EN 13480-3 – Navrhovanie potrubných systémov a pevných bodov pomocou Hilti FixPoint Calculatora

Norma bola pôvodne vydaná na konci roku 2002 a priebežne aktualizovaná tak, aby zodpovedala vývoju technológií aj meniacim sa požiadavkám priemyselnej praxe. Najnovšie vydanie z 31. decembra 2024 obsahuje niekoľko významných úprav a spresnení, ktoré ďalej podporujú bezpečný, efektívny a moderný návrh priemyselných potrubných systémov.

Posledné vydanie normy zahŕňa:

• Eurokódy ako normatívne odkazy.

• Úpravy týkajúce sa výroby potrubných podpier – spôsob návrhu a výpočtu v súlade s požiadavkami Eurokódov.

• Aktualizácia prílohy N, ktorá sa týka dokumentácie potrubných podpier.

• Aktualizácia prílohy Y, v ktorej sú uvedené všetky zmeny medzi normami EN 13480-3:2017/A5:2022 a EN 13480-3:2024.

Táto norma je zásadná pre projektantov a odborníkov zaoberajúcich sa návrhom, výstavbou, kontrolou a údržbou priemyselných potrubných systémov. V rámci nášho porovnania sa zameriavame predovšetkým na kapitolu 13 „Potrubné podpery“ a súvisiace prílohy použiteľné na návrh a posudzovanie týchto konštrukcií.

Rozdiely medzi EN 13480-3 a EN 1993-1-1

Spoločnosť Hilti poskytuje podporu pri navrhovaní primárnych potrubných podpier podľa dvoch kľúčových európskych noriem – EN 1993-1-1 (Eurokód 3, EC 3) a EN 13480-3.

O tom, ktorá norma bude použitá pri návrhu nových alebo modernizovaných priemyselných zariadení, rozhodujú projektanti a investori. Významnou novinkou poslednej revízie EN 13480-3:2024 je skutočnosť, že za definovaných podmienok umožňuje využiť na návrh a statické posúdenie aj postupy založené na Eurokóde 3. Norma preto novo dopĺňa kapitolu 13.11.11 o ustanovenie venované alternatívnym pravidlám pre návrh a výrobu potrubných podpier. Súčasťou tohto doplnenia je aj spresnenie, že príloha J, ktorá stanovuje požiadavky na typové skúšanie komponentov potrubných podpier, nie je vyžadovaná v prípade podpier navrhnutých alternatívnym spôsobom podľa Eurokódov. Správnosť tohto prístupu navyše potvrdzuje aj oficiálne stanovisko organizácie CEN, uvedené v odpovedi na technický dotaz 3-007-2021.1

V záujme úplnej transparentnosti spoločnosť Hilti poskytuje technické údaje pre Eurokód 3 (EC 3) aj EN 13480-3 oddelene. Všetky deklarované hodnoty vychádzajú z rozsiahleho testovania vykonávaného v laboratóriách, kde sú identifikované jednotlivé poruchové mechanizmy konštrukcií a komponentov.

Tieto výsledky následne slúžia ako základ pre stanovenie návrhových hodnôt podľa požiadaviek konkrétnej normy vrátane použitia príslušných bezpečnostných súčiniteľov definovaných daným predpisom. Projektanti tak majú k dispozícii technické údaje zodpovedajúce zvolenému návrhovému postupu a platným normovým požiadavkám.

Všetky podrobnosti sú k dispozícii v našich vydávaných technických príručkách a návrhových podkladoch.

Podrobné informácie o jednotlivých produktoch aj kompletnom portfóliu nájdete tu.

Rovnako ako pri našom portfóliu podporných systémov a kotevných prvkov uvádzame v technických príručkách únosnosti iba pre jednosmerné zaťaženie. Ak je potrebné zohľadniť priestorové (trojrozmerné) zaťaženie, musí byť do výpočtu zahrnutý príslušný interakčný vzťah, ktorý zohľadňuje súčasné pôsobenie síl vo viacerých smeroch.

Obr.1 : Definícia súradnicových osí používaných pre primárne potrubné podpery

V prípade návrhu podľa EC 3 sa používa štandardná lineárna interakčná rovnica, ktorá zohľadňuje súčasné pôsobenie zaťaženia v jednotlivých smeroch.

Podľa normy EN 13480-3, ktorá je v porovnaní s EC 3 konzervatívnejšia, sa používa interakčná rovnica vychádzajúca z kritéria plasticity podľa von Misesa „von Mises yield criterion“.

Ďalším aspektom, ktorý je potrebné zohľadniť, sú teplotné redukčné súčinitele v závislosti od teploty média prúdiaceho v potrubí.

Norma EC 3 nevyžaduje uplatnenie redukčných súčiniteľov pre teploty do 300 °C. Naopak, norma EN 13480-3:2024 uvádza v prílohe G.4 priamo materiálové charakteristiky uhlíkových ocelí podľa radu noriem EN 10025 (S235, S275 a S355) v teplotnom rozsahu od 0 °C do 350 °C. Súčasťou tejto prílohy je aj graf znázorňujúci teplotné redukčné súčinitele, ktoré sa uplatňujú od teploty média 100 °C a vyššie.

Ďalej tabuľka 13.11.2-1 uvádza návrhovú teplotu komponentov umiestnených v rámci tepelnej izolácie („Design temperature of components within the insulation“). Vo všeobecnosti platí, že všetky komponenty potrubných podpier musia byť navrhnuté minimálne na návrhovú teplotu 80 °C. Pri komponentoch, ktoré nie sú v priamom kontakte s potrubím, je možné návrhovú teplotu znížiť o 20 °C, za predpokladu, že výsledná návrhová teplota nebude nižšia ako 80 °C.

V prípade nášho riešenia to znamená, že potrubné uloženia Hilti, strmene a potrubné objímky vyrobené z ocele S235 je možné používať v súlade s grafom uvedeným v prílohe G.4. Ak sú medzi potrubím a strmeňom potrubnej objímky použité nami dodávané izolačné vložky, je možné pred stanovením výsledného teplotného redukčného súčiniteľa zohľadniť zníženie návrhovej teploty o 20 °C podľa tabuľky 13.11.2-1. Pri použití tejto kombinácie teda nie je v súlade s normou EN 13480-3 potrebné uplatňovať žiadny teplotný redukčný súčiniteľ až do návrhovej teploty média 120 °C. Ďalšie šírenie teploty média do jednotlivých komponentov celej podpornej konštrukcie musí byť posúdené s ohľadom na to, či sa dané prvky nachádzajú vo vnútri alebo mimo tepelnej izolácie. Cieľom je overiť, že všetky použité komponenty sú schopné bezpečne odolávať teplotám, ktorým budú vo svojej konkrétnej polohe vystavené. (Tabuľka 13.11.2.2 a obrázok 13.11.2.1)

Celkovo možno povedať, že norma EN 13480-3, a to aj vo svojej najnovšej verzii, je vo väčšine praktických aplikácií konzervatívnejšia ako EC 3. Na druhej strane norma umožňuje za určitých podmienok prekročiť publikované únosnosti, ak napäťové stavy v potrubí zahŕňajú tzv. mimoriadne zaťaženia (occasional loads) definované v kapitole 13.1.3.16. Posúdenie, či možno konkrétne zaťaženie v danom zariadení a na konkrétnom izometrickom výkrese považovať za mimoriadne zaťaženie, je zodpovednosťou projektanta podporného systému, nie výrobcu potrubných podpier, akým je spoločnosť Hilti. Príkladom takýchto mimoriadnych zaťažení môže byť krátkodobé zvýšenie prevádzkovej teploty počas údržby alebo zaťaženie spôsobené vetrom či snehom v závislosti od konkrétnych podmienok daného projektu. Vzhľadom na to, že zahrnutie všetkých týchto požiadaviek a okrajových podmienok do jedného výpočtu je pomerne komplexné, začala spoločnosť Hilti tieto aspekty zohľadňovať vo svojom osvedčenom softvérovom nástroji FixPoint Calculator.

Hilti FixPoint Calculator je špecializovaný softvérový nástroj určený pre projektantov a odborníkov zaoberajúcich sa potrubnými systémami. Softvér podporuje navrhovanie v súlade s normou EN 13480-3, ktorá predstavuje kľúčový predpis pre návrh a výpočet priemyselných kovových potrubných systémov. Hilti FixPoint Calculator zjednodušuje vykonávanie týchto komplexných výpočtov a poskytuje podrobné výstupné protokoly vrátane medzivýsledkov. Tieto informácie pomáhajú projektantom overiť správnosť návrhu a preukázať splnenie požiadaviek normy EN 13480-3. Vďaka tomu predstavuje cenný nástroj na zabezpečenie bezpečného a efektívneho návrhu potrubných systémov

Normu EN 13480-3 je možné v softvéri využiť v rámci aplikácie pre Zadanie zaťaženia (Load Input).

Obr. 2: Úvodná stránka v softvéri FixPoint Calculator

V tejto aplikácii je možné zadávať zaťaženie potrubných podpier vo všetkých troch smeroch. Neuplatňuje sa žiadny dodatočný redukčný súčiniteľ.

Maximálna prevádzková teplota a príslušný teplotný redukčný súčiniteľ podľa EN 13480-3 sa uplatňujú jednotne na celé potrubné uloženie a jeho spojovacie prvky.

Obr. 3: Špeciálne vstupné parametre navrhnuté v súlade s požiadavkami normy EN 13480-3

Pre všetky jednodielne potrubné uloženia MP-PS 1-1, dvojdielne potrubné uloženia MP-PS 4-2 a potrubné objímky sa v programe FixPoint Calculator používa nasledujúca interakčná rovnica:

Kedy 𝐻 = 𝒉 ∗ 1/𝑚𝑚

Pri dvojitých potrubných uloženiach MP-PS 2-2 závisí únosnosť od vzdialenosti medzi osou potrubia a nosníkom. Pre výšku menšiu ako 250 mm sa používa nasledujúca interakčná rovnica:

A pre výšku nad 250 mm: