente

8.9.1

Kolena cevi

Neizolovana kolena cevi treba da se montiraju (opremljena i izolovana) kao što je navedeno. Pravilo primene: Primeri ovakvih kolena su armatura kolena i posebno projektovana kolena npr. za mostove i komore.

Potrebno je obrati posebnu pažnju na dimenzije, montažu i proširenje kanala potrebnog za širenje kolena (kraka). Tokom završne inspekcije površine kolena, pre zatrpavanja, mora se proveriti položaj cevovoda, debljina i dužina ekspanzionih jastuka da bi se utvrdilo da li su u skladu sa planom za montažu. Pre zatrpavanja se mora utvrditi stvarna vrednost ekspanzija i druge važne vrednosti cevovoda.

8.9.2

Ogranci

Neizolovani priključci za vodove grana i drugi tipovi ogranaka moraju se montirati (opremljeni i izolovani) u skladu sa uputstvima za sistem. Pravilo primene: Primeri za ovakve ogranke su sedla grane sa armaturama kolena i drugim posebnim konstrukcijama.

Kada su u pitanju ogranci, mora se posebno obratiti pažnju da ekspanzioni jastuci odgovaraju specifikacijama koje su date u planu za montažu. Mora da se obrati posebna pažnja na dimenzije, montažu i proširenje kanala koje ograncima i ekspanzionim kracima omogućava da se pomeraju kako je predviđeno.

EN 13941:2003 (E)

53

Stvarna vrednost ekspanzija i drugih važnih dimenzija cevovoda treba da budu određene pre zatrpavanja cevi. Položaj cevovoda, debljina i dužina ekspanzionih jastuka treba da budu provereni da bi bili sigurni da odgovara instalacionom planu.

8.9.3

Ventili i oprema

Neizolovani ventili se montiraju (postavljeni i izolovani) u skladu sa uputstvima za sistema i instalacionim planom. Ventili i prateća oprema treba da se ugrade unutar opsega naprezanja koji je dozvoljen za određene komponente. Ugradnja ekspanzionih jastuka, radnih komora, poklopaca komora i odgovarajućeg zatrpavanja potrebno je vršiti i proveriti uredno. Za montažu radnih komora i poklopaca moraju se pratiti uputstva za izgradnju puteva u skladu sa instalacionim planom. Potrebno je proveriti da li je funkcionisanje ventila odgovarajuće pre i posle montaže.

8.10

Puštanje u rad

8.10.1 Opšte Pravilo primene: Čišćenje: Cevovod se mora očistiti pre puštanja u rad, npr. mehničkim priborom i ispiranjem ili ručnom procedurom. Zaštita: Ukoliko se cevovod ne pušta odmah u rad, preporučuje se zaštita instalacija posle predviđenog vremena mirovanja, npr. pomoću gasa ili tečnosti.

8.10.2 Punjenje vodom radi početka rada Za rad mreže je potrebno cevovod napuniti vrstom vode koju je zahtevao vlasnik, imajući u vidu ozračnu armaturu na visokim tačkama. Pre nego što se mreža pusti u rad potrebno je završiti zatrpavanje kanala. Pri puštanju mreže u rad, podizanje temperature treba vršiti pažljivo, porast temperature se mora vršiti polako i dozvolilo sistemu da se “namesti” bez naglih pomeranja.

8.10.3 Sistem nadzora Ukoliko su ugrađeni sistem za detekciju curenje i sistem nadzora, njihov rad se mora proveriti tokom montaže u skladu sa uputstvima proizvođača, dok se zadnja provera mora izvršiti posle puštanja u rad.

8.11

Posebne konstrukcije

8.11.1 Posebne komponente Posebne i nestandardizovane komponente moraju se ugraditi prema zahtevima.

EN 13941:2003 (E)

54

Pravilo primene: Posebne komponente su, na primer: –

kompenzatori,

–

reduciri,

–

prolaz kroz zid,

–

čvrste tačke, itd.

8.11.2 Nadzemni cevovodi sa predizolovanim cevima U postojećim standardima, građevinski elementi (cevi, kolena, prateća oprema, zaptivači, ventili) su namenjeni isključivo za podzemne sisteme. Samo u posebnim slučajevima se cevovodi mogu montirati iznad tla. Moraju se preduzeti sledeće mere predostrožnosti: -

obezbeđivanje cevovoda,

-

zaštita od ultraljubičastog zračenja.

Kod nadzemnih cevovoda posebno je potrebno obratiti pažnju na statiku.

8.11.3 Umetanje u obložnu cev Posebna pažnja je potrebna za: -

obezbeđivanje prolaza,

-

izbegavanje oštećenja pri umetanju PE i čelične cevi u obložnu cev,

-

oslonac nadzemnog dela na mestima gde su cevi povezane sa podzemnim cevima,

-

posebne statičke uslove.

8.12

Građevinski radovi tokom faze rada

Tokom iskopavanja oko i do PE obložne cevi mora se obratiti pažnja da se cevi ne oštete. Pre paralelnih iskopavanja potrebno je uraditi odgovarajuće proračune kako vađenje granične zemlje ne bi dovelo do rizika od deformacije, vidite aneks B. Ukoliko je zemljani prekrivač povećan / smanjen ili se opterećenje tla znatno izmenilo, provera statike je obavezna. U slučaju da se predizolovani cevovod seče ili su na njega priključeni vodovi grana, moraju se preduzeti dodatne mere predostrožnosti u skladu sa statičkim specifikacijama. Pri montaži ogranaka u predizolovanom sistemu moraju se uzeti u obzir posebne mere i mere predostrožnosti navedene u uputstvu za zavarivanje.

EN 13941:2003 (E)

55

Aneks A (normativ) Projektovanje cevnih komponenti koje su pod unutrašnjim pritiskom A.1

Opšte

Ovaj aneks obezbeđuje propise za određivanje zahtevane minimalne debljine zida koja može da izdrži projektovani pritisak. Kada se koriste međunarodno standardizovane komponente koje su projektovane za unutrašnji pritisak u skladu sa odgovarajućim standardima, ponovni proračuni u skladu sa ovim aneksom nisu potrebni. Pravilo primene: Ekvivalentni nacionalni standardi se mogu koristiti kao alternativa.

Sledeće cevne komponente su zastupljene u ovom aneksu: -

prave cevi i kolena,

-

priključci i veza za grane,

-

suženja i proširenja,

-

polusferni krajevi.

Pravilo primene: Polusferni krajevi cevi se mogu pojaviti kao privremena pojava tokom ispitivanja hidrauličkim pritiskom ili kao trajna pojava na krajevima cevovoda koji će se u budućnosti proširiti.

A.2

Simboli

d

Prečnik radne cevi

R

Poluprečnik kolena

t

Debljina zida

z

Stepen korisnosti spoja

σpd

Izračunato naprezanje iz projektovanog pritiska

σd

Projektovano naprezanje = Re(T) / γm = Re(T)/1,25

I

Dužina ojačanja

T

Projektovana temperatura

Oznake: b

Cev grane

d

Projekat

i

Unutrašnji

m

Srednji, metal

o

Spoljni

r

Glavna cev

p

Kompenzujuća ploča, pritisak

EN 13941:2003 (E) A.3

56

Prave cevi i kolena

A.3.1 Prave cevi 0

Za prave cevi sa T ≤ 140 C, minimalna debljina zida iz unutrašnjeg projetovanog pritiska se može izračunati:

tmin =

pd ⋅ d o 2 ⋅ σd ⋅ z

tn ≥ tmin + c1 + c2 gde je: c1

dodatak za toleranciju

c2

dodatak za koroziju

A.3.2 Kolena Minimalna debljina zida za kolena se izračunava na sledeći način: Za unutrašnji radius kolena (unutrašnja vlakna kolena)

ti, min = tmin

R − 0,25 ⋅ d i R − 0,5 ⋅ d m

Za spoljni radius kolena (spoljna vlakna kolena)

te, min = tmin

R − 0,25 ⋅ d i R − 0,5 ⋅ d m

gde je tmin minimun debljine zida za prave cevi u skladu sa A.3.1.

A.4

Priključci i veza za grane

A.4.1 Opšti aspekti i ograničenja Projektni metod naveden u ovom paragrafu se primenjuje za cilindrične priključke i veze za grane sa sledećim zahtevima: -

kružni otvori,

-

osa cevi grane normalna na osu glavne cevi,

-

dva priključna otvora treba da imaju minimalan razmak između spoljnih ivica 3 puta prečnik glavne cevi,

-

razmak između bilo kog priključka ili veze za grane i bilo kog drugog geometrijskog diskontinuiteta glavne cevi ne sme da bude manji od 1,0 dm glavne cevi.

EN 13941:2003 (E)

57

A.4.2 Ojačanje A.4.2.1 Opšte Priključci i veze za grane se mogu ojačati da bi izdržali projektovani pritisak na sledeći način: -

povećanom debljinom zida glavne cevi,

-

polaganjem zavarenih kompenzujućih ploča,

-

povećanom debljinom zida ogranka,

-

kombinacijom gore navedenih metoda.

Ukoliko je ojačanje obezbeđeno, ono mora da bude isto na svim područjima kroz ose otvora ili ogranaka. Ojačanje otvora kompenzujućim pločama je ograničeno na odnos prečnika dbm / drm ≤ 0,8. Pravilo primene: Povećanje debljine zida ogranka i upotreba kompenzujućih ploča predstavljaju manje efektne metode i treba ih primenjivati samo onda kada nije moguće povećajući debljinu zida glavne cevi.

A.4.2.2 Različit materijal obloge i ojačanja Ukoliko se glavna cev i ojačanje sastoje od materijala sa različitim dopuštenim naprezanjem i ukoliko je dozvoljeno naprezanje glavne cevi manje, to opterećenje mora da se uzme i za pojačanje. Materijali za ojačanja se moraju birati izbegavajući toplotna naprezanja zbog bitne razlike u koeficijentima toplotnog izduženja.

A.4.2.3 Odnos debljine Odnos debljine tb / tr ne bi trebao da bude veći od vrednosti koja zavisi od dbm / drm kako je dato u Tabeli A1. Tabela A.1 – Odnos debljine kod ojačanja dbm / drm

tb / tr

≤ 0,3

2,0

0,3 < dbm / drm ≤ 0,8

2,6 – 2 dbm / drm

> 0,8

1,0

A.4.2.4 Metod izračunavanja površine ojačanja Pravilo primene: Zahtevana površina ojačanja se izračunava metodom uravnotežavanja sile između površine opterećene pritiskom Ap i naprezanja opterećene površine poprečnog preseka Am, vidite Sliku A.1. Posle inicijalne procene površine ojačanja moguća je pojava potrebe za ponovnim proračunavanjem koristeći prepravljene proračune površine ojačanja.

A.4.2.5 Ojačanje povećanjem debljine zida Ojačanje se može postići povećanjem debljine zida glavne cevi i / ili ogranka. Ova ojačana debljina zida može da ide do maksimalne razdaljine od lr glavne cevi i lb ogranka mereno od ivice otvora, vidite Sliku A.1.

EN 13941:2003 (E)

58

Potrebno je ispuniti sledeći uslov:

σ d ⋅ Am ≥ Ap ⋅ pd gde je: Ap

je površina opterećena pritiskom,

Am

je površina poprečnog preseka metala upotrebljenog za kompenzaciju nadpritiska,

l

je dužina ojačanja prikazana indeksom

lr = d rm ⋅ tr lb = d bm ⋅ tb

Slika A.1 - Ojačanje priključaka Pravilo primene: Stvarna debljina zida cevi je u mnogim slučajevima veća od tmin izračunatog u skladu sa A.3.1 pretpostavljenog σpd = σd. Razlika se može smatrati ojačanjem glavne cevi / ogranka. Međunarodni ili ekvivalentni nacionalni standardi se mogu koristiti pri izboru priključaka.

A.4.2.6 Ojačanje pomoću kompenzujućih ploča Kompenzujuće ploče treba da imaju blizak kontakt sa oblogom. Širina kompenzujućih ploča lp koje pomažu ojačanju ne sme da pređe lr, vidite Sliku A.1. Vrednost tp koja je korišćena za određivanje Amp ne sme da pređe debljinu tr glavne cevi. Moraju biti zadovoljeni sledeći uslovi:

σ d ⋅ ( Amr + Amb + Amp ) ≥ pd ⋅ Ap gde su Ams i Amp površine poprečnog preseka glavne cevi i kompenzujuće ploče za ojačanje. Ukoliko je projektovano naprezanje kompenzujuće ploče manje od projektovanog naprezanja glavne cevi, potrebno je da se zadovolje sledeći uslovi:

EN 13941:2003 (E)

59

σ d ⋅ ( Amr + Amb ) + σ dp ⋅ Amp ≥ pd ⋅ Ap gde je σdp projektovano naprezanje materijala kompenzujuće ploče.

