Co to jest stalowa kolumna kratowa?
Stalowy słup kratowy to lekki,-nośny element konstrukcyjny zbudowany ze smukłych elementów stalowych, takich jak kątowniki, ceowniki lub profile puste, połączonych ze sobą za pomocą przewiązek lub listew w układzie trójkątnym lub kwadratowym. Pasy główne przenoszą obciążenie osiowe, natomiast elementy środnika rozkładają siły wewnętrzne pomiędzy pasami, dzięki czemu słup działa jak pojedynczy element monolityczny. Ponieważ otwarta konstrukcja utrzymuje materiał z dala od środka ciężkości, kolumna kratowa osiąga duży promień bezwładności i wysoką odporność na wyboczenie przy znacznie mniejszej ilości stali niż kolumna o przekroju pełnym- o takiej samej nośności.
Dlaczego kolumny kratowe są używane w wieżach transmisyjnych
Napowietrzne linie przesyłowe opierają się na wieżach, które są mocne, lekkie i ekonomiczne w montażu w odległym terenie. Otwarta geometria kraty spełnia wszystkie trzy wymagania:
Przepuszczalność wiatru: niski współczynnik solidności kraty umożliwia przepływ wiatru przez konstrukcję, zmniejszając współczynnik oporu w porównaniu z przekrojem pełnym i obniżając moment wywracający na podstawie wieży.
Efektywność materiałowa: siły przenoszone są przez cięciwy i przekątne przy bezpośrednim rozciąganiu lub ściskaniu, dzięki czemu kratownica wytrzymuje duże obciążenia przy minimalnym tonażu stali, co również zmniejsza wymagania dotyczące fundamentów.
Logistyka i montaż: elementy są-produkowane w warsztacie,-ocynkowane ogniowo i montowane na miejscu za pomocą-połączeń śrubowych o wysokiej wytrzymałości, co pozwala uniknąć ciężkiego spawania w terenie i umożliwia transport lekkich wiązek do trudnych lokalizacji.
Te same zasady konstrukcyjne mają zastosowanie w całym zakresie napięć, od linii dystrybucyjnych po systemy przesyłowe-bardzo wysokiego-napięcia i wieże telekomunikacyjne, w przypadku których wysokość, ładowność i wydajność wiatrowa mają decydujące znaczenie.
Zastosowania w klasach napięcia
| Klasa napięcia | Typowa struktura | Uwagi projektowe |
|---|---|---|
| Dystrybucja (poniżej 110 kV) | Maszty kratowe z pojedynczym-obwodem lub podwójnym-obwodem, konstrukcje z ramą H- | Kąty światła, umiarkowane wysokości, proste fundamenty |
| Wysokie napięcie (110 kV - 220 kV) | Samonośne-wieże kratowe | Elementy-ocynkowane ogniowo, montaż śrubowy, obciążenie lodem i wiatrem zgodnie z lokalnymi przepisami |
| Bardzo-wysokie napięcie (330 kV - 750 kV) | Duże czteronożne wieże kratowe z-ramionami krzyżowymi | Wyższe obciążenia pasów, ciężkie blachy węzłowe, bardziej rygorystyczne tolerancje produkcyjne |
| Ultra-wysokie napięcie (750 kV i więcej) | Bardzo wysokie czteronożne wieże-, wieże z odciągami do specjalnych przejść | Sterowanie na podstawie napięcia przewodu i dużych rozpiętości; zmęczenie i wibracje uwzględniane na połączeniach |
Rozważania projektowe dotyczące kolumn wieży transmisyjnej
Obciążenia projektowe: obciążenia przewodów, obciążenia wiatrem, obciążenia lodem i obciążenia konserwacyjne należy łączyć zgodnie z obowiązującymi przepisami, takimi jak ASCE 10 dla kratowych stalowych konstrukcji przesyłowych, IEC 60826 dla kryteriów projektowych linii napowietrznych, EN 50341-1 dla napowietrznych linii elektrycznych lub GB 50545 dla projektów chińskich.
