Механічні навантаження повітряних ліній

Механічні навантаження ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ

Під час проектування повітряних ліній враховують навантаження, які діють на їх конструктивні елементи. Залежно від тривалості дії навантаження бувають постійні та змінні. Змінні навантаження бувають тривалі, короткочасні та аварійні. Окрім навантажень, ще враховують кліматичні впливи.

Постійні навантаження – це навантаження від власної ваги будівельних конструкцій, проводів, тросів і устаткування повітряних ліній. До постійних навантажень також відносять: навантаження, які створюються натягом проводів і тросів за середньорічної температури та відсутності вітру і ожеледі; навантаження, які створюються вагою та тиском ґрунту; навантаження, які створюються тиском води на фундаменти у руслах рік, а також навантаження від попереднього напруження конструкцій.

Змінні тривалі навантаження – це навантаження, які створюються під впливом нерівномірних деформацій основ, що не супроводжуються зміною структури ґрунту, а також під впливом усадки і повзучості бетону.

До змінних короткочасних навантажень відносяться навантаження, які створюються тиском вітру на опори, проводи і троси; вагою ожеледі на проводах і тросах; додатковим натягом проводів і тросів понад їх значення за середньорічної температури від кліматичних навантажень і впливів; тиском води на опори і фундаменти в заплавах рік; тиском льоду; навантаженнями, які виникають під час виготовлення та перевезення конструкцій, а також під час монтажу конструкцій, проводів і тросів.

Аварійні навантаження – це навантаження, які виникають у випадку обриву проводів і тросів, а також під час сейсмічних явищ.

Монтажні навантаження - це навантаження, які діють на опори ПЛпід час монтажу проводів і тросів.

В Україні повітряні лінії всіх класів напруг 0,4-750 кВ розділені на чотири класи за критерієм забезпечення безвідмовної роботи механічної частини повітряної лінії під дією зовнішніх чинників за розрахунковий період експлуатації. Кожному класу безвідмовності відповідають повітряні лінії відповідної напруги, розрахунковий період експлуатації та коефіцієнт надійності за відповідальністю для розрахунку будівельних конструкцій (табл. 4.1). Кожному класу безвідмовності відповідає середній період повторюваності (табл. 4.2).

Навантаження ліній у класах безвідмовності 1КБ-4КБ визначають за їх характеристичними значеннями. Характеристичні значеннями постійних і тривалих навантажень рівні їх середнім значенням. Характеристичні значення кліматичних навантажень визначені для середнього періоду повторюваності 50 років. Значення аварійних навантажень від обриву проводів і тросів обчислюють згідно нормативних документів - ПУЕ, ДБН.

Таблиця 4.1

№ з/п	Назва характеристики	Характеристики для класів безвідмовності
1КБ	2КБ	3КБ	4КБ
	Напруга лінії, кВ	До 1	1-35	110-330	500-750
	Розрахункові періоди експлуатації, років
	Коефіцієнт надійності за відповідальністю для розрахунку будівельних конструкцій	0,95			1,05

Таблиця 4.2

№ з/п	Розрахунки	Середні періоди повторюваності Т, років, для класів безвідмовності за напругою
1КБ	2КБ	3КБ	4КБ
	Розрахунки несучої здатності опор і фундаментів (перша група граничних станів)
	Розрахунки переміщень опор і фундаментів та тріщиностійкості залізобетонних конструкцій (друга група граничних станів)
	Розрахунки проводів, тросів, ізоляторів, арматури (допустимі напруження та руйнівні навантаження)

Розрахункові значення навантажень обчислюють множенням характеристичних значень на коефіцієнт надійності за навантаженням .

Коефіцієнт надійності за навантаженням для постійних навантажень визначають залежно від виду навантаження та розрахункової ситуації, згідно табл. 4.3. Коефіцієнт надійності для змінних короткочасних навантажень визначають залежно від розрахункової ситуації, виду навантаження та середнього періоду повторюваності розрахункового значення (табл. 4.2 )

Таблиця 4.3

№ з/п	Конструкції споруд і вид ґрунтів
Розрахунки несучої здатності опор і фундаментів (перша група граничних станів)
	Конструкції опор:
	- металеві	1,10 (0,95)
	- залізобетонні, дерев’яні	1,15 (0,90)
	Насипні ґрунти	1,20 (0,90)
	Проводи, троси та устаткування ПЛ	1,10 (0,90)
Розрахунки переміщень опор і фундаментів, а також тріщиноутворення залізобетонних конструкцій (друга група граничних станів). Розрахунки проводів, тросів і арматури (допустимі напруження та руйнівні навантаження)
	Усі елементи ПЛ

Для розрахунку механічної міцності конструктивних елементів повітряних ліній необхідно використовувати наступні методи:

- метод допустимих напружень – для проводів і тросів;

- метод руйнівних навантажень – для ізоляторів, арматури;

- метод граничних станів – для будівельних конструкцій повітряних ліній (опор, фундаментів, основ).

Застосування інших методів розрахунку, в кожному окремому випадку, вимагає в проекті повітряної лінії обґрунтування.

У методах допустимих напружень і руйнівних навантажень розрахункові значення постійних навантажень необхідно враховувати з коефіцієнтом надійності =1, а розрахункові значення змінних навантажень із середніми періодами повторюваності наведеними у табл. 4.2.

Під час розрахунку будівельних конструкцій повітряних ліній (опор, фундаментів, основ) методом граничних станів розрахункові значення постійних навантажень необхідно враховувати з коефіцієнтами надійності, наведеними у табл. 4.1, а розрахункові значення змінних навантажень із середніми періодами повторюваності, наведеними у табл. 4.3.

Розрахунок несучої здатності опор і фундаментів виконують за першою групою граничних станів. При цьому навантаження відповідає екстремальній ситуації, яка може виникнути, в середньому, не більше одного разу протягом терміну експлуатації конструкції. Перевищення цього навантаження еквівалентне повній втраті працездатності конструкції.

Розрахунки переміщень опор і фундаментів та тріщиностійкості залізобетонних конструкцій виконують за другою групою граничних станів за експлуатаційними навантаженнями. При цьому розглядаються умови, які пов’язані з ускладненням нормальної експлуатації.

Характеристичні навантаження від ваги конструктивних елементів повітряних лініях (проводів, тросів, ізоляційних підвісів, опор, фундаментів, основ, інші будівельні конструкції) визначають на підставі робочих креслень та паспортних даних заводів-виробників, або за проектними розмірами та питомою вагою матеріалів. Характеристичні навантаження від ваги ґрунтів визначають за проектними розмірами та питомою вагою ґрунтів з врахуванням їх вологості під час будівництва та експлуатації.

Характеристичні значення вертикальних навантажень від ваги проводів і тросів (Н) визначають за формулою

де - вага проводу або троса довжиною 1м; - довжина вагового прогону.

Розрахункові значення вертикальних навантажень від ваги проводів і тросів (Н) визначають за формулою

де - коефіцієнт надійності за навантаженням для проводів, тросів (табл. 4.3).

Розрахункові значення ваги конструкцій і ґрунтів визначають відповідно за формулами:

; ,

де , - відповідно коефіцієнти надійності за навантаженням, для конструкцій та ґрунтів (табл. 4.3).

Значення коефіцієнтів надійності за навантаженням , наведені у дужках (табл. 4.3) використовують під час перевірки стійкості конструкції на перекидання, для розрахунку анкерних болтів, фундаментів, основ під час виривання, зменшення ваги конструкції і ґрунтів може погіршити умови роботи конструкції.

Навантаження на опори повітряних ліній від натягу проводів і тросів необхідно визначати з врахуванням кліматичних навантажень (ожеледі, вітру, тиску вітру на елементи лінії з ожеледдю, температури навколишнього середовища) для середніх періодів повторюваності (пункт 3 табл. 4.2)

Під час розрахунку конструкцій опор, фундаментів і основ розрахункове горизонтальне навантаження від натягу проводів і тросів визначають за формулою

де - коефіцієнт надійності, який дорівнює: 1,3 – під час розрахунку за першою групою граничних станів; 1,0 – під час розрахунку за другою групою граничних станів; - навантаження від натягу проводів і тросів.

Монтажні навантаження на повітряних лініях. Під час проектування повітряних ліній напругою вище 1 кВ необхідно виконувати перевірку опор на навантаження, які виникають під час монтажу проводів і тросів. При цьому величина навантаження на опори буде залежати від способу монтажу, який прийнятий у проекті ПЛ. Навантаження на опори враховує: зусилля тягового тросу; масу проводів або грозозахисних тросів; масу ізоляторів; додаткові навантаження – масу монтажних пристосувань і монтера з інструментом.

Характеристичне навантаження від ваги проводів (тросів), які монтуються, та ізоляційних підвісів можна приймати:

1) на проміжних опорах – з врахуванням подвоєної ваги прогону проводів (тросів) без ожеледі та ізоляційних підвісів, виходячи з можливості підіймання проводів (тросів), що монтуються та ізоляційного підвісу через один блок;

2) на анкерних опорах – з врахуванням зусилля в тяговому тросі, яке визначається з умови розташування тягового механізму на відстані 2,5h_пр від опори, де h_пр – висота підвісу проводу середньої фази на опорі.

Характеристичне навантаження, яке створюється вагою монтера та монтажними пристосуваннями, прикладене в місці кріплення ізоляторів, приймають рівним:

- для опор анкерного типу повітряних ліній напругою до 330 кВ з підвісними ізоляторами – 2 кН;

- для проміжних опор повітряних ліній напругою до 330 кВ з підвісними ізоляторами – 1,5 кН;

- для опор із штировими ізоляторами – 1 кН.

Для розрахунку опор, фундаментів і основ у монтажних режимах розрахункові навантаження за першою групою граничних станів визначають з застосуванням коефіцієнта надійності =1,1 , за винятком навантажень, що створюється масою монтера і монтажними пристосуваннями, для яких коефіцієнт надійності приймають =1,3.