A.5

Suženja i proširenja

Suženja i proširenja se pojednostavljeno nazivaju reducirima. Ova klauzula se primenjuje na zavarene ili nezavarene koncentrične reducire koji treba da izdrže isti unutrašnji pritisak kao i priključne cevi gde: -

su reducir i osa cevi na istoj osi rotacije,

-

polovina ugla, α, na temenu komponente ne prelazi 30 , vidite Sliku A.2.

0

Pravilo primene: Za izabrane standardizovane reducire napomena je data za ISO 3419 ili odgovarajuće nacionalne standarde.

Slika A.2 – Reducir

A.5.1 Minimalna debljina zida konusa Minimalna debljina zida u bilo kojoj tački dužine konusa, tc,min, je data kao

tc , min =

1 pd ⋅ d oc ⋅ 2 ⋅ σ d ⋅ z cos α

gde je: z

koeficijent zavarivanja uzdužnog zavarenog spoja, ako ga ima

doc

spoljni prečnik u bilo kojoj tački konusa

α

polovina ugla reducira u temenu

EN 13941:2003 (E)

60

A.5.2 Ekscentrični reduciri U slučaju ekscentričnih reducira, priključne cevi treba da imaju paralelne ose pomerene jedna od druge sa razmakom ne većim od razlike njihovih poluprečnika. Ugao α je uzet kao najveći ugao između konusnog i cilindričnog dela, vidite Sliku A.3.

Oznaka 1

Offset SLIKA A.3 – Ekscentrični reducir

A.6

Polusferni krajevi

Polusferni krajevi treba da se izračunaju u skladu sa odgovarajućim međunarodnim ili nacionalnim standardima.

EN 13941:2003 (E)

61

Aneks B (informativno) Geotehnika i uzajamno delovanje cevi i tla B.1

Delokrug

Ovaj aneks ima status pravila primene. Za podzemni toplovodni cevovod koji je izložen velikim deformacijama i aksijalnim silama, izračunati moment savijanja i sile savijanja su u jakoj zavisnosti od ispravnog postavljanja uzajamnog delovanja cevi i tla i pouzdanosti korišćenih parametara tla. Ovaj aneks obezbeđuje smernice o -

bitnim parametrima za analize uzajamnog delovanja cevi i tla (B.3),

-

metodama dobijanja karakterističnih vrednosti za parametre tla (B.4),

-

zahteve za obraćanje pažnje na posebne oblasti (B.5-B-7).

B.1.1 Opšti zahtevi Metode analiza i parametri tla koji su odabrani za projektovanje treba da odgovaraju planiranom cevovodnom sistemu i predloženim trasama i objektima i da budu kompatibilni sa svim mogućim delovanjima i nedostacima mehanizama. Metode izračunavanja amplituda deformacija se mogu zasnovati na numeričkim modelima, empirijskom odnosu ili njihovim kombinacijama.

B.2

Simboli i jedinice

c

Stepen rastresitosti tla,

Dc

Spoljni prečnik obložne cevi

do

Spoljni prečnik radne cevi

E

Modul elestičnosti

F

Sila trenja po jedinici dužine cevi

f

Aksijalno delovanje tla

kh

Koeficijent horizontalnog delovanja tla

k

Konstanta liniskog oslonca

P

Horizontalno delovanje tla po jedinici dužine cevi

p

Horizontalno delovanje tla

Q

Vertikalno delovanje tla po jedinici dužine cevi

q

Vertikalno delovanje tla

u

Aksijalno pomeranje cevi

v

Horizontalno pomeranje cevi

Z

Visina nasutog sloja zemljišta do ose cevi

w

Vertikalno pomeranje cevi

γ

Gustina tla

ϕ

Ugao trenja (uzajamnog delovanja tla i PE cevi)

µ

Faktor trenja (uzajamnog delovanja tla i PE cevi)

EN 13941:2003 (E) B.3

62

Karakteristike tla za sveukupne analize (uzajamno delovanje cevi i tla)

B.3.1 Modeliranje delovanja između cevi i tla Referenca data na C.6.1 Za statičke proračune sistema sila (sveukupne analize) nastalih trenjem cevi i tla mogu se predstaviti modelom proste grede koji se sastoji od tri komponente date na slici B.1. Cevovod se može predstaviti prostom gredom sa reakcijom tla f, p i q dati kao elastični oslonci kx, ky i kz.

Slika B.1 – Model uzajamnog delovanja cevi i tla.

Pretpostavlja se da ne postoji naprezanje na smicanje između dva susedna elastična oslonca, duž ose cevi. Kao alternativa teoriji grede na koncentrisanim elestičnim osloncima se može koristiti metod konačnih elemanata. Vrednost reakcije (otpora) je obično nelinearna funkcija relativnog pomeranja između tla i cevi, kao što je prikazano na Slici B.2 gde su f-u, p-v i q-w osna, horizontalna i vertikalna reakcija i pomeranje, respektivno. Ako je pomeranje veće od uu, vu i wu, reakcija tla dostiže granične vrednosti fu, pu i qu respektivno.

Slika B.2 – Odnos opterećenja i deformacija

Najvažniji otpori su obično: -

aksijalni otpor f-u dat trenjem cevi i tla, vidite B.3.2,

-

horizintalni otpor p-v dat preko modula horizontalnog reagovanja tla, vidite B.3.3.

EN 13941:2003 (E)

63

B.3.2 Trenje cevi i tla (aksijalno) Primenljive granične vrednosti trenja fu između PE obloge i okolnog tla treba da budu određene uzimajući u obzir montažne uslove kao što su -

tip materijala za zatrpavanje i metoda i stepena sabijenosti tla,

-

maksimalni i minimalni nivo podzemnih voda,

-

prisustvo vrlo krutih prekrivača ulica koji sprečavaju bočna pomeranja tla,

-

uticaj mogućih budućih paralelnih iskopavanja blizu cevi,

-

“efekat tunela” koji nastaje kod povećanog trenja pri povećanju prečnika cevi tokom zagrevanja i smanjenja trenja pri smanjenju prečnika tokom hlađenja.

Za peskovito tlo, relativno pomeranje uu između cevi i okolnog tla koje je potrebno da bi se postigao maksimalni otpor trenja fu iznosi oko uu = 1-3 mm. Maksimalni otpor trenja se može izračunati kao fu = µσn gde je σn normalno naprezanje duž spoljne površine PE obloge. Za peskovito tlo, nominalno naprezanje obloge se može izračunati na osnovu stanja pritiska tla pri mirovanju, dajući trenje po jedinici dužine cevi 2  1 + Ko  Dc    σ v ⋅ π ⋅ Dc + G − γs ⋅ π ⋅   F=µ  2  2   

gde je Ko

koeficijent pritiska tla pri mirovanju Ko = 1 – sin φ Za peskovito tlo Ko se obično može izraziti vrednošću 0,5.

G

stvarna težina cevi sa vodom

σv

stvarno naprezanje tla na osi cevi Za zrnasto tlo

σv = γs·Hw + γsw (Z - Hw) za Hw < Z σv = γs·Z za Hw ≥ Z

Hw

dubina gornje površine podzemnih voda - nivelacija, vidite Sliku B.3

γs

stvarna gustina tla iznad površine podzemnih voda

γsw

stvarna gustina tla ispod površine podzemnih voda = γ'sw - γw

γ'sw

gustina zasićenog tla ispod površine podzemnih voda

γw

gustina vode

EN 13941:2003 (E)

64

Oznaka 1

Nivelacija

2

Površina podzemnih voda

Slika B.3

Proračun stvarnog naprezanja tla

Koeficijent trenja Koeficijent trenja se može izračunati uzimajući u obzir tip tla, veličinu i oblik zrna, sabijenost tla kojom je vršeno zatrpavanje i brzinu deformacije. Za peskovito tlo µ se može izračunati kao

µ = tan δ gde je δ ugao međusobnog trenja između tla i cevi. Za peskovito tlo i PE obloga se može uzeti kao približno jednaka 2/3 φ, sa maksimalnom vrednošću δ o približno 20 -22 . Za peskovito tlo koje nije u naseljenoj oblasti, tipična projektovana vrednost za µ koja se koristi u analizama zamora materijala i u projektovanju kod obezbeđenja prostora za ekspanziju se može uzeti iz Tabele B1.

EN 13941:2003 (E)

65 Tabela B.1 – Koeficijent trenja za peskovito tlo

Tip pomearanja

Koeficijent trenja , µ vidite napomenu 3

Sporo pomeranje ili pomeranja u odnosu na pužanje ili histerezu (dugotrajni efekat) vidite napomenu 1 Normalno pomeranje, vidite napomenu 2 Brza pomeranja sa kratkotrajnim delovanjima, vidite napomenu 2

0,2 0,3 – 0,4 0,6

NAPOMENA 1 Za cevi velikog prečnika u dobro nivelisanom pesku postoji rizik od takozvanog tunel efekta pri hlađenju. Tunel efekat može da izazove ekspanzija ekvivalentna µ = 0 – 0,2. Potrebno je koristiti niske vrednosti npr. pri projektovanju ekspanzione opreme. NAPOMENA 2 Za analize niskog cilkusa zamora materijala potrebno je koristiti posebne vrednosti. U većini slučajeva µ = 0,4 se smatra odgovarajućim. NAPOMENA 3 Potrebno je uzeti u obzir specifične lokalne uslove tla.

B.3.3 Keoficijent horizontalne reakcije tla (bočno) Koeficijent horizontalne reakcije tla ili konstanta oslonca je definisana kao odnos između horizontalnog pritiska tla i horizontalnih pomeranja cevi sistema.

kh =

p Sila ⋅( ) ν Duzina 3

gde je p

horizontalna reakcija tla

v

relativna horizontalna pomeranja između cevi i tla. 2

Vrednost k = kh·Dc(sila / dužina ) je definisana kao konstanta linearnog oslonca. Za ukopane cevi bez ekspanzionih jastuka, prosečan odnos između horizontalnih pomeranja cevi i odgovarajućeg ograničenja tla je dat kao

ν νu

p = p u 0 ,15 + 0,85 ν νu gde je pu

maksimalni pritisak tla mobilisan deformacijom vu.

p

pritisak tla, p < pu i v < vu odgovara deformaciji v.

EN 13941:2003 (E)

66

Slika B 4 – Odnos između horizontalnog pomeranja cevi i ograničenja tla

Konstanta horizontalnog oslonca, koja je sekant modula dijagrama delovanja – pomeranja (akcije i reakcije) se može oduzeti iz dole datog izraza:

kh =

p pu = ν 0 ,15 ⋅ ν u + 0 ,85 ⋅ ν

p – v dijagrami pokazuju elastično ponašanje tla pri manjim pomeranjima predstavljeni vrednošću oslonca i plastičnog ponašanja tla pri velikim pomeranjima datim kao kritični kapacitet horizontalnog oslonca. Za modeliranje može da se koristi bi-linearni dijagram delovanja – pomeranja u slučajevima u kojima je konstanta oslonca izabrana kao 70% od pu podeljena sa odgovarajućim pomeranjem, vidite Sliku B.4. Za manja pomeranja može se koristiti kh vrednost koja se odnosi na 50% pu. Kritična horizontalna ograničenja tla pu se mogu odrediti pomoću ekvivalentnog kapaciteta delovanja za bočni oslonac (u manje kohezivnom tlu). pu = γ·Z·Kq gde je Kq koeficijent pritiska tla, vidite Sliku B.5.

EN 13941:2003 (E)

67

Slika 5 – Koeficijent pritiska tla Kq za peskovito tlo

Kritična horizontalna pomeranja vu nisu precizno definisana. Rezultati brojnih ispitivanja sa cevima malih prečnika su sumirana u Tabeli B.2.

Tabela B.2 – Kritična horizontalna pomeranja vu vu / Z % Prečnik omotača Dc

Rastresit pesak

Sabijen pesak

75 mm, note 1

4,5

2,7

120 mm

3

2

≥ 300 mm

2

1,5

NAPOMENA 1 Vrednosti su dobijene interpolacijom. Vrednosti se mogu dobiti na dva načina - proračunima i ispitivanjem na čvrstim pločama.

B.3.3.1 Uticaj velikih dubina i/ili tvrdih prekrivača tla Mehanizam loma u plastičnoj fazi, na koji u mnogome utiče kritična vrednost, zavisi od dubine iskopa. Kod plitkih ili srednjih dubina, zona loma će biti proširena na površinu sa pasivnom zonom sa gornje i aktivnom sa donje strane cevi. Kod dubina iskopa većih od oko 6 – 10·Dc, plastična zona će se razviti u graničnu zonu tečenja materijala u prednjem delu cevi. Oblast u kojoj dolazi do tečenja materijala zavisi od stepena sabijenosti tla, vidite Sliku B.6.

