Что такое стальная решетчатая колонна?
Стальная решетчатая колонна – это легкий, -несущий нагрузку элемент конструкции, построенный из тонких стальных элементов, таких как уголки, швеллеры или полые секции, соединенных между собой перемычками или обрешетками в треугольном или квадратном расположении. Основные пояса несут осевую нагрузку, а элементы стенки распределяют внутренние силы между поясами так, что колонна действует как единый монолитный элемент. Поскольку открытый каркас удерживает материал вдали от центроида, решетчатая колонна обеспечивает большой радиус вращения и высокую устойчивость к продольному изгибу при значительно меньшем количестве стали, чем колонна из сплошного-секции с равной грузоподъемностью.
Почему решетчатые колонны используются для опор электропередачи
Воздушные линии электропередачи основаны на прочных, легких и экономичных опорах, которые можно установить в отдаленной местности. Геометрия открытой решетки отвечает всем трем требованиям:
Ветропроницаемость: низкий коэффициент монолитности решетки позволяет ветру проходить сквозь конструкцию, снижая коэффициент сопротивления по сравнению со сплошным профилем и снижая опрокидывающий момент на основании башни.
Эффективность материала: силы передаются поясами и диагоналями при прямом растяжении или сжатии, поэтому ферма выдерживает высокие нагрузки при минимальном тоннаже стали, что также снижает требования к фундаменту.
Логистика и монтаж: элементы -изготавливаются на заводе, оцинковываются горячим-погружением и собираются на месте с помощью высокопрочных болтовых соединений,-что позволяет избежать тяжелой сварки в полевых условиях и позволяет транспортировать легкие связки в трудные места.
Те же структурные принципы применяются во всем диапазоне напряжений: от распределительных линий до систем передачи сверх-высокого-напряжения и телекоммуникационных вышек, где определяющими факторами являются высота, полезная нагрузка и ветровые характеристики.
Применение в разных классах напряжения
| Класс напряжения | Типичная структура | Примечания к проектированию |
|---|---|---|
| Распределение (ниже 110 кВ) | Одноконтурные-или двухконтурные-решетчатые башни, Н-каркасные конструкции | Легкие углы, умеренная высота, простой фундамент. |
| Высокое напряжение (110 кВ - 220 кВ) | Самонесущие-решетчатые башни | Горячеоцинкованные элементы, болтовая сборка, ледовые и ветровые нагрузки в соответствии с местными нормами |
| Сверхвысокое-высокое напряжение (330 кВ - 750 кВ) | Большие четырех-решетчатые башни с поперечными-рычагами. | Более высокие нагрузки на пояс, тяжелые косынки, более строгие допуски на изготовление. |
| Сверхвысокое-высокое напряжение (750 кВ и выше) | Очень высокие четырех-опорные башни, башни с оттяжками для специальных переходов. | Управление натяжением проводника и большими пролетами; усталость и вибрация учитываются в соединениях |
Особенности проектирования колонн опор электропередачи
Расчетные нагрузки: нагрузки на проводники, ветровые нагрузки, ледовые нагрузки и нагрузки при обслуживании должны комбинироваться в соответствии с руководящими нормами, такими как ASCE 10 для решетчатых стальных конструкций электропередач, IEC 60826 для критериев проектирования воздушных линий, EN 50341-1 для воздушных линий электропередачи или GB 50545 для китайских проектов.
Марка стали: распространенные марки включают S235 и S355 по EN 10025-2, Q235B и Q355B по GB/T 1591, а также ASTM A36 или A572, класс 50. Выбор марки обеспечивает баланс между прочностью, свариваемостью и доступностью.
Защита от коррозии: горячее-оцинкование погружением в соответствии со стандартом ISO 1461 является стандартной защитой опор электропередач, поскольку оно защищает сложную геометрию соединений и требует минимального обслуживания в течение десятилетий эксплуатации.
Качество изготовления: резка элементов, пробивание отверстий и сварка соответствуют классу исполнения, определенному в EN 1090-2 или соответствующем производственном стандарте, с допусками на размеры, проверяемыми во время заводской сборки.
Решетчатая башня против монопольной башни
| Особенность | Решетчатая башня | Монопольная башня |
|---|---|---|
| Структурная форма | Пространственная ферма из уголков, швеллеров или труб треугольной или квадратной формы. | Одинарный конический многоугольный стальной столб |
| Возможность высоты | Возможны очень высокие конструкции; высота ограничена в основном фундаментом и логистикой | Обычно используется для низких и средних высот. |
| Поведение ветра | Открытый каркас снижает ветровую нагрузку | Твердый, обтекаемый корпус с повышенным сопротивлением |
| Материал и монтаж | Меньший вес сырья; больше работ по установке болтов | Более высокая стоимость материала; более быстрое возведение поля |
| Обслуживание | Регулярный осмотр болтовых соединений и покрытия. | Меньше компонентов, но базовая часть требует тщательной защиты от коррозии. |
Часто задаваемые вопросы
Почему опоры ЛЭП построены в виде решетчатых конструкций?Решетчатые башни обладают высоким соотношением прочности-к-весу и позволяют ветру проходить через каркас, снижая боковые нагрузки. Открытая конструкция также снижает затраты на материалы и фундамент по сравнению с альтернативами из сплошных-секций.
Какие марки стали используются для изготовления решетчатых опор электропередач?Распространенными марками являются S235JR и S355JR/J0/J2 по EN 10025-2, Q235B и Q355B по GB/T 1591 и ASTM A36 или A572, класс 50. Марка выбирается в соответствии с усилием на стержень, толщиной и спецификациями проекта.
Как соединяются элементы решетчатой башни?Элементы соединяются высокопрочными-болтами с косынками или сваркой в цеху. Болтовые соединения упрощают монтаж, уменьшают зависимость от погодных условий и упрощают проверку.
Можно ли использовать решетчатые башни в городских или жилых районах?Они могут, но их площадь и индустриальный внешний вид делают их менее распространенными в густонаселенных городских районах, где часто отдают предпочтение монополям. На практике выбор зависит от высоты, нагрузки,-полосы-отвода и требований к зонированию.
Какая защита от коррозии применяется к опорам ЛЭП?Горячее-оцинкование погружением по стандарту ISO 1461 — наиболее широко используемый метод защиты. Дуплексные системы с дополнительным слоем краски предназначены для агрессивной прибрежной или промышленной атмосферы.
Какие стандарты проектирования регулируют решетчатые передающие конструкции?Общие ссылки: ASCE 10, IEC 60826, EN 50341-1 и GB 50545, а также стандарты изготовления, такие как EN 1090-2 и GB/T 2694 для опор из оцинкованной стали.