Кліматичні навантаження та впливи

 

Конструктивні елементи повітряних ліній (проводи, троси, ізоляційні підвіси, опори) повинні бути розраховані на тимчасові короткочасні кліматичні навантаження та впливи. До кліматичних навантажень відносять навантаження від ваги ожеледі, тиску вітру. До впливів, які враховують під час проектування повітряних ліній, належить температура повітря по трасі лінії, грозова діяльність, галопування проводів, агресивність навколишнього середовища.

Значення кліматичних навантажень і впливів для розрахунку і вибору конструкцій повітряних ліній визначають на підставі карт кліматичного районування території України та уточнюють їх за регіональними картами і даними гідрометеорологічних станцій і метеопостів управління гідрометеослужби та енергосистем, які ведуть спостереження за швидкістю вітру, інтенсивністю і щільністю ожеледно-паморозних відкладень і температурою повітря, грозовою діяльністю і галопуванням проводів.

Під час проектування повітряної лінії необхідно враховувати особливості мікрорельєфу місцевості (невеликі пагорби та угловини, високі насипи, яри, балки тощо), а в гірських районах – особливості мікро- та мезорельєфу місцевості (гребені, схили, платоподібні ділянки, низини долин, між гірські долини тощо) так як вони визначають мікрокліматичні особливості у зоні траси лінії та впливають на інтенсивність утворення ожеледі та швидкість вітру. Інтенсивність утворення ожеледі та швидкість вітру залежить як від природних умов (пересічного рельєфу місцевості, висоти над рівнем моря, наявності великих озер і водоймищ, ступеню заліснення тощо), а також і від існуючих інженерних споруд або тих, які проектуються (водоскидів, ставків-охолоджувачів, смуг суцільної забудови, гребель тощо).

Районування території України виконано: за ожеледдю; за вітровим тиском; за тиском вітру під час ожеледі; за температурою повітря (середньорічною, мінімальною, максимальною); за частотою повторюваності та інтенсивністю галопування проводів.

Ожеледні навантаження.Ожеледно-паморозеві утворення - являють собою тверді атмосферні відкладення на проводах і тросах та можуть створювати значні додаткові навантаження на елементи повітряних ліній. Залежно від структури розрізняють такі види відкладень: ожеледь; зерниста та кристалічна паморозь; мокрий сніг (замерзлі відкладення мокрого снігу); "суміш" (змішані відкладення із ожеледі, паморозі та снігу в різних комбінаціях та пропорціях); кристалічна паморозь.

Іній та кристалічна паморозь - це кристали льоду, які утворюються з водяної пари, що знаходиться в атмосфері. Вони не створюють суттєвого навантаження на елементи повітряних ліній. Зерниста паморозь утворюється в результаті швидкого замерзання дуже дрібних капель переохолодженої води. Вона може досягати 200 мм і більше в діаметрі та за поперечного вітру приводити до значних додаткових навантажень на проводи і троси.

Ожеледь утворюється за температури повітря від -0,5°С до -5°С в процесі замерзання переохолоджених капель води, які випадають під час дощу, густого туману. Форма та густина ожеледі на проводах залежить від розмірів переохолоджених капель, температури повітря та проводу, швидкості та напрямку вітру. Маса ожеледі може в декілька разів перевищити масу самого проводу, що в поєднанні з вітром створить значне навантаження на проводи, троси та опори повітряних ліній, а часом і аварійне.

За відсутності вітру та температури повітря від мінус 1°С до плюс 1°С до утворення ожеледі може приводити мокрий сніг, який покриває проводи великим шаром, а з пониженням температури повітря замерзає і міцно зчіплюється з проводами.

В ПУЕ всі ожеледно-паморозеві утворення дають під узагальненою назвою ожеледь, під якою розуміють будь-який вид обледеніння, який приводять до чистої ожеледі циліндричної форми з густиною 0,9 г/см3.

Під час визначення механічної міцності повітряних ліній ожеледні навантаження визначають:

а) для лінійно протяжних елементів (проводи, троси та елементи опор круглої форми з діаметром до 70 мм включно);

б) для площинних елементів опор повітряних ліній.