EN 13941:2003 (E)

68

Oznake 1. Oštećenje površine 2. Zona klizanja tla Slika B.6 – Mehanizam loma tla pri horizontalnom pomeranju cevi.

Za cevi položene u plitkim iskopima pod čvrstim prekrivačem ulice, sprečen je mehanizam loma sa pasivnom zonom sa gornje strane, a može da dođe do mehanizma loma sa ograničenom zonom protoka. Ovo dovodi do mnogo veće horizontalne reakcije tla od one koja se obično sreće na ovim dubinama. Na ishod utiču stvarna čvrstoća prekrivača kao i prečnik cevi. Za vrlo čvrst pokrivač ulice (npr. beton ili kolovoz za gust saobraćaj), FEM analize pokazuju da odnos između pomeranja cevi i ograničenja tla (vidite Sliku B.4) za rastresit pesak i čvrst prekrivač puteva 0,4 m debljine može se utvrditi sledećim: Za H ≥ 1m vu i pu se množe sa 3.8. Za H < 1m vrednost za H = 1m može da se koristi. Čvrst pokrivač ulice je npr. beton ili asfalt za gust saobraćaj. Veća horizontalna reakcija tla takođe može da se pojavi zbog zaleđenog tla oko cevi, koja treba da se uzme u obzir npr. kod tla koja sadrži ilovaču u području severnih klimatskih uslova. Za lak pokrivač ulice, može da se izabere faktor < 3,8.

EN 13941:2003 (E)

69

Oznake 1

Sa krutim prekrivačem ulice

2

Bez krutog prekrivača ulice

Slika B.7 - Reakcija tla za čvrst prekrivač ulica

B.3.4 Kombinovana krutoća PUR pene, ekspanzionih jastuka i tla U zonama eksanzije, kombinovana krutoća čelične cevi, PUR pene, PE omotača, ekspanzionih jastuka i okolnog tla treba da se izračuna preko kombinovane vrednosti za konstante linearnog oslonca. Kombinovana konstanta linearnog oslonca se može izvesti iz konstante oslonca različitih komponenti. U sledećem primeru uzeti su u obzir samo PUR pena, ekspanzioni jastuci i tlo, dok su deformacije čeličnih cevi i PE obloge izostavljene zbog njihove male vrednosti. Ukupna horizontalna deformacija je jednaka zbiru deformacija PUR pene (v1), ekspanzionih jastuka (v2) i okolnog tla (v3). Ovo znači da obično treba da se kombinuju tri serijska elastična oslonca. Kod praktičnog izračunavanja, krutost PE obloge se može izostaviti jer ima mali uticaj na rezultat. Krutoća čeličnih cevi se može uzeti u obzir samo kod velikih prečnika. npr. do≥ 610 mm Izračunavanje konstante oslonca za ekspanzione jastuke treba da se uzme u obzir za krive ne linearnih deformacija nastalih opterećenjem.

EN 13941:2003 (E)

70

Oznake 1

Jastuk

2

PE

3

PUR

4

Čelik

5

Tlo Slika B.8 - Simboli za konstante oslonca

Slika B.9 – Kombinovana konstanta elastičnosti tla

1

PUR pena

k h ,1 =

EPUR , k1 = k h ,1 ⋅ d o t PUR

EN 13941:2003 (E) 2

71

Ekspanzioni jastuk

Konstanta pločastog oslonca za elemente koji ekspandiraju treba da se uzme iz krive pomeranja uzrokovanog opterećenjem zasnovanog na stvarnoj deformaciji, vidite Sliku 6.5.

Ecu , k 2 = k h ,2 ⋅ Dc t cu

k h ,2 =

3

Okolno tlo

k h ,3 =

0,7 ⋅ pu , k 3 = k h ,3 ⋅ Dcu ν( 70% )

vidite B.3.3 i Sliku B.4

gde je Ecu

modul elestičnosti jastuka, vidite 6.5

Tcu

ekvivalent debljine jastuka

Dcu

ekvivalent spoljnog prečnika jastuka

Kombinovana kriva pomeranja uzrokovanog opterećenjem može se izračunati iz

1 1 =Σ kh k h ,i

Oznake 1

Tlo

2

Jastuk

3

Rezultirajuća kriva Slika B.10 - Kombinovana kriva pomeranja uzrokovanog opterećenjem za jastuke od pene i tlo

EN 13941:2003 (E) B.4

72

Karakteristične vrednosti za opterećenje tla i karakteristike tla

B.4.1 Opšte Geotehnički parametri za aksijalnu i transverzalnu (bočnu) stabilnost i analize deformacija treba da se odaberu u skladu sa dobrom inženjerskom praksom uzimajući u obzir stohastičke promene svojstva tla. Kada su granične varijacije karakteristika tla poznate (tj. zrnasto peskovito tlo), mogu se koristiti standardne vrednosti i metode, kao što je dato u B.3. U drugim slučajvima, posebno kada se mogu očekivati velike varijacije u karakteristikama tla ili kada je cevovodni sistem montiran u mekom tlu (koje sadrži ilovaču i treset) i u naseljenoj oblasti, može se zahtevati studija mehanike lokalnog tla prema B.4.2. Procedure iskopavanja i zatrpavanja se moraju vršiti tako da vrednosti parametara tla koje su primenjene u projektnim proračunima budu garantovane.

B.4.2 Studija mehanike tla U slučaju kada je studija mehanike lokalnog tla potrebna za definisnje pouzdane vrednosti međusobnog delovanja cevi i tla mora se napraviti tolerancija za različite nepouzdane situacije -

Kada je ispitivanje oblasti vršeno na ograničenom broju tačaka duž ose cevi, karakteristike tla između tih tačaka mogu da odstupaju.

-

Kada ima razlika u procedurama uzimanja uzorka.

-

Pri laboratorijskom ispitivanju gde se dobijaju parametri za međusobno delovanje tla i cevi iz rezultata vađenja uzoraka tla, ispitivanja konusnom penetracijom i uzoraka tla, pomoću teoretskih modela.

Kada su date srednje vrednosti (sa verovatnoćom od 50% da budu prekoračene), one se moraju množiti ili deliti faktorima verovatnoće (faktor promene opterećenja) da bi se dobila karakteristična gornja ili donja vrednost zahtevana za analize cevovoda (sa verovatnoćom od 50% da bude prekoračena). Rezultati studije mehanike tla treba jasno da budu predstavljeni kao kritične vrednosti ili srednje vrednosti. Izveštaj mehanike tla treba dalje jasno da navede da li je i koji faktor verovatnoće uzet u obzir. Faktori verovatnoće za parametre tla, vezano za srednju vrednost, dati su u Tabeli B.3 (ref EN 1594).

EN 13941:2003 (E)

73

Tabela B.3 – Faktori verovatnoće za parametre tla koji se odnose na srednju vrednost Parametar

Faktor verovatnoće

Neutralno vertikalno opterćenje tla

1,1

Pasivno vertikalno opterećenje tla

1,1

Modul reakcije podnivelacije

B.5

- za pesak i ilovaču

1,3

- za treset 0 Neutralno horizontalno opterećenje tla (kontaktni ugao = 120 ) i 0 kritični horizontalni otpor tla (kontaktni ugao 180 )

1,4

- za pesak

1,2

- za ilovaču

1,4

- za treset

1,5

Trenje tla

1,4

Specifični zahtevi stabilnosti

B.5.1 Opšte U okolnostima velikih aksijalnih sila sabijanja u cevima, može doći do izvijanja zbog uklještenog štapa (sveukupna nestabilnost). Zbog troga je potrebno da dubina iskopa bude dovoljna da omogući da se zatrpavanjem cevi obezbedi stabilnost.

B.5.2 Vertiklalna stabilnost Vertikalna stabilnost treba da se obezbedi u slučaju -

malog zemljanog prekrivača

-

visokog nivoa podzemnih voda

-

iskopavanja iznad cevi

Preostala delovanja tla treba da budu dovoljna da izdrže vertikalnu reakciju nagore koja je jednaka 2Q za par cevi i Q za pojedinačne cevi. Za “beskrajno duge”, odeljke sa delimično pravim cevima sa jednako raspoređenim vertikalnim opterećenjem Q po jedinici dužine cevi (nastalo zatrpavanjem ili težinom cevi) izvijanje se može izbeći ukoliko

Q≥

γs ⋅ N 2 fo E⋅I

EN 13941:2003 (E)

74

gde je I

moment inercije pojedinačne cevi

N

aksijalna sila sabijanja u pojedinačnoj cevi

fo ≥ γs

π EI , minimum 10 mm je početno izvijanje 200 N stepen sigurnosti, γs = 1,1

Za odeljak cevi koji je ceo učvršćen trenjem

N = −{As ⋅ (E ⋅ α ⋅ ∆T - ν ⋅ σ p ) + P ⋅ Ap } gde je As

površina poprečnog prostora čelične cevi

α

koeficijent toplotne ekspanzije čelika

∆T

porast temperature od uravnotežavanja temperature (gde je N = 0) do maksimalne temperature

ν

Paoissonov koeficijent (ν = 0,3 za čelik)

σp

kružno naprezanje nastalo zbog unutrašnjeg pritiska

p

unutrašnji pritisak (maksimalan radni pritisak)

Ap

površina na koju deluje pritisak

Q se moše izračunati iz Q = Gw + G + 2⋅SF gde je Gw

dejstvujuća težina naslaga tla na cevi po metru dužine cevi

G

dejstvujuća specifična težina predizolovanih cevi po metru dužine cevi

SF

sila smicanja, koja može da se pojavi iz pritiska tla pri mirovanju, prikazana u vertikalnom preseku na slici B.11.

Slika B.11 – Stabilizovanje vertikalnog pritiska tla

EN 13941:2003 (E)

75

Za površinu podzemnih voda ispod cevi 2   D 1 π   c Gw =  Z ⋅ Dc − ⋅    ⋅ γ i S F = ⋅ γ ⋅ Z 2 ⋅ K o ⋅ tan ϕ 2  2   2 

Ukoliko je površina podzemnih voda ispod donjeg dela cevi, dejstvujuća gustina tla i potisak cevi moraju se uzeti u obzir. Normalno redukovanje sile zbog nastalog izvijanja u ovim proračunima nije uzeto u obzir.

B.5.3 Horizontalna stabilnost Obezbeđivanje dovoljnog bočnog oslonca je od izuzetne važnosti kada se upotrebljavaju obložene cevi, mala ugaona odstupanja ili u slučaju paralelnog iskopavanja. Paralelna iskopavanja kod cevi daljinskog grejanja zahtevaju lokalnu stabilnost nagiba imajući u vidu spoljne horizontalne sile ka nagibu veličine P za pojedinačne cevi i 2P za parove cevi. Sveukupna stabilnost nagiba treba da se obezbedi s obzirom na to da se efekat stabilnosti iz cevi ne može uneti u proračune.

B.6

Posebni zahtevi kod paralelnih iskopavanja

B.6.1 Opšte U slučaju paralelnih iskopavanja iznad i / ili pored ukopanih cevi daljinskog grejanja, tokom radne faze treba preduzeti adekvatne mere u cilju obezbeđivanja -

da cevi budu horizontalno i vertikalno stabilne, u skladu sa B.5 radi sprečavanja istezanje savijanjem,

-

da povećana pomeranja cevnog sistema, u zonama ekspanzije, uzrokovana smanjenim trenjem cevi o tlo, budu unutar dozvoljenih granica, uzimajući u obzir naprezanja i pomeranja.

B.6.2 Smanjeno trenje Kod uzdužnih iskopa direktno iznad cevi, računa se sila trenja koja odgovara smanjenoj dubini ukopa. Smanjenje sila trenja kao posledice iskopavanja, kod jednog dela cevi daljinskog grejanja, može se pretpostaviti da je oko 35%. Smanjenje se može u potpunosti zanemariti ukoliko je razmak između strane iskopa i cevi daljiskog grejanja veći od 2 puta dubina iskopa.

B.7

Zahtevi koji se odnose na meko tlo i okolnu oblast

B.7.1 Opšte Kada se cevovod daljinskog grejanja polaže u meko tlo, a pesak koristi za zatrpavanje, konstantu oslonca za pesak ne treba koristi u proračunima. Stvarne vrednosti će biti niže i potrebno ih je utvrditi uzimajući u obzir manju krutost okolnog tla. Pored toga, nema potrebe za posebnim naporima da bi se dostigao visok stepen sabijenosti peska kojim su cevi zatrpane. Zbog deformacija mekog tla oko peska za zatrpavanje cevi, pokazaće se popuštanje delovanja tla na pritisak cevi (kao i vrednost trenja).

