Ζώνη φορτίου με βαρύ πάγο: Οδηγός δομικού σχεδιασμού και επαλήθευσης φορτίου για κομβικούς πόλους μεταφοράς χάλυβα 69kV ̇ 230kV
Η διαρθρωτική πρόκληση των βαρέων περιοχών πάγου για τις αμερικανικές γραμμές μεταφοράς
Το Μέσο Δυτικό, το Βορειοανατολικό και η Αλάσκα αντιμετωπίζουν σοβαρό κίνδυνο συσσώρευσης πάγου κάθε χειμώνα.Η χιονοθύελλα του Ιανουαρίου 1998 στις βορειοανατολικές ΗΠΑ, η οποία προκάλεσε εκτεταμένες καταρρεύσεις πύργων μετάδοσης και διακοπές γραμμών, παραμένει ένα εγχειρίδιο για τη βιομηχανία.Η επίδραση της συσσώρευσης πάγου στους σιδηροδρομικούς στύλους μεταφοράς υπερβαίνει κατά πολύ την αύξηση των κατακόρυφων φορτίων:Η συσσώρευση πάγου αυξάνει την έκταση που εκτίθεται στον άνεμο των αγωγών και των καλωδίων γης, πολλαπλασιάζοντας τα εγκάρσια φορτία ανέμου·ασύμμετρη χύση πάγου και γκάλοπδημιουργούν σημαντικές διαμήκεις ανισορροπημένες εντάσεις σε γειτονικές διαστάσειςΠιο κρίσιμα, ησυνδυασμένη εμφάνιση φορτίων πάγου και ανέμουεπιβάλλει απαιτήσεις αντοχής στις δομές πόλων που υπερβαίνουν κατά πολύ εκείνες των συμβατικών σεναρίων σχεδιασμού.
Για τους σωλήνες ατσάλινου τύπου 69-230 kV, η επαλήθευση του φορτίου αποτελεί τον πυρήνα της διασφάλισης της δομικής ακεραιότητας σε ζώνες βαρέος πάγου.Αυτό το άρθρο περιγράφει συστηματικά τις απαιτήσεις φόρτωσης και τα κριτήρια διαρθρωτικής επιλογής για το σχεδιασμό πόλων βαριάς ζώνης πάγου, με βάση τους κανονισμούς NESC και τα πρότυπα σχεδιασμού ASCE/SEI 48-19.
Απαιτήσεις φόρτωσης ζώνης βαρέος πάγου NESC και ταξινόμηση περιοχής
ΗΕθνικός κώδικας ηλεκτρικής ασφάλειας (NESC, ANSI C2)είναι το υποχρεωτικό θεμελιώδες πρότυπο για το σχεδιασμό εναέριων γραμμών μεταφοράς στις ΗΠΑ.Το NESC χωρίζει τη χώρα σε τρεις περιφέρειες για την επιβάρυνση του καιρού.:
Πηγή: Πίνακας 250-1 της NESC
Στην περιοχή βαρέων φορτίων, όπως η Πενσυλβάνια, οι αεροπορικές εγκαταστάσεις πρέπει να σχεδιάζονται για0.5 ίντσες ακτινικός πάγος + 40 mph άνεμος + 0 ° F θερμοκρασία.
Παράγοντες φόρτωσης για δομές από χάλυβαστο πλαίσιο της κατηγορίας Β κατασκευής της NESC προσδιορίζονται ως εξής::
Εξαιρετική φόρτιση πάγουΗ διαμόρφωση των εγκαταστάσεων πρέπει να είναι ανθεκτική σεελάχιστο ακτινοβολικό φορτίο πάγου 1,25 ίντσες (31,8 mm), με πυκνότητα πάγου57 pcf (περίπου 913 kg/m3), θερμοκρασία 0°F, και ταχύτητα ανέμου 0 mphΟρισμένα κράτη και επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας έχουν υιοθετήσει ακόμη αυστηρότερα εσωτερικά πρότυπα..
