Reaktionskraft

Jede Halterung, die eine Bewegung der Rohrleitung verhindert, muss dafür eine Kraft aufbringen. Diese Kraft ist die Reaktionskraft. An einem Festpunkt kommen Momente hinzu, an einem Apparatestutzen heißt dieselbe Größe Stutzenlast.

Eine Rohrleitung mit mehreren Halterungen ist statisch unbestimmt. Wie sich die Lasten verteilen, folgt deshalb nicht allein aus dem Gleichgewicht, sondern aus der Steifigkeit des gesamten Systems. Wer eine Halterung versetzt, entfernt oder ihre Art ändert, verändert die Reaktionskräfte an allen anderen – auch an weit entfernten.

Reaktionskräfte sind kein Nebenergebnis der Rohrstatik, sondern die Schnittstelle zu drei anderen Gewerken.

Eine Halterung trägt nicht in jedem Zustand dasselbe. Im kalten Zustand wirkt das Gewicht. Im Betrieb dehnt sich die Leitung: Manche Auflager werden stärker belastet, andere heben ab und tragen nichts mehr. Bei der Druckprüfung ist eine Gasleitung mit Wasser gefüllt und um ein Vielfaches schwerer. Wind, Erdbeben und Druckstöße erzeugen kurzzeitige, meist horizontale Kräfte.

Bemessen wird für die ungünstigste Kombination, die tatsächlich gleichzeitig auftreten kann. Dafür werden die Reaktionskräfte je Lastfall und Richtung ausgewiesen – ein einzelner Größtwert ohne Angabe des Lastfalls hilft dem Tragwerksplaner nicht.

Gleitet eine Leitung bei Wärmedehnung über ein Auflager, entsteht eine Reibkraft: Auflagerkraft mal Reibungszahl, entgegen der Bewegungsrichtung. Für Stahl auf Stahl wird häufig mit einer Reibungszahl um 0,3 gerechnet, für Gleitpaarungen mit PTFE mit deutlich kleineren Werten; maßgeblich ist die Vorgabe des Projekts.

Die Reibkraft wirkt horizontal auf den Stahlbau. Entlang einer langen Leitung summieren sich die Reibkräfte aller Auflager und belasten den nächsten Festpunkt – und damit auch die Stutzen, die dahinter liegen.

Die Kraft der Leitung auf die Halterung und die Kraft der Halterung auf die Leitung sind gleich groß und entgegengesetzt. Welche von beiden in einer Tabelle steht, muss darüber stehen – ebenso das Koordinatensystem. Ein vertauschtes Vorzeichen ist der häufigste Fehler bei der Übergabe.

Nicht zu verwechseln ist der Begriff mit der Reaktionskraft eines abblasenden Sicherheitsventils. Sie entsteht aus dem Impuls des ausströmenden Mediums und ist für die Rohrleitung eine äußere Last, kein Ergebnis an einer Halterung.