EN 13941:2003 (E)

76

B.7.2 Različita okruženja Posebna pažnja se treba obratiti na prelazne pojaseve između cevi u iskopanom rovu i cevi na čvrstim vertikalnim osloncima kao što su: -

ubušivani ili umetnuti prolazi ispod puteva, itd. posebno kada se upotrebljavaju dodatne obložne cevi

-

prolazi kroz zid kod povezivanja kuća

Kada se za zatrpavanje koristi pesak, kada je sastav okolnog tla od treseta ili ilovače, predviđanja treba da budu zasnovana na studiji mehanike lokalnog tla. Rezultati studije treba jasno da budu navedeni kao kritične vrednosti.

EN 13941:2003 (E)

77

Aneks C (informativno) Sveukupne i analize poprečnog preseka C.1

Opšte

Aneks C ima status pravila primene. Aneks C opisuje metod potvrđivanja zahtevanog optora cevnog sistema na delovanja uzrokovana silom i delovanja uzrokovana pomeranjem. Metod i procena koji su navedeni u ovim standardima polaze od pretpostavke: -

da su korišćeni elastični materijali u sistemu

-

da je bi–linearni, model elastično-plastičnog materijala korišćen za tlo

-

da je model pseudo–elastičnog materijala korišćen za čelik pretpostavljajući isključivo linearno ponašanje elastičnog materijala, takođe i za naprezanje koje prelazi čvrstoću pri istezanju.

Alternativno se može koristiti model plastičnog materijala. U ovom slučaju proračuni su zasnovani na elastično–plastičanom, naprezanje–istezanje odnosu materijala. U ovakvim slučajevima procena naprezanja i istezanja se razlikuje od specifikacija datih u ovom standardu. Pri izračunavanju unutrašnjih sila, naprezanja i deformacija potrebno je uzeti u obzir krutosti pojedinačnih komponenata i koncentracija naprezanja koja se pojavljuju usled različitih kombinacija delovanja.

C.2

Simboli

A cy,cz do/di dmin./dmax. do min./di max. dm dbo/dbi/dbm dro/dri/drm E I ia1 ia2 ia3 ia4 ia5 iap kb k,k1,k2 lb,lr Mz My Nx NFP p rb,rm r,r1,rx R S tn

Poprečni presek radne cevi Faktor elastičnosti priključka Spoljni / unutrašnji prečnik radne cevi Minimalni / maksimalni srednji prečnik radne cevi Spoljni prečnik najmanjih / najvećih cevi Srednji prečnik radne cevi Spoljni / unutrašnji / srednji prečnik grane u priključku Spoljni / unutrašnji / srednji prečnik glavne cevi u priključku Modul elastičnosti Moment inercije poprečnog preseka cevi Faktor koncentracije naprezanja za aksijalno naprezanje od normalne sile Faktor koncentracije naprezanja za aksijalno naprezanje od momenta savijanja Faktor koncentracije naprezanja za naprezanje na smicanje od torzionog naprezanja Faktor koncentracije naprezanja za naprezanje na smicanje od sila smicanja Faktor koncentracije naprezanja za tangencijalni napon u zavisnosti od unutrašnjeg pritiska Faktor koncentracije naprezanja za kružno naprezanje od pritiska Faktor elastičnosti za savijanje Konstante vrednovanja za proračunavanje faktora koncentracije naprezanja Iznos povećane debljine zida za cevi ogranaka i glavne cevi Moment savijanja Torzioni moment Aksijalna sila, uključujući uticaj pritiska Prirodna čvrsta tačka Unutrašnji pritisak Faktor smanjenja naprezanja za cevi ogranaka i glavne cevi Poluprečnici zakrivljenih cevi Poluprečnik kolena Opseg naprezanja Nominalna debljina zida radne cevi

EN 13941:2003 (E) t tb, tr Vy,Vz W

α α, Θ ν σa, σx σm σres σj,m σj,res σp σt τ ∆σo

78

Nominalna debljina zida cevi uključujući negativnu toleranciju zida cevi i koroziju Nominalna debljina zida ogranka i glavne cevi uključujući negativnu toleranciju zida cevi i koroziju Sila smicanja Otporni moment poprečnog preseka cevi Koeficijent toplotne ekspanzije Ugao Poissonov koeficijent Aksijalno naprezanje Naprezanje membrane Rezultirajuće naprezanje Referntno naprezanje naprezanja membrane Referentno naprezanje rezultirajućeg naprezanja Kružno naprezanje Tangencijalno naprezanje Naprezanje na smicanje Ovalno naprezanje iz pritiska tla, saobraćaja itd

Slika C.1 – Lokalni koordinatni sistem

Naprezanja i asksijalne sile su pozitivni na pritisak.

EN 13941:2003 (E) C.3

79

Pregled graničnih stanja čelika

Vidite poglavlje 7 radi pravilnosti i ograničenja Granično stanje A1 Jedno jako delovanje

Rezultirajuća naprezanja

Granično stanje A2 Postepena plastična deformacija Delovanja prouzrokovan a silom i deformacijom Maksimalno istezanje

σm

σres

εmax

Srednje naprezanje u komponenti zida

Maksimalno naprezanje u komponenti zida

Delovanje uzrokovano silom

Naprezanja membrane

Granično stanje B1 Zamor niskog ciklusa

Granično stanje B2 Zamor visokog ciklusa

Granično stanje C1 Lokalno izvijanje

Granično stanje C2 Sveukupna nestabilnost

Delovanja uzrokovana silom i deformacijom opsega rezultirajućeg naprezanja

Delovanja uzrokovana silom i deformacijom

Delovanja uzrokovana silom i deformacijom

Delovanja prouzrokovan a silom i deformacijom

opsega rezultirajućeg naprezanja

Maksimalno naprezanje opsega S Vidite Eurocode 3

σm  Re (T)  ≤ σd = σ j ,m  γm

1,5 ⋅ σ d σ res ≤  ⋅ σ d − 1,5 ⋅ σ m 2 ,5 , 1 5 ⋅ σ  d σ j,res ≤  ⋅ σ d − 1,5 ⋅ σ j,m 2 ,5

Vidite aneks B

 1 t − 0.0025  ε ≤  0.25 2 rm  Za jednoobrazno ε

za σ m ≤ 0,67 ⋅ σ d za σ m > 0 ,67 ⋅ σ d

∑

ni 1 ≤ N i γ fat

Q≤

za σ j,m ≤ 0 ,67 ⋅ σ d za σ j,m > 0,67 ⋅ σ d za rm / t ≤ 28,7

∆ε ≤ 0,16%

za rm / t ≤ 28,7

∆ε ≤ ( 4 ,58

Za cevi sa nedostacima

ε max = α ⋅ ∆T ≤

γs ⋅ N 2 f0 E⋅I

2  2  Re (T)  3  σp  3  σp   2     1 . 0 7 − + − E  4  Re (T)  4  Re (T)    

t + 0 ,003 )% rm

EN 13941:2003 (E)

80

U daljem tekstu je dat tok analize zamora koji je najsloženiji. Slične tablice toka treba da se prate za ostala granična stanja.

Tablica C.1 - Metodologije analize zamora materijajla Zadaci Identifikacija lokacije koja se treba proceniti Definisanje postupka Izvođenje sveukupnih analiza Na svakoj lokaciji treba utvrditi istoriju naprezanja i opseg naprezanja

Navođenje granice zamora

Komentari Kolena, priključci, reduciri

Klauzule C.4

Varijacije pritiska i temperature Izračunavanje poprečno presečnih sila, momenata i deformacija Naprezanja su dobijena iz strukturalnih osnovnih naprezanja, izračunatih pomoću teorije elastičnosti, predpostavljajući uslove linearne elastičnosti. Ovo važi i za elastične i za elastično – plastične uslove. Naprezanja vrućih tačaka su izračunata pomoću analitičkih metoda, pomoću formula ili FEM. Delovanja zamora se obično prenose u cikluse punog delovanja. U ovom slučaju raspon opterećenja je dat direktno. Izračunavanje opsega naprezanja Referentno naprezanje se izračunava pomoću von Mises-ove ili Tresca-ove formule U drugim slučajevima raspon naprezanja se izračunava pomoću ( npr. “rain – flow“ metoda). SN- kriva koja se primenjuje na određeni detalj konstrukcije je izabrana

C.5 C.6

S = k ⋅ N −1/m ; N = (

C.7

C.8.1

k m ) S

Izvod projektovanog zamora iz SN-krive i izvršenje procene

Σ

Dalji postupci ukoliko lokacija ne prođe procenu

Npr. načiniti sistem elastičnijim, povećati dabljinu zida priključka itd

ni 1 ≤ N i γ fat

C.8.2

C.9

EN 13941:2003 (E) C.4

81

Lokacije koje treba proceniti

C.4.1 Komponente koje treba uzeti u obzir Komponente koje treba uzeti u obzir za analize su 1. pravi odeljci, 2. zavareni spojevi, 3. duga kolena (elastično polažuća ili montažna), 4. male ugaone devijacije i jednodelna kolena, 5. kolena, 6. priključci grana (priključci), 7. reduciri, 8. podzemne ekspanzioni spojevi (jednom napregnuti kompenzatori kao i trajni ekspanzioni spojevi), 9. ventili i druga oprema, 10. polusferni krajevi i prirubnički spojevi, 11. povezivanje sa drugim sistemima.

Tablica C.2 – Granična stanja, vidite 7.4.2 Granično stanje

Komponente

A1: Jedno jako delovanje

Sve

A2: Postepena plastična deformacija

1 do 4

B1: Zamor materijala niskog ciklusa

2 do 8

B2: Zamor materijala visokog ciklusa

Sve (kada je to potrebno)

C1: Lokalno izvijanje ili nabiranje

1 do 4 i 7

C2: Deformacija pri ugibanju (sveukupna nestabilnost)

1i3

C2: Gubitak uravnoteženja

Ceo sistem i njegovi delovi

D:

Sve

Lakoća u radu

U načelu, sve gore navedene kombinacije treba da budu ispitane. Ipak, za normalan podzemni sistem sledeće kombinacije su od izuzetne važnosti:

EN 13941:2003 (E)

82 Tabela C.3 – Granična stanja

Komponente

Granično stanje

Prave cevi Zakrivljene cevi Prave i zakrivljene cevi u naseljenoj oblasti i / ili pod visokim pritiskom Kolena Priključci Mala ugaona odstupanja Jedno i višedelna kolena Zavareni spojevi sa nedostacima Za cevi sa ograničenim zemljanim prekrivačem Visoka površina podzemnih voda Paralelna iskopavanja

Granično stanje C1: Lokalno izvijanje ili nabiranje Granično stanje A2: Postepena plastična deformacija Granično stanje B1: Zamor materijala niskog ciklusa

Granično stanje C2: Deformacija pri ugibanju

Potrebno je analizirati sile i momente koji su u blizini ventila, reducira i komponenata. Dobijene vrednosti treba uporediti sa projektovanim vrednostima odgovarajućih standarda proizvoda ili sa specifikacijama proizvođača. Potrebno je obratiti posebnu pažnju na nedostatke kod zavarenih spojeva koji nastaju zbog varijacija u prečnicima cevi i debljinama zida kao i zbog loše armature.

C.4.1.1 Mala ugaona odstupanja Pri upotrebi tehnika hladne montaže, ne treba koristiti jednodelna kolena i mala ugaona odstupanja. U ostalim slučajevima, treba izbegavati višedelna kolena. U ekspanzionim pojasevima treba koristiti montažna glatka kolena. U fiksnim odeljcima cevi, mala ugaona odstupanja (radi praćenja trase ceovovda) se mogu koristiti na sledeći način:

Tabela C.4 Max. temperaturna razlika

- Mala ugaona odstupanja Max. ugaona odstupanja. Vidite napomenu 1

90 K

20

100K

10

110 K

0,5

0

> 110 K 00 NAPOMENA 1 Maksimalna ugaona odstupanja isključuju toleranciju pri montaži koja se mora ograničiti na ± 0,250.

EN 13941:2003 (E)

83

C.4.2 Površine koje treba razmotriti Površine koje zahtevaju posebnu analizu su: -

površine na kojima je u budućnosti moguće vršiti paralena iskopavanja blizu cevi daljinskog grejanja,

-

površine koje imaju posebne zahteve zbog obližnjih zgrada u naseljenim mestima,

-

površine koje su izložene sleganju tla ili su u blizini rudnika.

Analiza bi trebala da obrati pažnju na metod kompenzacije toplotnih izduženja. Analize treba da uključe zahtevane konstruktivne mere predostrožnosti tokom faze montaže, npr. manji zemljani prekrivač, kao i na tehničke zahteve faze rada, npr. zahteve kod iskopavanja ili zahteve potiska. Dalje, pažnju treba obrati na: -

-

-

-

C.5

Povezivanja sa oblastima na kojima su postrojenja, posebno podstanice ili kućne instalacije -

podzemna kolena na kraju dugog, pravog dela cevovoda (toplotna izduženja i ekspanizija pritiska),

-

tačke prelaza od iskopanog rova na odeljke sa čvrstim osloncem, iznad ili ispod zemlje (npr. pumpne stanice, čvrste tačke, kućni priključci, cevni tunel itd.). Podzemni i nadzemni odeljci treba da budu usklađeni u jedan model proračunavanja, uzimajući u obzir sve razlike u prostoru oko cevi,

-

povezivanje sa instalacijama, imajući u vidu stalne promene u debljini zida u ovakvim situacijama,

-

cevne oslonce u prelaznim zonama,

-

u tačkama preseka sa drugim povezanim cevima i opremom (npr. sa pumpama i izmenjivačima toplote, grejnim centrima i prolazima kroz zid).

Prelazi -

putevi, pruge, plovni kanali,

-

druge komunalne cevi ili kablovi,

-

vodene barijere i brane.

Promene u montažnom metodu -

može da pomogne pri montaži u različitim okruženjima (npr. pri prelazu između dela cevovoda koji je položen u rov i na onaj koji se nalazi u kanalu).

-

posebna pažnja treba da se obrati na razliku u okolini između cevnog sistema i obloženih cevi kada su upotrebljene (npr. na prelazima).

Nagli prelazi u uslovima tla.

Delovanja

C.5.1 Opšte Potrebno je da se proceni broj i veličina temperaturnih ciklusa i ciklusa pritiska u periodu eksploatacionog veka cevovoda. Sigurnosne mere za lom materijala usled zamora treba utvrditi u smislu predviđenih udara kroz radni vek sistema.

EN 13941:2003 (E) C.5.1

84

Ciklusi delovanja

Ukoliko je istorija temperature poznata ili se može pretpostaviti, istorija se može prebaciti u ekvivalentne pune temperaturne cikluse No pomoću Palmgren – Miner-ove formile, vidite 7.4.2.3. Iste SN-krive poput korišćenih u kasnijim analizama zamora materijala treba da se koriste i pri izračunavanju No. Za sisteme u kojima se statički sistem ne menja zbog promena u temperaturi, promene u naprezanju će biti proporcionalne promenama u temperaturi i broj ekvivalentnih punih temperaturnih ciklusa se može izračunati iz

No =

Σ ni ⋅ (∆Ti ) m (∆Tref ) m

gde je ni

broj ciklusa sa temperaturnim rasponom ∆Ti

∆Tref

referentna temperatura pri kojoj je No izračunato

m

konstanta u SN-krivi, vidite C.8.1.

Potrebno je napomenuti da No ne zavisi samo od istorije temperature već i od faktora m. Ukoliko se statički sistem promeni (npr. ukoliko se prirodne čvrste tačke pomere) odnos neće biti proporcionalan. U takvim slučajevima istorija naprezanja treba prva da se izračuna. Obično je promena temperature dominantno delovanje. U sistemu daljinskog grejanja sa normalnim radnim uslovima, promena se sastoji od nekoliko punih ciklusa delovanja (startni i završni ciklusi) i velikog broja manjih ciklusa nastalih zbog dnevne promene temperature. Posebni uslovi, kao što su proizvodnja energije u proizvodnim postojenjima, smanjenje temperature, noćna smanjenja kod potrošača, itd. mogu da izazovu mnoge i / ili velike temperaturne promene. Obično se, najveći broj punih ekvivalentnih cilusa pojavljuje u napojnom vodu glavnog cevovoda i u cevima povrata radnih priključaka. U sistemima daljinskog grejanja sa normalnim radom i stabilnim protokom temperature, sledeći broj punih ciklusa delovanja, koji odgovara periodu od trideset godina, može se pretpostaviti za m = 4 i ∆Tref = 1100C, vidite 7.4.2.3, granično stanje B. -

magistralni cevovodi

100 - 250 ciklusa

-

glavni cevovodi

250 - 500 ciklusa

-

radni priključci

1000 – 2500 ciklusa

Kod magistralnog cevovoda, maksimalna vrednost može se dostići npr. blizu proizvodnog postrojenja. Kod radnih priključaka, maksimalne vrednosti se dostižu npr. u slučajevima smanjenja temperature tokom noći. Za broj punih ciklusa delovanja ne sme se izabati manja od najniže vrednosti navedene u 7.4.2.3, Tabela 4.

EN 13941:2003 (E) C.6

85

Sveukupne analize

C.6.1 Opšte Mogu se koristiti sledeće procedure: 1. Izaračunavanja momenata savijanja, sila i deformacija čelične cevi kao struktura oslonca delovanja. 2. Izračunavanje udara na PUR penu i PE omotač cevi za koje se pretpostavlja da prate deformacije čelične cevi. Model izračunavanja mora da uzme u obzir uzajamno delovanje između cevi i tla obično uzrokovano temperaturnom ekspanzijom cevi ili naseljenom sredinom. Uzajamno delovanje cevovoda i tla se može okarakterisati pomoću modela elastičnosti tla. U ovakvom modelu nelinearno ponašanje delovanja–pomeranja tla u aksijalnom i horizontalnom pravcu se može prikazati serijama (odvojenim) multi linearne elasatičnosti tla, vidite aneks B. Ove elastičnosti predstavljaju količinu delovanja ili ograničenja koji utiču na sistem cevovoda pri datom pomeranju. Treba uzeti u obzir promene u karakteristikama tla koristeći u analizama prihvatljiv raspon karakteristika. Proračun uzajamnog delovanja cevi i tla se može uraditi teorijom delovanja grede na elastičnu osnovu, načelom “proste grede” ili primenom metode konačnih elemmenata (FEM). Aksijalna reakcija (trenje tla) se može primeniti kao nepromenljivo aksijalno delovanje na elspanziju cevi. Horizontalana reakcija tla se obično karakteriše kao elastična ili elastično-plastična gipkost tla. Pri upotrebi načela “proste grede” cevovod se svodi na sistem elemenata grede za cevovod i elemenata elastičnosti za oslonac. U slučaju cevi položenih u zemlju, okolno tlo se takođe svodi na sistem elastičnosti (opruge). Obližnje oblasti u kojima se koriste jastuci od pene ili se pojavljuju velike deformacije tla, linearne karakteristike tla mogu da daju nepouzdane rezultate, pa je potrebno koristiti elastično-plastičnu gipkost tla, vidite aneks B.

C.6.2 Elastičnost C.6.2.1 Opšte Karakteristike komponenata u odnosu na krutost i koncentraciju naprezanja se ocenjuju na osnovu karakteristika ekvivalentne prave cevi. Krutost pojedinačnih komponenata se dobija deljenjem krutosti ekvivalentne prave cevi (izražene sa EI) sa faktorom elestičnosti kb komponente. Za svaki slučaj, modul elastičnosti materijala treba staviti u vrednosti koje materijal ima pri najnižoj temperaturi koja se pojavljuje u sistemu. Imajte u vidu da nominalna debljina zida obično može da se koristi pri izračunavanju elastičnosti, ali za komponente koje imaju poseban značaj za krutost cevnog sistema, npr. kolena cevi, potrebno je uzeti u obzir promene u kb zbog prekomerne debljine. C.6.2.2 Kolena Za manji poluprečnik kolena 90 (R=1,5·do), faktor elastičnosti k = 1,24 ⋅ d m ≥ 1 se može koristiti za kolena b 0

2

4 ⋅ tn ⋅ R

sa savijanjem u i van površine kolena. Efekat krutosti na priključne prave cevi je uključen u ovaj faktor. Za uglove kolena između 900 i 0, faktor elastičnosti se može linearno smanjivati.

EN 13941:2003 (E)

86

Za kolena većih poluprečnika, efekat krutosti je smanjen. U ovom slučaju kb se može vrednovati

1,24 ⋅ d m2 1,65 ⋅ d m2 ≤ kb ≤ 4 ⋅ tn ⋅ R 4 ⋅ tn ⋅ R

za 1,5 do ≤ R ≤ 2,5 do

Uključene vrednosti su dobijene interpolacijom.

1,65 ⋅ d m2 kb = ≥ 4 ⋅ tn ⋅ R

za R > 2.5 do

Faktor elastičnosti za normalne sile, sile smicanja i momenata, je jednak 1. Za kolena cevi, unutrašnji pritisak će sprečiti ovalizaciju. Ovo je dobijeno deljenjem kb sa 1

7 3

p  d m   2R  3  1 + 6    E  2t   d m  Gore navedeno stanje je obično bitno samo kod dimenzionisanja u uputstvima za cevi i slično, a odnosi se na cevi u kanalima, zgradama itd. Pri preciznijem izračunavanju naprezanja u kolenima koristi se p > 0, vidite C.7.4. Uticaj nadpritiska treba da bude uključen pri izračunavanju faktora elastičnosti.

C.6.2.3 Priključci Faktor elastičnosti za priključke je jednak 1. Za dbo / dro ≤ 0,8 elastičnost između cevi grane i glavne cevi se može uzeti u obzir primenom sledećih faktora elastičnosti na cevi grane u tački u kojoj osa grane preseca spoljašnjost glavne cevi: Za kolena sa savijanjem u površini (in-plane), Mby, vidite Sliku C.8.

cy =

E ⋅ Ib k y ⋅ d ro 0 ,5

d  t d  t k y = 0 ,2 ⋅  ro  ⋅  r ⋅ bo  ⋅ b  t r   t b d ro  t r Za kolena sa savijanjem van površine (out-of-plane), Mbz, vidite Sliku C.8.

cz =

E ⋅ Ib k z ⋅ d ro 1,5

0 ,5

d  t d  t k z = 0 ,1 ⋅  ro  ⋅  r ⋅ bo  ⋅ b  t r   t b d ro  t r

EN 13941:2003 (E)

87

gde je lb

moment inercije poprečnog preseka ogranka

dro

spoljni prečnik glavne cevi

dbo

spoljni prečnik cevi grane

tr

debljina zida glavne cevi

tb

debljina zida cevi grane

Faktor elastičnosti cevi grane se može porediti sa faktorom elastičnosti ugaonog kompenzatora.

C.6.2.4 Ostale komponente Za sve ostale komponente kb = 1.

C.6.3 Granični uslovi Delovanja, pomeranja i ograničenja se smatraju celinom za ceo cevovodni sistem, uzimajući u obzir statičke i dinamičke aspekte. Ovo znači da u slučajevima kada se analize odnose na delove cevovoda, zahtevi uravnotežavanja, uključujući prilagođavanje delovanja određenih graničnim strukturama, treba da budu zadovoljavajuće ispunjeni u celom sistemu cevovoda. Delovi cevovoda koji su uzeti u obzir treba da budu ograničeni tačkama u odnosu na koje sledeće tačke treba da budu utvrđene sa zadovoljavajućom preciznošću: -

ili pomeranja (prenosi ili rotacije) ili

-

sile i momenti ili

-

odnos između pomeranja sa jedne strane i sile i momenata sa druge.

U višeslojnim sistemima, trenje između zaštitnog omotača i tla u celosti ili delimično fiksira cevi. U odeljcima u kojima su cevi delimično fiksirane, vidite Sliku C.2, treba da bude osigurano da rezultirajuća pomeranja slobodnih krajeva cevi, kolena i priključaka ogranka budu dozvoljena, vezano za deformacije i naprezanja. U delimično ograničenom delu cevi, dužina trenja L je dužina koja je zahtevana za obezbeđivanje dovoljne sile trenja između cevi i tla u cilju ne pomeranja cevi. Obično je dužina trenja razdaljina od ekspanzionog obezbeđenja (kompenzator ili ekspanzioni krug) do prirodne čvrste tačke (NFP).

EN 13941:2003 (E)

88

Oznake 1

Dužina trenja, L

2

Delimično ograničeno

3

Potpuno ograničeno

4

Ekspanzioni pojas

Slika C.2 – Delimično i potpuno ograničeni delovi cevi

Sa druge strane prirodne čvrste tačke, cev je potpuno ograničena i ne pomera se. Ipak, prirodna čvrsta tačka može da menja položaj u skladu sa istorijom naprezanja cevi ili kao rezultat promena u tlu. Sile i deformacije se mogu izračunati pomoću formula datih dalje u tekstu kada su ispunjeni sledeći uslovi: -

jednobrazni zemljani prekrivač,

-

jednobrazno trenje cevi i tla,

-

ukupna dužina između dva ekspanziona pojasa prelzati dva puta dužinu trenja, L.

Za pozitivno ∆T (grejanje), deformacije i sile su: Kod NFP:

ε=

υ ⋅ σp σx = −(α ⋅ ∆T − ); N x = − A(E ⋅ α ⋅ ∆T - υ ⋅ σ p ) E E

Kod ekspanzije:

Nx = Np + NR = A ⋅

σp + NR 2

Dužina trenja je izračunata kao numerička vrednost

EN 13941:2003 (E)

89

A N (E ⋅ α ⋅ ∆T + (0 ,5 − υ)σ p ) + R F F

L=

i ekspanzija je

δ=

L F L2 ⋅ ε max = ⋅ 2 EA 2

gde je ∆T

temperaturna razlika vezana za montažnu i temperaturu prednaprezanja. ∆T hlađenjem postaje negativno.

F

sila trenja po metru cevi, vidite aneks B.

A

površina dela čelične cevi

σp

kružno naprezanje iz nadpritiska (pozitivno od nadpritiska)

σx

aksijalno naprezanje (pozitivno za istezanje)

Nx

aksijalna sila (pozitivno za istezanje)

Np

aksijalna sila iz pritiska pri ekpanziji

NR

aksijalna sila iz bočne reakcije tla pri ekspanziji (NR je obično negativna)

Za sisteme za aksijalnim kompenzatorima, izostavljena je ½ iz poslednjeg prenosa (½ - v) ekspanzije za L i δ. Za aksijalne kompenzatore kod kojih je aktivna površina veća od površine glavnih cevi, ½ se može zameniti sa 2 1   d w   ⋅ 1−   2   di  

gde je dw

prosečan prečnik harmonike

di

unutrašnji prečnik čelične cevi

L se može izračunati iteracijom, prvo izračunavajući gornju granicu za L postavljanje NR = 0. Prva procena NR se može izračunati pomoću vrednosti koja pripada δ. Treba uzeti u obzir da NR obično daje značajnu redukciju L i δ (75 80%). Za sisteme kao na Slici C.3 gde čvrste tačke ili druge metode obezbeđuju da je rastojanje l od čvrste tačke do ekspanzionog uređaja kraće od ili jednako dužini trenja L, ili gde je rastojanje između dva ekspanziona uređaja manje od 2L, aksijalna naprezanja u čeličnoj cevi se izračunavaju kao

σ x = −(

N F 1 l - 2 σp - R ) A A

Ekspanzija na slobodnim krajevima cevi od delimično ograničenih cevi (vidite Sliku C.2) izračunava se

δ=

N l F ⋅l (E ⋅ α ⋅ ∆T + ( 1 2 − υ)σ p + R ) E 2A A

EN 13941:2003 (E)

90

gde je Prvi prenos je pomeranje nastalo temperaturnom razlikom ∆T. Drugi prenos je “učvršćivanje” nastalo trenjem. Treći prenos je pomeranje nastalo iz unutrašnjeg nadpritiska. Četvrti prenos je pomeranje nastalo iz reakcije bočnog pritiska tla. Za sisteme sa aksijalnim kompenzatorima, ½ u prenosu (½ - v) ekpanzija za σx i δ je izostavljena.

Oznake 1. Ekspanzioni krug 2. Čvrsta tačka 3. Kompenzator Slika C.3 – Smanjena dužina trenja, l Kada aksijalni kompenzatori nemaju projektovana krajnja zaustavljanja za preuzimanje visokih aksijalnih sila, potrebno je obezbediti da uslovi ekspanzije budu jasno određeni pri ugradnji čvrstih tačaka, a u cilju izbegavanja preoterećenja kompenzatora. Ukoliko je ekspanzija iz odeljka koji je delimično ograničen trenjem apsorbovana u L, Z ili U samokompenzaciji, ekspanzija je obezbeđena pomoću jastuka od pene ili peska, dok otpor jastuka od pene ili peska treba uzeti u obzir pri izračunavanju ekspanzionog kruga. Kompenzatore i L, Z i U samokompenzacije ne treba kombinovati između dve čvrste tačke. Potrebno je uzeti u obzir starenje jastuka od pene kroz eksplatacioni vek cevovoda. Vidite aneks B koji se odnosi na poprečna horizontalna pomeranja podzemnih cevi.

C.7

Izračunavanje naprezanja

Jačina naprezanja u komponentama se dobija množenjem maksimalnog naprezanja (naprezanja membrane) u ekvivalentnoj pravoj cevi sa stepenom koncentracije naprezanja ia (za aktuelni tip udara) komponente. Metodologija pretpostavlja da se vrednosti toplog prednaprezanja za ia koriste u kombinaciji sa SN-krivama iz uni-aksijalnih ispitivanja. Istorija naprezanja je utvrđena izračunavanjem sila i deformacija u modelu elastičnosti. Naprezanja se izračunavaju sa pretpostavkom linearnih elastičnih uslova. Toplotno prednaprezanje se izračunava primenom i-faktora (stepen koncentracije naprezanja u skladu sa C.7.3 – C.7.6) ili FEM analiza.

EN 13941:2003 (E)

91

Kao alternativni metod koristi se primena i-faktora iz “eksperimentalnog metoda”, ANSI B31.1. U ovom slučaju potrebno je koristiti odgovarajuću SN-krivu.

C.7.1 Pojednostavljena procedura U projektnim klasama A i B, projektovanje i montaža se mogu vršiti na osnovu dokumentovanih opštih proračuna i uputstava, vidite 7.2.

C.7.2 Analize poprečnog preseka, čelik Naprezanja membrane, σm su prosečna naprezanja debljine zida dok su rezultirajuća naprezanja σres sva naprezanja koja se pojavljuju tj. naprezanja membrane plus naprezanja koja variraju preko debljine zida. Naprezanja membrane mogu da budu pozitivna i dobijaju se istezanjem i negativna koja se dobijaju sabijanjem. Radijalna naprezanja iz unutrašnjeg nadpritiska nisu uključena u sledeće formule zbog njihove ograničene vrednosti. Pojedinačne komponente projektovanog naprezanja su određene iz sledećih izraza. Izrazi daju gornju granicu naprezanja. Sa pojednostavljenim analizama može se pretpostaviti da se maksimalno naprezanje pojavljuje u istoj tački. Preporučljivo je pregledati stručnu literaturu vezano za dimenzije i mesto stvarnog pojavljivanja naprezanja. Naprezanja i unutrašnje sile su ilustrovani na Slici C.4. Za izračunavanje apsolutne vrednosti površina i odeljka, potrebno je koristiti što manju toleranciju korozije debljine zida. Za cevovode daljinskog grejanja, tolerancija korozije se obično može vrednovati kao 0. Apsolutne vrednosti površina i odeljaka se izračunavaju kao:

A = π ⋅ (d 0 ⋅ t) ⋅ t π W= d 4 − (d 0 ⋅ 2t) 4 32 ⋅ d 0

[

0

]

Za priključke, spoljni prečnici dro i dbo i debljine tr i tb za glavne cevi i ogranke su unešeni respektivno. Tabela C.5 – Izračunavanje naprezanja Maksimalna aksijalna naprezanja:

Maksimalna naprezanja na smicanje:

Maksimalna tangencijalna naprezanja:

p je pozitivno za unutrašnji nadpritisak.

2 2 ∆M + ∆M y z ∆N x ∆σa = ia1 ± ia 2 A W 2 2 ∆M + ∆V y z ∆M x ∆τ = ia 3 ± ia 4 2W A 2 2 ∆M + ∆M y z p ⋅ di ∆σ t = iap ± ia 5 + ∆σo 2t W

EN 13941:2003 (E)

92

Prva veza u izrazu za σt predstavlja naprezanje membrane uzrokovano spoljnim pritiskom, dok je druga veza (ovalizaciono naprezanje uzrokovano spoljnim momentima) samo uključeno u proračunima rezultirajućeg naprezanja. Nx je rezultirajuća aksijalna sila uključujući uticaj pritiska. Pri izračunavanju naprezanja iz analiza zamora materijala ∆σa, ∆τa i ∆σt, vrednosti za ∆N, ∆M, ∆V i ∆p će se koristiti u izrazima datim u Tabeli C.5. Sve promene delovanjase moraju uzeti u obzir (hladno-toplo, toplohladno). ∆σo su ovalizaciona naprezanja od npr. pritiska tla ili saobraćaja. Uticaj pritiska tla i delovanja saobraćaja se obično može zanemariti za cevi imenzija dn ≤ 300 mm. Za dn > 300 mm, ovalizaciona naprezanja pritiska tla i delovanja saobraćaja obično nisu presudna ali ih treba proveriti. Unutrašnji pritisak će delovati suprotno ovalizaciji i samim tim smanjiti ovalizaciono naprezanje. Zbog toga, ovalizaciono naprezanje ne treba dodati naprezanjima iz unutrašnjeg pritiska. Izračunavanje faktora koncentracije naprezanja iap i ia1 - ia5 za više cevnih komponenata dobija iz C.7.3 do C.7.6.

Slika C.4 – Komponente naprezanja i unutrašnje sile

Referentno naprezanje se izračunava iz gore navedenih komponenti naprezanja (izračunatih sa indeksom pomoću Tresca-ove ili von Mises-ove formule.

σ1 − σ 2 σ j = σ 2 − σ3 σ 3 − σ1

EN 13941:2003 (E)

σj =

1

2

93

( σ1 − σ 2 )2 + 1 2 ( σ1 − σ 3 )2 + 1 2 ( σ 2 − σ 3 )2

Gore dat metod izračunavanje približno odgovara jer polazi od pretpostavke da se sva vršna naprezanja odnose na istu tačku, mada dodaje da nisu sva locirana na istoj tački poprečnog preseka. Upotrebom naprezanja iz Tabele C.5, σj se može izračunati iz sledeće formule:

σ j = σ a2 + σ t2 + σ a ⋅ σ t + 3τ 2 C.7.3 Prave cevi C.7.3.1 Prave cevi

σm (naprezanja membrane) i σres (rezultirajuća naprezanja): Tabela C.6 – Koeficijenti pojačavanja naprezanja za prave cevi ia1

ia2

ia3

iap p

1

1

1

1

σ a ( ∆N x )

σ m i σ res

σa ( ∆M y ,∆M z )

τ ( ∆M x )

ia4 = ia5 = 0 C.7.3.2 Sučeono zavareni spojevi

Tabela C.7 – Koeficijent naprezanja za sučeono zavarene spojeve, iste stvarne debljine zida, vidite Sliku C.5 ia1

ia2

ia3

τ ( ∆M x )

iap p

1

1

1

1

1,3·k

1,3·k

1,3·k

1,3·k

σ a ( ∆N x )

σm σ res napomena 1

σa ( ∆M y ,∆M z )

ia4 = ia5 = 0

k = 0 ,9 + 2 ,7

d max − d min 2tn

k je min. 1,4 i max. 1,9

Napomena 1: Koeficijent 1,3 je za normalnu kontrolu zavarenog spoja (5, 10 i 20% u projektnim klasama A, B i C). Ukoliko je kontrola zavarenog spoja proširena na 10, 20 i 100% u projektnim klasama A, B i C, koeficijent se može smanjiti na 1,1.

EN 13941:2003 (E)

94

Slika C.5 – Odstupanja sučeono zavarenog spoja

Sučeono zavareni spojevi pri promenama u debljini zida bez prolaza posle zavarivanja. Spojevi ispunjavaju zahteve navedene u 8.5.8.

Tabela C.8 - Koeficijent naprezanja za sučeono zavarene spojeve, različite debljine zida, vidite Sliku C.6 ia1

ia2

ia3

τ ( ∆M x )

iap p

1

1

1

1

1,5 k

1,5 k

1,5 k

1,5 k

σ a ( ∆N x )

σm σ res napomena 1

σ a ( ∆M y , ∆M z )

ia4 = ia5 = 0

k = 1,3 + 0 ,0036

d0 d − d min + 3,6 max tn 2tn

Napomena 1: Koeficijent 1,5 je za normalnu kontrolu zavarenog spoja (5, 10 i 20% u projektnim klasama A, B i C). Ukoliko je kontrola zavarenog spoja proširena na 10, 20 i 100% u projektnim klasama A, B i C, koeficijent se može smanjiti na 1,3.