Πρότυπο ASCE/SEI 48-19 Διαρθρωτικού Σχεδιασμού
ASCE/SEI 48-19, Σχεδιασμός δομών στύλων μεταφοράς από χάλυβα, είναι το εξειδικευμένο πρότυπο σχεδιασμού που εκδίδεται από την Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών, παρέχοντας μια ενιαία τεχνική βάση για το σχεδιασμό, τη λεπτομέρεια, την κατασκευή, τις δοκιμές, την συναρμολόγηση,και την ανέγερση κωνικών σωλήνων από χάλυβα που σχηματίζονται σε κρύοΤο πρότυπο αυτό ισχύει τόσο για τις αυτόνομες δομές όσο και για τις δομές με σωλήνες, καλύπτοντας διάφορους τύπους θεμελίων, συμπεριλαμβανομένων των τσιμεντένιων καζόν, των ατσάλινων στοίβων και της άμεσης ενσωμάτωσης.
Για εφαρμογές σε ζώνες βαρέος πάγου, η ASCE/SEI 48-19 απαιτεί από τους σχεδιαστές να λαμβάνουν υπόψη τους ακόλουθους συνδυασμούς φορτίου:
-
Κανόνας 250 Β της NESC (Περιοχική φόρτωση): Τυπικός συνδυασμός φορτίων πάγου και ανέμου
-
Κανονισμός NESC 250C (ακραίος άνεμος): Εφαρμόζεται μόνο σε δομές ύψους άνω των 18,3 μέτρων
-
Κανόνας 250D της NESC (Ακραίος πάγος με συγχρονισμένο άνεμο): περίοδος επιστροφής 100 ετών συνδυασμός ακραίων παγετώνων και ανεμοφόρτωσης
Εγχειρίδιο ASCE 74, Οδηγίες για τη δομική φόρτιση των γραμμών ηλεκτρικής μεταφοράς,παρέχει περαιτέρω μεθοδολογίες υπολογισμού φορτίου με βάση την αξιοπιστία και χρησιμεύει ως έγκυρη αναφορά για την ανάλυση φορτίου σε ζώνες βαρέος πάγου.
Επιλογή υλικού και πάχους τοιχώματος για κομβικούς πόλους χάλυβα
Επιλογή ποιότητας χάλυβα
Για εφαρμογές σε περιοχές βαρέος πάγου,ΑΣTM Gr50 (ελάχιστη αντοχή 345 MPa) ή Gr65 (ελάχιστη αντοχή 448 MPa)συνιστάται υψηλής αντοχής χάλυβαςΤο Gr65 προσφέρει μεγαλύτερη δυναμικότητα ροπής με το ίδιο πάχος τοίχου, συμβάλλοντας στον έλεγχο του συνολικού βάρους των στύλων και του κόστους μεταφοράς.
Απαιτήσεις για πάχος τοίχου
Το RUS Bulletin 1724E-224 απαιτεί ελάχιστο πάχος βασικού μετάλλου για τα συστατικά των κυψελωμένων πύργων από χάλυβα:
Σε περιοχές βαρέος πάγου, οι σχεδιαστές συνήθωςαυξήσει το πάχος του τοίχου του πισινούγια την αντιμετώπιση της μέγιστης στροφής γης που προκύπτει από συνδυασμούς φορτίων NESCΤο ειδικό πάχος του τοιχώματος του καμπύλου πρέπει να καθορίζεται με βάση τη στρογγυλή ροή που υπολογίζεται από τις περιπτώσεις φορτίου NESC, εξασφαλίζοντας ότι ο λόγος τάσης δεν υπερβαίνει το 1.0.
Σχεδιασμός κοκκωμένου στύλου
Οι γραμμές των περιοχών με βαρύ πάγο εξυπηρετούνται καλύτερα απόΣτεφάνεςπου ποικίλλουν το πάχος του τοίχου και τη διάμετρο του τμήματος κατά μήκος του ύψους του στύλου, ενισχύοντας το τμήμα του γκρεμού διατηρώντας την επαρκή κορυφαία δυσκαμψίαΓια τα σχέδια πολυτομεακής προσαρμογής, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην τοπική επαλήθευση της κάμψης στη ζώνη σύνδεσης (συνήθως μήκος δέσμευσης ≥ 24 ίντσες/610 mm).
