Die Aufgabenstellung
Ein Stutzen an einem Kugelbehälter oder kugelförmigen Boden wird zusätzlich zum Innendruck durch Rohrkräfte und Momente belastet. Die lokale Spannungsverteilung unterscheidet sich wesentlich von der Zylinderschale. Große Öffnungen, Verstärkungsbleche und kurze Abstände zu Schweißnähten können die Gültigkeit vereinfachter Lösungen begrenzen.
Der Nachweis benötigt ein lokales Koordinatensystem auf der Kugeloberfläche und klar definierte Lastkombinationen. Analytische EN- beziehungsweise WRC-Ergebnisse dienen als Primärnachweis oder als Referenz für eine ergänzende FEM-Untersuchung.
Erforderliche Auslegungsdaten
- Kugelradius, Wanddicke und Stutzengeometrie
- Druck- und Rohrlastsätze mit Vorzeichen
- Werkstoffe und Temperatur
- Abstände zu Nähten, Öffnungen und Auflagern
Technischer Lösungsweg
Geometriegrenzen prüfen
Dimensionsverhältnisse und Abstände werden gegen die Anwendungsgrenzen der Verfahren geprüft.
Lokale Lasten transformieren
Globale Rohrlasten werden in meridionale, tangentiale und radiale Komponenten überführt.
EN-Nachweis führen
Lokale Schalenbeanspruchungen werden nach DIN EN 13445-3 für die relevanten Lastfälle berechnet.
WRC-Ergebnis vergleichen
Ein unabhängiger WRC-Ansatz dient zur Plausibilisierung und zeigt empfindliche Lastkomponenten.
FEM-Bedarf entscheiden
Bei Grenzüberschreitung, großer Öffnung oder starker Nachbarschaftsinteraktion wird ein räumlicher FEM-Nachweis festgelegt.
Erwartete Ergebnisse
Geeignete SOL-ALPHA-Module
Die Module sind eine fachlich plausible Werkzeugkette. Ihre endgültige Auswahl und Reihenfolge wird bei der späteren konkreten Berechnung anhand des Regelwerks und der Projektrandbedingungen bestätigt.