Slika C.6 –Sučeono zavareni spoj pri promeni u debljini zida

EN 13941:2003 (E)

95

C.7.4 Kolena Metodologija za kolena data u daljem tekstu zasnovana je na današnjoj praksi. Skorašnji radovi pokazuju da plastično istezanje u kolenima cevi većih prečnika je veće nego kod kolena sa manjim prečnicima. Ovo ne uzima u obzir predloženo granično stanje za niže cikluse zamora materijala. Za savijanja u i van površine (in-plane, out-of-plane) važe i-faktori.

Tabela C.9 – Koeficijenti pojačavanja naprezanja za kolena ia1 σ a ( ∆N x )

ia3

ia2

τ ( ∆M x )

σa ( ∆M y ,∆M z )

ia4

τ ( ∆Vy ,∆Vz )

ia5

σ t ( ∆M y ,∆M z )

σm

1

 d m2  3  0,9 ⋅   4 ⋅ tn ⋅ R 

1

1

0

σ res

1

1,5 k

1

1

 d m2  3  1,8 ⋅   4 ⋅ tn ⋅ R 

2

iap

R − 0,25 ⋅ d1 R − 0,5 ⋅ d m 2

R − 0 ,25 ⋅ d1 R − 0 ,5 ⋅ d m

Maksimalno naprezanje je ovalizovano naprezanje, σt i za savijanje u površini (in-plane) je na strani kolena. 0

0

(Ф = 0 i 180 na Slici C.7). Za savijanja u površini (in-plane) kolena, maksimalno aksijalno naprezanje σa je oko 700 od simetrične površine kolena (Ф ≈ 200, 1600, 2000 i 3400). Maksimalno aksijalno naprezanje na strani kolena (Ф = 00 i 1800, gde je ustanovljeno maksimalno ovalizovano naprezanje) se može proceniti pomoću stepena koncentracije naprezanja 0,5·ia2. Za savijanja van površine (out-of-plane) kolena i kombinacije savijanja u i van površine (in-plane, out-ofplane) kolena, maksimalne vrednosti σa i σt se koristiti pri izračunavanju referentnih naprezanja ili mnogo precizniji metod dat u daljem tekstu. 1/6

Kada je koleno cevi povezano na jednom kraju prirubnicom, kb, ia2 i ia5 se moraju pomnožiti sa h . Ukoliko 1/3 se prirubnice nalaze na oba kraja kolena, kb, ia2 i ia5 se moraju pomnožiti sa h .

gde je

h=

4 ⋅ tn ⋅ rb d m2

Posle množenja ia2 i ia5 treba vrednovati minumalno sa 1,0. Ukoliko je efekat sprege koji je izazvan nadpritiskom uzet u obzir kada je računata elastičnost kolena cevi, ia2 i ia5 se treba deliti sa 5

2

p  d  2  2R  3  1 + 3,25  m   E  2t   d m 

EN 13941:2003 (E)

96

ia2 i ia5 se trebaju vrednovati najmanje 1,0 posle deljenja. Za preciznija izračunavanja naprezanja i mesta naprezanja mogu se koristiti dole date formule. Ove formule uključuju uticaj ponovnog zaobljenja samo ukoliko je koeficijent elastičnosti kb smanjen zbog uticaja nadpritiska, vidite C.6.2. Pored toga, naprezanje savijanjem se izračunava za p=0 u dole datim formulama.

Slika C.7 – Lokalni koordinatni sistem za kolena Membrana naprezanja σm

∆M y ∆M z ∆N x + iaz + iay A W W p ⋅ di ∆σ t = iap 2t ∆σ a =

∆τ = imx

2 2 ∆M x 2 ⋅ ivy ⋅ ∆Vy + ivz ⋅ ∆Vz + 2W A

Rezultirajuće naprezanje σres

∆M y ∆M z ∆N x + iaz + iay A W W ∆M y p ⋅ di ∆M z ∆σ t = iap + ity + itz + ∆σ t 2W W W

∆σ a =

∆τ = imx

2 2 ∆M x 2 ⋅ ivy ⋅ ∆Vy + ivz ⋅ ∆Vz + 2W A

Koeficijenti povećanja naprezanja

R + 0 ,25 ⋅ d i ⋅ sin Φ R + 0,5 ⋅ d m ⋅ sin Φ ivy = − cos Φ ,ivz = − sin Φ iap =

imx = 1 za spoljni,

imx =

di do

za unutrašnji

EN 13941:2003 (E)

97 Tabela C.10 – Koeficijenti povećanja naprezanja za kolena

Moment van površine (out-of-plane) ∆My

Moment u površini (in-plane) ∆Mz

Spoljni

iay = iamy + ν·itby ity = itby

iaz = iamz + ν·itbz itz = itmz + itbz

Unutrašnji

iay = iamy - ν itby ity = - itby

iaz = iamz - ν itbz itz = itmz - itbz

Za moment van površine (out-of-plane), ∆My:

iamy = cos Φ + itby

(1,5 ⋅ x2 − 18,75) ⋅ cos 3Φ + 11,25 ⋅ cos 5Φ

x4 9 ⋅ x2 ⋅ sin 2Φ + 225 ⋅ sin 4Φ = −λ ⋅ x4

Za moment u površini (in-plane), Mz:

iamz = sin Φ +

(1,5 ⋅ x2 − 18,75) ⋅ sin 3Φ + 11,25 ⋅ sin 5Φ

x4 9 ⋅ x2 ⋅ cos 2Φ + 225 ⋅ cos 4Φ itbz = λ ⋅ x4 d ( 0 ,5 ⋅ x2 − 6 ,25 ) ⋅ cos 3Φ + 2,25 ⋅ cos 5Φ itmz = −0,5 ⋅ m ⋅ cos Φ ⋅ (cos Φ + ) R x4 gde je x1 = 5 +6λ2 + 24ψ x2 = 17 +600λ2 + 480ψ x3 = x1,x2 – 6,25 2

x4 = (1 – ν )·(x3 – 4,5 x2)

λ=

C.7.5

4 ⋅ R ⋅ tn d m2 ⋅ 1 -ν 2

i

ψ=

2 ⋅ p ⋅ R2 E ⋅ d m⋅ ⋅ tn

Priključci

Kod priključaka, maksimalno naprezanje membrane iz unutrašnjeg nadpritiska će se pojaviti u tački A (gornja tačka) na Slici C.8, dok je uticaj unutrašnjih sila u ovoj tački ograničen. Maksimalno naprezanje iz unutrašnjih sila u glavnoj cevi i ogranku (uključujući normalne sile pritiska) obično se pojavljuju u blizini tačke B (tačka prevoja) na Slici C.8, dok je unutrašnji nadpritisak ovde od malog značaja. Za velike momente u površini (in-plane) pri maksimalnim naprezanjima ogranka mogu se pojaviti u tački A.

EN 13941:2003 (E)

98

Ipak, pojednostavljena dole date metodologija polazi od pretpostavke da kod analize zamora materijala sva naprezanja se odnose na tačku B. Samim tim, u većini slučajeva je je dovoljno proceniti granično stanje A1 u tački A i granično stanje B1 utački B. Prema tome, ocena jačine se može vršiti odvojene za obe tačke. Za cevovode sa velikim normalnim silama tačka B je od velikog značaja za određivanje veličine. Uticaj naprezanja se izračunava iz izraza datih u C.7.2 pomoću vrednosti za iap, ia1 - ia5, d, t, W i A koji važe za glavnu cev i ogranak respektivno.

Slika C.8 – Simboli za priključke

Koeficijenti povećanje naprezanja za priključke u tački A. ia1 = ia2 = ia3 = ia4 = ia5 ≈ 0

EN 13941:2003 (E)

iap =

99

1  d bo 1 − 0,3084 ⋅ ln  d ro ⋅ tb

   

Tabela C.11 – Koeficijenti pojačavanja naprezanja za naprezanje membrane u tački B priključka (svi tipovi) Naprezanje membrane

σm

ia1

ia2

ia3

ia4

σ a ( ∆N x )

σa ( ∆M y ,∆M z )

τ ( ∆M x )

τ ( ∆Vy ,∆Vz )

Glavna cev

rr ⋅ k2

rr ⋅ k1

2rr ⋅ k1

rr ⋅ k1

Cev ogranka

rb ⋅ k

rb ⋅ k

rb ⋅ k

rb ⋅ k

Tabela C.12 – Koeficijenti pojačavanja naprezanja za rezultirajuće naprezanje u tački B Rezultirajuće naprezanje

ia1

σ res

ia2

ia3

ia4

σ a ( ∆N x )

σa ( ∆M y ,∆M z )

τ ( ∆M x )

τ ( ∆Vy ,∆Vz )

1,2 k2

k1

2 k1

k1

K

k

k

k

0,7 k2

0,6 k1

1,2 k1

0,6 k1

0,4 k

0,4 k

0,4 k

0,4 k

0,8 k2

0,7 k1

1,4 k1

0,7 k1

0,7 k

0,7 k

0,7 k

0,7 k

Montažni priključak Glavna cev Cev ogranka (napomena 3) Zavareni ogranak (napom. 1) Glavna cev Cev ogranka (napomena 3) Izvučen priključak (napom. 2) Glavna cev Cev ogranka (napomena 3) ia5 = iap = 0 u tački B.

 1   k1 = 0,523 ⋅   d rm 

1 3

5

 1 6  k 2 = 0,65 ⋅  d  rm  d  k = 0,567 ⋅  rm   tr 

2 3

2 3

 d  1 ⋅   ⋅ d bm + 2,5 ⋅ 1 − bm   d rm   tr  2

3 2

9

3  d ⋅ t 5  1 3 ⋅   ⋅ (d bm ) 2 + 2,5 ⋅ 1 − bm b  d rm ⋅ t r    tr 

EN 13941:2003 (E)

100

Koeficijenti redukcije za naprezanja membrane: 5

t  d 3 rr = 0,56 b  2 − bm  tr  d rm 

 d bm 1 za N b ≤ M by2 + M bz2 0,83 d rm d bm  rb =  1 0,83 za N b > M by2 + M bz2 d bm   NAPOMENA 1: Zavareni priključci se obično prave u dimenzijama dh [ 600 mm. Formule za zavarene priključke se primenjuju za dimenzije u skladu sa ISO 3419 i DIN 2615. Koncentracije naprezanja ia1 i ia2 navedene za rezultirajuća naprezanja σres nadoknađuju gornju graničnu vrednost za ia1 ia2 za naprezanja membrana σm.

Slika C.9 – Izvučen ili iskovan priključak

NAPOMENA 2: Formule za izvučene priključke su primenljive i na priključke koji su dobijeni zavarivanjem dve identične polovine. Koeficijenti koncentracije naprezanja ia1 i ia2 dati za rezultirajuće neprezanje σres koje je navedeno za zavarene priključke, daju vrednost gornje granice za ia1 i ia2 u odnosu na naprezanja membrane σm za izvučene priključke.

EN 13941:2003 (E)

101

NAPOMENA 3: Iako FEM analize pokazuiju visoke vrednosti za koeficijent pojačavanja naprezanja za cevi ogranka, predložene vrednosti su u skladu sa dosadašnjim iskustvom. Predložene su niže vrednosti imajuću u vidu, između ostalog, metodologiju po kojoj se sva naprezanja odnose na tačku B. U posebnim slučajevima (npr. kada je priključak izložen samo delovanjima iz grane i maksimalno naprezanje je u tački A), koeficijenti nisu sigurni. U ovom slučaju ka se može vrednovati kao 2

 d 3 k = 0,75 ⋅  rm   tr 

1

 d 8 ⋅  bm   d rm 

Za analize zamora materijala sva naprezanja se odnose na tačku B, Slika C.8.

σ i τ se izračunavaju odvojeno za glavne cevi i cevi ogranka sa silama odeljka izabranim na sledeći način: Za izračunavanje naprezanja u tački B, obično se koriste sile i momenti koji su određeni u preseku između osa cevi. Kada je dbo < 0,5 dro, mogu se koristiti sile i momenti cevi ogranka koje su određene kao rastojanje 0,5 dro od ose glavne cevi. Reducirane sile i momenti se koriste za proračune naprezanja iz sila i momanata u glavnoj cevi. Ako My1 i My2 imaju isti znak kao u skladu sa Slikom C.8, My je jednako najmanjoj vrednosti My1 i My2. Ako My1 i My2 imaju različite znake, My = 0. Prema tome su određene redukovane vrednosti drugih sila i momenata u glavnoj cevi. Naprezanja u tački B se izračunavaju kao zbir naprezanja iz unutrašnjih sila u glavnoj cevi ili ogranku.