Βασικές παραμέτρους για την επαλήθευση φορτίου
Οι ακόλουθες παραμέτροι είναι κρίσιμες για την επαλήθευση φορτίου από κομβικούς πόλους χάλυβα 69kV ̇ 230kV σε ζώνες βαρέος πάγου:
Σημειώσεις σχεδιασμού άμεσης ενσωμάτωσης και θεμελίων
Για τα ατσάλινα στύλα άμεσης ενσωμάτωσης σε ζώνες βαρέος πάγου, ο σχεδιασμός του θεμέλιου απαιτεί πρόσθετη προσοχή:
1. Βαθμό ενσωμάτωσης και πλευρική αντίσταση γης
Οι αυξημένες πλευρικές επιβαρύνσεις από την συσσώρευση πάγου μεταδίδονται απευθείας στο ενσωματωμένο τμήμα, απαιτώντας επαρκές βάθος ενσωμάτωσης για να παρέχει πλευρική αντίσταση γης.Οι σχεδιαστές θα πρέπει να υπολογίζουν τη σχισμή και τη ροή της γραμμής εδάφους με βάση τους συνδυασμούς φορτίων NESC και να καθορίζουν το αποτελεσματικό βάθος ενσωμάτωσης ανάλογα με τον τύπο εδάφους..
2Ο παγετός υψώνει τις εκτιμήσεις.
Οι περιοχές βαρέος πάγου συχνά συμπίπτουν με την εποχική διείσδυση του παγετού.κάτω από τη γραμμή πάγου, ή μη ευαίσθητα στον παγετό υλικά επιστροφής (π.χ. συντριβή πέτρας, άμμος / χαλίκι) θα πρέπει να χρησιμοποιούνται για να αποφευχθεί η ανύψωση από το παγετό.
3Προστασία από διάβρωση για ενσωματωμένο τμήμα
Το ενσωματωμένο τμήμα αντιμετωπίζει διπλές προκλήσεις από τη διάβρωση του εδάφους και τους κύκλους κατάψυξης-ανάψυξης.βιθουμινής επικάλυψης ή προστασίας από θερμική συρρίκνωσηΠάνω από τοΑΣTM Α123 βαθμός 100 (100μm)Ζυγισμένη επικάλυψη στη ζώνη ενσωμάτωσης.
Συμπεράσματα
Ο κατασκευαστικός σχεδιασμός των κωνικών σιδηροδρομικών στύλων 69kV/230kV σε ζώνες βαρέος πάγου πρέπει να συμμορφώνεται αυστηρά με τις απαιτήσεις του παρόντος κανονισμού.NESC C2απαιτήσεις φορτίου καιASCE/SEI 48-19από 0,5-ιντσών φορτία πάγου περιοχής έως 1,25-ιντσών σενάρια ακραίου πάγου, από έναν συντελεστή φορτίου ανέμου 2,50 έως ένα κατώτατο κατώτατο όριο πάχους τοίχου 3/16 ιντσών,κάθε παράμετρος επηρεάζει άμεσα την κατασκευαστική ασφάλεια σε ακραίες χειμερινές συνθήκες.
Για τους προμηθευτές που σχεδιάζουν να συμμετάσχουν σε διαγωνισμούς έργων μεταφοράς στο Upper Midwest, στο Βορειοανατολικό τμήμα ή στην Αλάσκα, προσδιορίζοντας ρητάΣυμμόρφωση με τις απαιτήσεις της περιφέρειας βαρέων φορτίων της NESC,Ο σχεδιασμός ASCE/SEI 48-19, και ένας πλήρης πίνακας παραμέτρων επαλήθευσης φορτίου στις τεχνικές προτάσεις αποτελεί τη βάση για τον καθορισμό της τεχνικής αξιοπιστίας.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!