Ожеледні навантаження

Розрахункове значення навантаження від ожеледі на лінійні протяжні елементи - проводи, троси та елементи опор круглої форми з діаметром до 70 мм включно повітряних ліній визначають за формулою

, (4.1)

де - характеристичне значення навантаження від ожеледі на лінійних елементах, (Н/м);

- коефіцієнт надійності за вагою ожеледі, який визначають залежно від заданого середнього періоду повторюваності Т (табл. 4.4);

Таблиця 4.4

Період повторюваності Т, років
Коефіцієнт 0,4 0,6 0,7 0,85 0,85 1,00 1,25 1,53

– коефіцієнт, який враховує зміну навантаження ожеледі за висотою h, м (табл. 4.5);

Таблиця 4.5

Висота h, м
0,7 1,0 1,3 1,7 2,2 2,7 3,3
Проміжні значення необхідно обчислювати за допомогою лінійної інтерполяції.

- коефіцієнт, який враховує зміну навантаження ожеледі від діаметра елементів кругового перерізу d і визначається залежно від значення (табл. 4.6).

Вагу ожеледі на проводах, тросах визначають на висоті розташування їх приведеного центру ваги , яку для габаритного прогону визначають за формулою

, (4.2)

де - середня висота кріплення проводів до ізоляторів або середня висота кріплення тросів на опорі, яку відраховують від рівня землі в місцях встановлення опори, м; - стріла провисання проводу або тросу, яка умовно прийнята найбільшою стрілою провисання (за найвищої температури повітря або ожеледі без вітру), м.

Таблиця 4.6

Діаметр, d мм Значення коефіцієнта залежно від розрахункового ожеледного навантаження , H/м
До 10 10-19 20-30 Більше 30
0,8 0,85 0,9 0,95
1,15 1,1 1,05 1,05
1,4 1,25 1,15 1,1
2,0 1,7 1,5 1,4
Проміжні значення необхідно обчислювати за допомогою лінійної інтерполяції по діаметру проводу d.

 

Висоту розташування приведеного центру ваги проводів або тросів однопрогонових великих переходів через водні простори, наприклад, через ріки, озера, водосховища тощо визначають за формулою

, (4.3)

де - висоти кріплення тросів або середня висота кріплення проводів до ізоляторів на опорах 1 і 2 переходу, яка обчислюється від меженного рівня ріки або нормального рівня протоки, каналу, водоймища.

Характеристичне значення максимального навантаження від ожеледі (Н/м) на проводах, тросах та елементах опор визначають за картою територіального районування (рис. 4.1). Характеристичні значення наведені для рівнинної місцевості для проводу діаметром 10 мм, який розташований на висоті 10 м над поверхнею землі.

Ожеледні навантаження площинних елементів опор необхідно враховувати для металевих опор: висотою більше 50 м; розташованих у 5 і 6-му районах за ожеледдю; розташованих в гірській місцевості, якщо > 30 Н/м; на відтяжках. Ожеледні відкладення на залізобетонних і дерев’яних опорах, а також на металевих опорах, елементи яких виконані трубами, не враховують.

Для повітряних ліній усіх класів безвідмовності розрахункове значення навантаження від ожеледі на площинних елементах конструкцій (елементи опор з габаритом поперечного перерізу понад 70 мм) визначають за формулою

, (4.4)

де bож - характеристичне значення товщини стінки ожеледі, мм на площинних елементах (рис. 4.1);

– коефіцієнт, який враховує зміну навантаження ожеледі за висотою h, м (табл. 4.7);

Таблиця 4.7

Висота h, м
0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

- коефіцієнт, який враховує відношення площі поверхні елемента, що зазнала зледеніння, до повної площі поверхні елемента. За відсутності даних спостережень приймають = 0,6;

r - густина льоду, r = 0,9 г/см3;

g – прискорення вільного падіння, м/с2;

- площа загальної поверхні елемента, м2;

- коефіцієнт надійності за вагою ожеледі, який визначають залежно від заданого середнього періоду повторюваності Т (табл. 4.4).

Для траверс опор як площу загальної поверхні елемента приймають площу горизонтальної проекції консолі траверси. Ожеледні навантаження, які діють на відтяжки опори визначають як для проводів і тросів.

Характеристичне значення стінки ожеледі bож (мм) на площинних елементах повітряних ліній визначають за картою територіального районування (рис. 4.1). Характеристичні значення стінки ожеледі наведені для рівнинної місцевості на висоті 10 м над поверхнею землі.