EN 13480-3 – Navrhování potrubních uložení a pevných bodů pomocí Hilti FixPoint Calculatoru

První vydání normy bylo na konci roku 2002 s pozdějšími průběžnými aktualizacemi vedoucími k nejnovější verzi z roku 2024. Nejnovější vydání z 31. prosince 2024 obsahuje několik významných úprav a upřesnění, které nadále podporují bezpečný a efektivní návrh ocelových průmyslových potrubních systémů.

Poslední vydání normy zahrnuje:

• Zavedení Eurokódů jako normativních odkazů.

• Úpravy pro výrobu potrubních podpor – způsob návrhu a výpočtu v souladu s požadavky Eurokódů.

• Aktualizace přílohy N, která se týká dokumentace potrubních podpor.

• Aktualizace přílohy Y, kde jsou uvedeny všechny změny mezi normami EN 13480-3:2017/A5:2022 a EN 13480-3:2024.

Tato norma je zásadní pro projektanty a odborníky zabývající se návrhem, výstavbou, kontrolou a údržbou ocelových průmyslových potrubních systémů. V rámci našeho porovnání se zaměřujeme především na kapitolu 13 „Potrubní podpory“ a související přílohy použitelné pro návrh a posouzení těchto podpěrných konstrukcí.

Rozdíly mezi EN 13480-3 a EN 1993-1-1

Společnost Hilti nabízí podporu při návrhu primárních potrubních podpor podle obou klíčových evropských norem – EN 1993-1-1 (Eurokód 3, EC 3) a EN 13480-3.

O tom, která norma bude použita při návrhu nových nebo modernizaci stávajících průmyslových rozvodů, rozhodují vždy projektanti a investoři. Významnou novinkou poslední revize EN 13480-3:2024 je skutečnost, že za definovaných podmínek umožňuje využít pro návrh a statické posouzení také postupy založené na Eurokódu 3. Norma proto nově doplňuje kapitolu 13.11.11 o ustanovení věnované alternativním pravidlům pro návrh a výrobu potrubních podpor. Součástí tohoto doplnění je i upřesnění, že příloha J, která stanovuje požadavky na typové zkoušení komponent potrubních podpor, není vyžadována v případě podpor navržených alternativní cestou podle Eurokódů. Správnost tohoto přístupu navíc potvrzuje i oficiální stanovisko organizace CEN, uvedené v odpovědi na technický dotaz 3-007-2021.1

Hilti poskytuje transparentně technická data pro Eurokód 3 (EC 3) i EN 13480-3 odděleně. Všechny uváděné hodnoty vycházejí z rozsáhlého testování potrubních uložení v laboratořích, kde jsou identifikovány jednotlivé poruchové mechanismy konstrukcí a jejich komponent.

Výsledky z testů následně slouží jako základ pro stanovení návrhových hodnot podle požadavků konkrétní normy, včetně použití příslušných bezpečnostních součinitelů definovaných daným předpisem. Projektanti tak mají k dispozici technická data odpovídající zvolenému návrhovému postupu a platným normovým požadavkům.

Veškeré podrobnosti jsou uváděny v našich technických příručkách a návrhových podkladech pro potrubní uložení.

Podrobné informace o jednotlivých produktech i kompletním portfoliu naleznete zde.

Stejně jako u portfolia Hilti montážních systémů a kotevních prvků publikujeme v technických příručkách a manuálech únosnosti jednotlivých prvků pouze pro jednosměrné zatížení. Pokud je nutné zohlednit prostorové (trojrozměrné) zatížení, musí být do výpočtu zahrnut příslušný interakční vztah, který zohledňuje současné působení sil ve více směrech.

Obr. 1: Definice souřadných os pro primární potrubní podpory (potrubní uložení)

V případě návrhu podle EC 3 se používá standardní lineární interakční rovnice, která zohledňuje současné působení zatížení v jednotlivých směrech.

Podle normy EN 13480-3, která je ve srovnání s EC 3 konzervativnější, se používá interakční rovnice vycházející z kritéria plasticity podle von Misese „von Mises yield criterion“

Dalším aspektem, který je nutné zohlednit, jsou teplotní redukční součinitele v závislosti na teplotě média proudícího v potrubí.

Norma EC 3 nevyžaduje uplatnění teplotních redukčních součinitelů pro teploty až do 300 °C. Oproti tomu norma EN 13480-3:2024 uvádí v příloze G.4 materiálové charakteristiky uhlíkových ocelí dle norem EN 10025 (S235, S275 a S355) v teplotním rozsahu od 0 °C do 350 °C. Součástí této přílohy je i graf znázorňující teplotní redukční součinitele, které se uplatňují od teploty média 100 °C a výše.

Dále tabulka 13.11.2-1 uvádí návrhovou teplotu komponent umístěných v rámci tepelné izolace („Design temperature of components within the insulation“).

Obecně platí, že všechny komponenty potrubních podpor musí být navrženy minimálně na návrhovou teplotu 80 °C. U komponent, které nejsou v přímém kontaktu s potrubím, lze návrhovou teplotu snížit o 20 °C, za předpokladu, že výsledná návrhová teplota nebude nižší než 80 °C.

V případě Hilti prvků to znamená, že potrubní uložení Hilti, třmeny a potrubní objímky vyrobené z oceli S235 lze používat v souladu s grafem uvedeným v příloze G.4. Pokud jsou mezi potrubím a třmeny nebo potrubními objímkami použity Hilti dodávané izolační vložky, lze před stanovením výsledného teplotního redukčního součinitele zohlednit snížení návrhové teploty o 20 °C podle tabulky 13.11.2-1. Při použití této kombinace tedy není v souladu s normou EN 13480-3 nutné uplatňovat žádný teplotní redukční součinitel až do návrhové teploty média 120 °C. Další šíření teploty média do jednotlivých komponent celé podpěrné konstrukce musí být posouzeno s ohledem na to, zda se dané prvky nacházejí uvnitř nebo vně tepelné izolace. Cílem je ověřit, že všechny použité komponenty jsou schopny bezpečně odolávat teplotám, kterým budou ve své konkrétní poloze vystaveny. (Tabulka 13.11.2.2 a obrázek 13.11.2.1)

Celkově lze říci, že norma EN 13480-3, a to i ve své nejnovější verzi, je ve většině praktických aplikací konzervativnější než EC 3. Na druhou stranu norma umožňuje za určitých podmínek překročit publikované únosnosti, pokud napěťové stavy v potrubí zahrnují tzv. mimořádná zatížení (occasional loads) definovaná v kapitole 13.1.3.16. Posouzení, zda lze konkrétní zatížení v daném zařízení a na konkrétním izometrickém výkresu považovat za mimořádné zatížení, je odpovědností projektanta celého potrubního systému, nikoliv výrobce potrubních podpor, jakým je společnost Hilti. Příkladem takových mimořádných zatížení může být krátkodobé zvýšení provozní teploty během údržby nebo zatížení způsobené větrem či sněhem v závislosti na konkrétních podmínkách daného projektu. Vzhledem k tomu, že zahrnutí všech těchto požadavků a okrajových podmínek do jednoho výpočtu je poměrně komplexní, začala společnost Hilti tyto aspekty zohledňovat i ve svém návrhovém softwaru FixPoint Calculator.

Hilti FixPoint Calculator je specializovaný softwarový nástroj určený pro projektanty a odborníky zabývající se potrubními systémy. Software podporuje návrh v souladu s normou EN 13480-3, která představuje klíčový předpis pro návrh a výpočet ocelových průmyslových potrubních systémů. Hilti FixPoint Calculator zjednodušuje provádění těchto komplexních výpočtů a poskytuje podrobné výstupní protokoly včetně mezivýsledků. Tyto informace pomáhají projektantům ověřit správnost návrhu a prokázat splnění požadavků normy EN 13480-3. Díky tomu představuje cenný nástroj pro zajištění bezpečnosti a efektivního návrhu potrubních systémů.

Normu EN 13480-3 lze v softwaru využít v rámci aplikace pro Zadání zatížení (Load Input).

Obr. 2: Úvodní stránka návrhového softwaru FixPoint Calculator

V modulu Zadání zatížení lze zadávat zatížení potrubních podpor ve všech třech směrech. Neuplatňuje se žádný dodatečný redukční součinitel.

Maximální provozní teplota a příslušný teplotní redukční součinitel podle EN 13480-3 jsou aplikovány jednotně na celé potrubní uložení a jejich spojovací prvky.

Obr. 3: Specifické vstupní parametry dle EN 13480-3

Pro všechny jednodílné potrubní uložení MP-PS 1-1, dvoudíné potrubní uložení MP-PS 4-2 a potrubní objímky se v programu FixPoint Calculator používá následující interakční rovnice:

Kdy 𝐻 = 𝒉 ∗ 1/𝑚𝑚

U dvojitých potrubních uložení MP-PS 2-2 závisí únosnost na vzdálenosti mezi osou potrubí a nosníkem. Pro výšku menší než 250 mm se používá následující interakční rovnice:

Pro výšku nad 250 mm: