Зона загрузки тяжелым льдом: Руководство по конструктивному проектированию и проверке нагрузки для конических стальных полюсов передачи 69 кВ/230 кВ
Структурная проблема тяжелых ледовых зон для линий электропередачи США
На Среднем Западе, Северо-Востоке и на Аляске каждую зиму возникает опасность накопления льда.Летний шторм в январе 1998 года на северо-востоке США, который вызвал обрушение башни передач и сбои линий, остается учебным пособием для отрасли.Влияние накопления льда на стальные столбы передачи далеко выходит за рамки повышенных вертикальных нагрузок:Появление льда увеличивает площадь проводников и наземных проводов, подверженных воздействию ветра., умножая поперечные ветровые нагрузки;неравномерное сброс льда и галопированиегенерируют значительные продольные несбалансированные напряжения на соседних пролётах; более критически,совокупное возникновение нагрузок льда и ветранакладывает требования к прочности конструкций столбов, значительно превышающие требования к обычным сценариям проектирования.
Для конических трубчатых стальных столбов напряжением от 69 кВ до 230 кВ проверка нагрузки является основой обеспечения целостности конструкции в зонах с тяжелым льдом.В этой статье систематически изложены требования к нагрузке и критерии выбора конструкции для проектирования полюсов в зонах с тяжелым льдом, основанные на правилах NESC и стандартах ASCE/SEI 48-19.
NESC Требования к нагрузке в зоне тяжелого льда и классификация района
ВНациональный кодекс электробезопасности (NESC, ANSI C2)является обязательным базовым стандартом для проектирования воздушных линий передачи в США.NESC делит страну на три района погрузки:
Источник: Таблица NESC 250-1
В районе тяжелой загрузки, примером которого является Пенсильвания, воздушные установки должны быть спроектированы для0.5 дюймов радиального льда + 40 mph ветра + 0 ° F температура.
Факторы нагрузки для стальных конструкцийв соответствии с NESC классом B строительство определяется следующим образом::
Экстремальная нагрузка льдомЭто еще одно важное требование для проектирования зон с тяжелым льдом: объекты должны выдерживатьминимальная радиальная нагрузка льдом 1,25 дюйма (31,8 мм), с плотностью льда57 pcf (примерно 913 кг/м3), температура 0°F, и скорость ветра 0 mphНекоторые штаты и коммунальные службы приняли более строгие внутренние стандарты..
Стандарт ASCE/SEI 48-19 по конструктивному проектированию
ASCE/SEI 48-19, Проектирование конструкций стальных полюсов передачи, является специализированным стандартом проектирования, выпущенным Американским обществом инженеров-строителей, обеспечивающим единую техническую основу для проектирования, детализации, изготовления, испытаний, сборки,и монтаж холоднообразованных конических трубчатых стальных конструкцийСтандарт применяется как к самоподдерживающимся, так и к сооружениям с гипсами, охватывающим различные типы фундаментов, включая бетонные коробки, стальные столбы и прямое встраивание..
Для применения в зонах с сильным льдом ASCE/SEI 48-19 требует, чтобы конструкторы учитывали следующие комбинации нагрузок:
-
Правило NESC 250B (Дистриктная загрузка): Стандартная комбинация ледовых и ветровых нагрузок
-
Правило NESC 250C (крайний ветер): применяется только к сооружениям высотой более 60 футов (18,3 м)
-
Правило NESC 250D (экстремальный лед с одновременным ветром): 100-летний период возврата экстремальный лед и сочетание ветровой нагрузки
Руководство ASCE 74, Руководящие принципы для структурной нагрузки на электрические линии электропередач,Далее предоставляет методологии расчета нагрузки на основе надежности и служит авторитетным справочником для анализа нагрузки в ледяных зонах..
Выбор материала и толщины стены для конических стальных столбов
Выбор сорта стали
Для применения в районах с тяжелым льдомASTM Gr50 (минимальная прочность прочности 345 MPa) или Gr65 (минимальная прочность прочности 448 MPa)рекомендуется высокопрочная стальGr65 обеспечивает более высокую тяговую способность при той же толщине стенки, что помогает контролировать общий вес столба и транспортные расходы.
Требования к толщине стен
В Бюллетене 1724E-224 РУС указана минимальная толщина базового металла для компонентов цинковых стальных башен:
В тяжелых ледяных зонах дизайнеры обычноувеличить толщину стенки задницыдля устранения максимального земного момента, возникающего в результате комбинаций нагрузок NESCСпецифическая толщина стены заднего бедра должна быть определена на основе грунтового момента, рассчитанного из случаев нагрузки NESC, обеспечивая соотношение напряжений не более 1.0.
Коннический полюс
Лучше всего обслуживать линию в зоне тяжелого льда:конические столбыкоторые варьируют толщину стены и диаметр сечения вдоль высоты столба, укрепляя секцию задницы при сохранении адекватной верхней жесткостиДля многосекционных конструкций скольжения необходимо уделять особое внимание локальной проверке изгиба в зоне сцепления (обычно длина сцепления ≥ 24 дюйма/610 мм).
Ключевые параметры для проверки нагрузки
Следующие параметры имеют решающее значение для проверки нагрузки конических стальных столбов напряжением 69 кВ/230 кВ в зонах с сильным льдом:
Прямая встраиваемость и основополагающие соображения
Для стальных столбов с прямым встроением в зоны с тяжелым льдом проектирование фундамента требует дополнительного внимания к:
1Глубина вложения и сопротивление земли
Повышенные боковые нагрузки от накопления льда передаются непосредственно в встроенный участок, требуя достаточной глубины встроения, чтобы обеспечить боковое сопротивление земли.Проектировщики должны рассчитывать сдвиг и момент на основе комбинаций нагрузок NESC и определять эффективную глубину внедрения в соответствии с типом почвы..
2. Мороз поднимает соображения
Огромные ледниковые зоны часто совпадают с сезонным проникновением морозов.ниже линии заморозков, или нечувствительные к заморозкам материалы для заполнения (например, измельченный камень, песок/гравий) должны использоваться для предотвращения подъема от заморозков.
3. Защита от коррозии для встроенной секции
Встроенная секция сталкивается с двумя проблемами из-за коррозии почвы и циклов заморозки и оттаивания.битумное покрытие или защитная оболочка от теплового сжатияпо всейASTM A123 класс 100 (100μm)оцинкованное покрытие на зоне вставки.
Заключение
Структурный дизайн конических стальных столбов 69 кВ ≈ 230 кВ в зонах с сильным льдом должен строго соответствоватьNESC C2требования к нагрузке иASCE/SEI 48-19методологии конструктивного проектирования: от 0,5-дюймовой площади льда до 1,25-дюймового экстремального льда, от коэффициента нагрузки ветра 2,50 до минимального порога толщины стенки 3/16 дюйма,Каждый параметр напрямую влияет на безопасность конструкции в экстремальных зимних условиях..
Для поставщиков, планирующих участвовать в тендерах на проекты по передаче электроэнергии на Среднем Западе, Северо-Востоке или на Аляске, с явной указаниемСоответствует требованиям NESC Heavy Load District,Проектирование ASCE/SEI 48-19, а полная таблица параметров проверки нагрузки в технических предложениях является основой для установления технической надежности.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!