Eurokoodi 3:n soveltuvuus paineastian mitoitukseen
Uimonen, Sampo (2018)
Uimonen, Sampo
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805178595
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805178595
Tiivistelmä
Valmet on kiinnostunut kehittämään altatuettujen voimakattiloidensa mitoitusmenetelmää stabiiliuden osalta. Menetelmää voidaan kehittää, koska stabiiliuden mitoitukseen ei ole määrätty menetelmää painelaitestandardeissa. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia, soveltuuko Eurokoodi-järjestelmässä esitetty menetelmä laskuputken stabiiliuden mitoitukseen ja löytää mitoitukseen menetelmä, joka ei ylimitoita niin paljon kuin aiemmin käytetty menetelmä. Laskuputken mitoitukseen kuuluu putken sisäisen paineen vaikutuksen huomioiminen. Opinnäytetyön tavoitteena oli saada tietoa Eurokoodi-järjestelmän soveltumisesta laskuputken mitoitukseen ja entistä parempi mitoitusmenetelmä laskuputken stabiiliustarkasteluun. Eurokoodi-järjestelmän soveltuvuutta ja menetelmiä tutkittiin lukemalla Eurokoodi-standardeja ja niitä selittäviä teoksia. Sisäisen paineen vaikutusta selvitettiin lukemalla asiasta tehtyjä tutkimuksia ja standardeja, joissa putken sisäinen paine otetaan huomioon.
Tuloksena saatiin, että Eurokoodi-järjestelmää voidaan soveltaa laskuputken nurjahdusmitoituksessa, jos sisäisen paineen, materiaalin, lämpötilan ja kuormien poikkeavuus Eurokoodi-järjestelmän oletuksista huomioidaan oikealla tavalla. Sisäinen paine ei merkittävästi vaikuta laskuputken stabiiliuteen, koska sisäisen paineen vaikutukset efektiiviseen aksiaaliseen voimaan kumoavat toisensa suljetussa ankkuroimattomassa putkessa. Poissonin efekti ja pyöreydenpalautumisen vaikutus eivät ole merkittäviä mitoituksen kannalta, ja niiden vaikutus on varmaan suuntaan. Stabiiliuden varmistamiseen tehtiin Eurokoodi 3:n mukainen alustava mitoituspohja. Kaavojen määrittäminen laskuputkikehän voimasuureille ei kuitenkaan onnistunut, koska kimmoteorian mukainen lineaarinen analyysi ei riitä epäsäännölliselle monikerroksiselle sivusiirtyvälle kehälle, vaan on käytettävä tarkkaa epälineaarista menetelmää, jonka oppimiseen ja käyttämiseen ei ollut riittävästi aikaa. Lisäksi vaakasuuntaisen tuennan ominaisuudet olivat epäselvät.
Eurokoodi-järjestelmä on laaja 58-standardia käsittävä kokonaisuus. Järjestelmään tutustuminen kannattaa aloittaa siitä kertovista teoksista sen vaikeaselkoisuuden ja laajuuden vuoksi. Jatkotoimenpiteinä ehdotetaan vaakatuennan kattilan rakenteisiin aiheuttamien rasitusten huomioimisen varmistamista ja kehän kokonaisanalyysin tekemistä FEM-ohjelmistolla, josta saatavia tuloksia voidaan käyttää opinnäytetyössä tuotetussa mitoituspohjassa.
Tuloksena saatiin, että Eurokoodi-järjestelmää voidaan soveltaa laskuputken nurjahdusmitoituksessa, jos sisäisen paineen, materiaalin, lämpötilan ja kuormien poikkeavuus Eurokoodi-järjestelmän oletuksista huomioidaan oikealla tavalla. Sisäinen paine ei merkittävästi vaikuta laskuputken stabiiliuteen, koska sisäisen paineen vaikutukset efektiiviseen aksiaaliseen voimaan kumoavat toisensa suljetussa ankkuroimattomassa putkessa. Poissonin efekti ja pyöreydenpalautumisen vaikutus eivät ole merkittäviä mitoituksen kannalta, ja niiden vaikutus on varmaan suuntaan. Stabiiliuden varmistamiseen tehtiin Eurokoodi 3:n mukainen alustava mitoituspohja. Kaavojen määrittäminen laskuputkikehän voimasuureille ei kuitenkaan onnistunut, koska kimmoteorian mukainen lineaarinen analyysi ei riitä epäsäännölliselle monikerroksiselle sivusiirtyvälle kehälle, vaan on käytettävä tarkkaa epälineaarista menetelmää, jonka oppimiseen ja käyttämiseen ei ollut riittävästi aikaa. Lisäksi vaakasuuntaisen tuennan ominaisuudet olivat epäselvät.
Eurokoodi-järjestelmä on laaja 58-standardia käsittävä kokonaisuus. Järjestelmään tutustuminen kannattaa aloittaa siitä kertovista teoksista sen vaikeaselkoisuuden ja laajuuden vuoksi. Jatkotoimenpiteinä ehdotetaan vaakatuennan kattilan rakenteisiin aiheuttamien rasitusten huomioimisen varmistamista ja kehän kokonaisanalyysin tekemistä FEM-ohjelmistolla, josta saatavia tuloksia voidaan käyttää opinnäytetyössä tuotetussa mitoituspohjassa.