∆M y2 + ∆M z2 ∆N x ∆σ a = ial ± ia 2 A W 2 ⋅ ∆Vy2 + ∆Vz2 ∆M x ∆τ = ia 3 ± ia 4 W A ∆σa = ∆σa (glavna) + ∆σa (ogranak) ∆τ = ∆τ (glavna) + ∆τ (ogranak) Za priključke sa lokalno povećanom debljinom zida, povećana debljina zida se može uključititi u proračune samo ako je stepen povećanja debljine zida glavne cevi minimalno

lr = 1,8 d rm ⋅ t r izmerena sa obe strane ogranka. Stepen povećanja debljine zida u cevi ogranka treba da bude minimum

lb = d bm ⋅ t b

EN 13941:2003 (E)

102

Oznake 1. Ogranak 2. Glavna cev Slika C.10 – Priključak sa povećanom debljinom zida

C.7.6 Ostale komponente C.7.6.1 Mala ugaona odstupanja

Tabela C.13 – Koeficijenti povećanja naprezanja za mala ugaona odstupanja ia1

ia2

ia3

τ ( ∆M x )

iap p

1

1

1

1

k

k

1

1

σ a ( ∆N x )

σm σ res

σa ( ∆M y ,∆M z )

ia4 = ia5 = 0

k = 1 + 1,65 ⋅

do ⋅ tan Θ k ne sme da bude vrednovano niže od vrednosti za sučeono zavarene spojeve. tn

Ovi koeficijenti povećanja naperezanja se primanjuju samo kada nema rizika od lokalnog izvijanja i nabiranja i kada su ispunjeni uslovi iz Tabele C.4.

EN 13941:2003 (E)

103

Slika C.11 – Mala ugaona odstupanja

Koeficijent naprezanja za mala ugaona odstupanja i ugaone nepravilnosti se može koristiti za nalize zamora materijala. U kombinaciji sa visokim aksijalnim naprezanjima (hladna montaža) potrebno je pratiti ograničenja data u Tabeli C.4.

C.7.6.2 Reduciri Reduciri sa definisanim poluprečnikom zakrivljenja r i rl: Tabela C.14 – Koeficijenti povećanja naprezanja za reducire ia1

ia2

ia3

τ ( ∆M x )

iap p napomena 1

1

1

1

1/cosa

k

k

1

1/cosa

σ a ( ∆N x )

σm σ res

napomena 1

NAPOMENA 1 Vidite i A.5. ia4 = ia5 = 0

k = 0 ,5 + 0 ,01 ⋅ α ⋅

d o ,min tln

α je uneta u stepenima.

σ a ( ∆ M y , ∆M z )

EN 13941:2003 (E)

104

Slika C.12 - Reducir

Izraz za k važi samo ukoliko su ispunjeni sledeći zahtevi: -

prelazni deo je koncentričan

-

α ≤ 300C

-

do,min / tl,n i do,max / tn oba su manja od 100

Za cevi sa većim aksijalnim silama (npr. hladno montirane cevi) potrebno je oceniti da li je prihvatljiva preraspodela sila u većim i manjim cevima, dok naprezanja u reduciru i manjim cevima treba proveriti. U ovakvim slučajevima se očekuje da su zahtevani reduciri sa α < 300C.

C.7.6.3 Polusferni krajevi Referenca je data odgovarajućim međunarodnim ili nacionalnim standardima.

C.7.7

PUR pena i PE obloga

Potrebno je izračunati silu smicanja između PUR pene i obložne cevi i čelične cevi respektivno.

PUR pena / PE obloga

τ=

F Dc ⋅ π

PUR pena / čelična cev

τ=

F do ⋅ π

gde je F

sila trenja po jedinici dužine, vidite aneks B

Dc prečnik PE ogloge do prečnik čelične cevi

EN 13941:2003 (E)

105

U ekspanzionim zonama potrebno je izračunati bočni pritisak tla na PUR penu / PE omotač čelične cevi.

σ PU R =

P do

gde je P pasivni pritisak tla po jedinici dužine proračunate na osnovu Dc. Granična stanja: Vidite 7.4.4

σPUR je propisano naprezanje. Kod malih cevi tipičan nedostatak je neotpornost na istezanje, dok je kod velikih cevi nedostatak neotpornost na smicanje.

C.8

Analize zamora materijala

C.8.1 Podaci o granici zamora materijala SN – krive u opsegu niskog ciklusa zamora materijala su utvrđene ciklusom kontrolisanim istezanjem, istezanja su prevedena u propisano naprezanje σ = E ε. Granice zamora materijala su izražene u vidu serija SN-krivih, gde se svaka primenjuje na određeni deo konstrukcije. Krive su izvedene iz ispitivanja zamora materijala odgovarajućim laboratorijskim ispitivanjem uzoraka pod pritiskom ili iz primenjenog prekomernog istezanja (zamor materijala niskog ciklusa) pod istezanjem. Kontinuitet prelaza iz režima niskog u režim visokog ciklusa je dostignut izražavanjem podataka zamora materijala niskog ciklusa u uslovima raspona pseudo–elastičnog naprezanja (tj. opseg istezanja pomnožen sa modulom elastičnosti, ukoliko je potrebno ispravljenim za plastičnost).

k S = K ⋅ N −1/m; N = ( ) m S Za tipove čelika koji se obično koriste za predizolovane cevi faktor k = 5000 N/mm2 i m = 4 se može koristiti i on daje

S = 500 ⋅ N −1/ 4 N / mm 2; N = (

500 4 ) S

SN – kriva može da se koristi sa faktorima pojačavanja naprezanja izračunatim i izmerenim kao vrednosti vrućih tačaka. Kriva uključuje uticaj čeonog zavarivanja. Uključene su redukcije za valjanu površinu, temperaturu i plastično istezanje. Uticaj elektro-hemiskog okruženja nije uključen. Vek trajanja do zamora materijala niskog ciklusa može da bude smanjen vodom sa pH vrednostima tipičnom za daljinsko grejanje. Granično stanje zamora materijala (gore pomenuta SN-kriva) u kombinaciji sa delovanjem definisanim u klauzuli 7 i metodologiji modula u aneksu B i C daje rezultate u današnjoj praksi za obične delove konstrukcije u predizolovanom sistemu daljinskog grejanja.

EN 13941:2003 (E)

106

N je broj ciklusa Slika C.13 – SN-kriva

Krive granice zamora su tri standardna odstupanja logN ispod osnovne krive koja odgovara prvobitnim podacima ispitivanja analize vraćanja materijala. Samim tim ovde je mogućnost greške oko 0,1%. Kriva polazi od predpostavke da je opseg naprezanja izračunat uzimajući u obzir čisto linearno elastično, ponašanje materijala za čelik, pre istezanja. Ukoliko su korišćene ostale SN–krive zasnovane na ciklusu koji je kontrolisan istezanjem (npr. uni-aksijalna ispitivanja na uglačanim šipkama) potrebno je da bude uključena odgovarajuća redukcija za oštećenje površine i zavarivenih delova, kao i primena odgovarajuće teoreme koja bi pomogla u ponovnom proračunu naprezanja većeg od naprezanja na početku izvlačenja i vraćanju na istezanje (tj. Neuber hiperbola za ponovno proračunavanje naprezanja pri vraćanju na plastično istezanje.)

C.8.2

Podaci o granicama zamora materijala, detaljni nacrt

Metod proračunavanja iz EN 13445-3 se može koristiti pod uslovom da 1. urađena detaljna analiza delovanja (veličina i raspodela) npr. delovanje cevi i tla i povećanje reagovanja tla koje je pod pokrivačem tla (puteva), 2. urađena detaljna analiza naprezanja i istezanau, 3. osigurano da u stanjima multiaksijalnog naprezanja (npr. kod kolena sa velikim momentom savijanja uzrokovanog visokim bočnim delovanjima tla) primenjena transformacija izračunatog elastičnog naprezanja u plastično istezanje za primenjenu krivu zamora materijala daje pouzdane rezultate. Ovo je od izuzetne važnosti za veće do / t odnose i 4. da se smatra da na vek trajanja do zamora materijala niskog ciklusa može da utiče voda sa pH vrednostima tipičnim za daljinsko grejanje.

EN 13941:2003 (E)

C.8.3

107

Projektovani vek trajanja do zamora materijala

Stepen sigurnosti je primenjen deljenjem izračunatog broja ciklusa sa γfat Tabela C.15 – Parcijalni stepen sigurnosti za cikluse delovanja Projektna klasa A

γfat

5

Projektna klasa B

Projektna klasa C

6,67

10

Ili je kriterijum norme izražen Palmgren–Minerovom hipotezom

Σ

ni 1 ≤ N i γfat

gde je ni

broj ciklusa sa opsegom naprezanja ∆σi tokom zahtevanog veka trajanja

Ni

broj ciklusa opsega naprezanja Si koji uzrokuje oštećenje

C.9

Kasnija delovanja

Ukoliko analize pokažu previsoko naprezanje ili prekratak vek trajanja do zamora materijala, potrebno je preduzeti sledeće korake: -

Sistem treba da bude što fleksibilniji u ekspanzionim zonama.

-

Redukcija malih ugaonih devijacija. Umesto toga upotreba zakrivljenih cevi.

-

Povećanje debljine zida priključka. Za ostale komponente povećanje debljine zida obično daje veoma male redukcije naprezanja.

Upotreba čelika sa visokom granicom zamora materijala daje samo neznatno povećanje veka trajanja do zamora materijala (granično stanje B1).

EN 13941:2003 (E)

108

Aneks D (informativno) Izračunavanje gubitaka toplote D.1

Opšte

Aneks D ima status pravila primene. Debljina izolacije se bira uzimajući u obzir ekonomiju rada i tehničke uslove. Sledeće situacije se trebaju imati u vidu: -

dimenzije cevi,

-

temperaturni nivo,

-

troškovi instalacija, cena izgubljene toplote i gubitka toplote između grejne stanice i mesta potrošnje,

-

rizik od kondenzacije,

-

blizina strujnih kablova ili druge servisne mreže osetljive na temperaturu,

-

zahtevi postavljeni izvorima temperature i uticajima okoline,

-

zahtevi za maksimalnom temperaturom prostorije u toplotnim stanica, itd.

Aneks sadrži smernice sa približnim proračunima gubitka toplote po metru para zatrpanih cevi.

D.2

Gubitak toplote po paru cevi

Gubitak toplote za cevi napoja i povratnog voda Φr, se izračunavaju iz

Φf = U 1(t f − t s ) − U 2 (t r − t s ) Φr = U 1(t r − t s ) − U 2 (t f − t s ) Sveukupni gubitak toplote

Φ f + Φ r = 2(U 1 − U 2 )(

tf + ts − ts ) 2

gde je U1 i U2 su koeficijenti gubitka toplote tf i tr

temperatura napojnog i povratnog voda

ts

neporemećena temperatura tla na dubini Z

Za simetrične strukture cevi, koeficijenti gubitaka toplote se mogu izračunati iz

U1 =

Rs + Ri (Rs + Ri ) 2 − Rh2

U2 =

Rh (Rs + Ri ) 2 − Rh2

EN 13941:2003 (E)

109

gde je Rs

otpor izolacije tla

Ri

otpor izolacije materijala

Rh

otpor razmene toplote između napojne i povratne cevi

Otpor je ovde specifični otpor izolacije. Sveukupni koeficijent gubitka toplote je

U1 - U 2 =

D.3

1 Rs + Ri + Rh

Termički otpor tla

4Z 1 ln c 2πλs Dc

Rs = gde je Zc

korigovana vrednost dubine Z, tako da je uključen termički otpor Ro na površinu tla Zc = Z+ Ro·λs

Z

rastojanje od površine do sredine cevi

λs

obično može da bude vrednovano 1,5 – 2 W/mK za vlažno tlo. Za suv pesak λs ≈ 1,0 W/mK

Ro

obično vrednovano 0,0685 m2K/W

D.4

Ri =

Termički otpor izolacionog materijala

D 1 ln PUR 2πλi do

gde je DPUR

prečnik izolacionog materijala

do

spoljni prečnik radne cevi

λi

koeficijent termičke provodljivosti za PUR izolaciju. Granica za λi u EN 253 je λi = 0,033 W/mK Za praktične proračune λi = 0,030 W/mK ili u skladu sa specifikacijom proizvođača.

Koeficijent termičke provodljivosti tokom vremena raste. U proračunima gubitka toplote potrebno je koristiti prosečnu vrednost λ kroz radni vek cevnog sistema .

D.5

Rh =

Otpor razmene toplote između napojne i povratne cevi

  2Z  2  1 ln1 +  c   4π ⋅ λs   C  

gde je C rastojanje između ose dve cevi.

EN 13941:2003 (E)

110

Bibliografija

EN 473

Ispitivanje bez razaranja – Kvalifikacija i sertifikacija IBR personala – Opšti principi.

EN 13445-3

Ne zapaljivi (Unfired) sudovi pod pritiskom – Deo 3: Nacrt.