Gatunek stali: popularne gatunki obejmują S235 i S355 zgodnie z EN 10025-2, Q235B i Q355B zgodnie z GB/T 1591 oraz ASTM A36 lub A572 klasa 50. Wybór gatunku równoważy wytrzymałość ze spawalnością i dostępnością.
Ochrona przed korozją: cynkowanie ogniowe-zgodnie z normą ISO 1461 to standardowa ochrona wież transmisyjnych, ponieważ chroni złożoną geometrię połączeń i wymaga niewielkiej konserwacji przez dziesięciolecia pracy.
Jakość wykonania: cięcie elementów, wycinanie otworów i spawanie odpowiadają klasie wykonania określonej w normie EN 1090-2 lub odpowiedniej normie produkcyjnej, z tolerancjami wymiarowymi weryfikowanymi podczas montażu w warsztacie.
Wieża kratowa kontra wieża monopolowa
| Funkcja | Wieża kratowa | Wieża monopolowa |
|---|---|---|
| Forma strukturalna | Przestrzenna kratownica kątowników, ceowników lub rur w układzie trójkątnym lub kwadratowym | Pojedynczy, stożkowy, wielokątny słup stalowy |
| Możliwość wysokości | Możliwe do osiągnięcia bardzo wysokie konstrukcje; wysokość ograniczona głównie przez fundamenty i logistykę | Zwykle stosowany w przypadku niskiego i średniego wzrostu |
| Zachowanie wiatru | Otwarta konstrukcja zmniejsza obciążenie wiatrem | Solidny blefowy korpus z większym oporem |
| Materiał i montaż | Niższa masa surowca; więcej pracy przy kotwieniu w terenie | Wyższe koszty materiałów; szybszy montaż w terenie |
| Konserwacja | Regularna kontrola połączeń śrubowych i powłoki | Mniej komponentów, ale podstawa wymaga starannej ochrony przed korozją |
Często zadawane pytania
Dlaczego wieże transmisyjne budowane są jako konstrukcje kratowe?Wieże kratowe osiągają wysoki stosunek wytrzymałości-do-masy i umożliwiają przepływ wiatru przez konstrukcję, zmniejszając obciążenia boczne. Otwarta konstrukcja obniża także koszty materiałów i fundamentów w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami z-profilami pełnymi.
Jakie gatunki stali są stosowane w kratowych wieżach przesyłowych?Typowe gatunki to S235JR i S355JR/J0/J2 zgodnie z EN 10025-2, Q235B i Q355B zgodnie z GB/T 1591 oraz ASTM A36 lub A572 klasa 50. Gatunek jest wybierany na podstawie sił prętowych, grubości i specyfikacji projektu.
W jaki sposób połączone są elementy wieży kratowej?Elementy łączone są za pomocą-śrub o wysokiej wytrzymałości na blachach węzłowych lub poprzez spawanie w warsztacie. Połączenia śrubowe upraszczają montaż, zmniejszają zależność od pogody i ułatwiają inspekcję.
Czy wieże kratowe można stosować na obszarach miejskich lub mieszkalnych?Mogą, ale ich powierzchnia i przemysłowy wygląd sprawiają, że są mniej powszechne w gęstych obszarach miejskich, gdzie często preferowane są monopole. W praktyce wybór zależy od wysokości, obciążenia,-pierwszego przejazdu- i wymagań dotyczących zagospodarowania przestrzennego.
Jaką ochronę antykorozyjną stosuje się w przypadku wież przesyłowych?Cynkowanie ogniowe-zgodnie z normą ISO 1461 jest najczęściej stosowanym zabezpieczeniem. Systemy Duplex z dodatkową powłoką malarską są przeznaczone do stosowania w agresywnych atmosferach przybrzeżnych lub przemysłowych.
Jakie standardy projektowe regulują kratowe konstrukcje transmisyjne?Powszechnymi odniesieniami są ASCE 10, IEC 60826, EN 50341-1 i GB 50545, a także normy produkcyjne, takie jak EN 1090-2 i GB/T 2694 dla wież ze stali ocynkowanej.