Вітрові навантаження на елементи ПЛ без ожеледі

Вітрові навантаження на конструктивні елементи повітряних ліній виникають від тиску вітру на них. Ці навантаження можуть бути значними і приводити до пошкодження елементів повітряних ліній - руйнування та падіння опор, обривів проводів і тросів, ізоляційних підвісів. Вітер також є причиною вібрацій та галопування проводів.

Під час проектування повітряних ліній враховують вітрові навантаження трьох видів:

- навантаження від максимального тиску вітру без ожеледі на всі елементи повітряних ліній;

- навантаження від тиску вітру під час ожеледі на крупногабаритні (з габаритом поперечного перерізу понад 70 мм) елементи повітряних ліній;

- навантаження від тиску вітру під час ожеледі на проводи, троси та елементи опор кругового поперечного перерізу діаметром до 70 мм з ожеледдю.

За умовами впливу вітру на елементи повітряних ліній розрізняють наступні типи місцевості:

І тип – відкриті поверхні морів, озер, які піддаються дії вітру на ділянці довжиною не менше 3 км, і плоскі рівнини без перешкод;

ІІ тип – сільська місцевість з огорожами (парканами), невеликими спорудами, будівлями та деревами;

ІІІ тип – приміські і промислові зони та протяжні лісові масиви;

IV тип – міські площі, на яких не менше 15% поверхні зайнято будівлями з середньою висотою, яка перевищує 15 м.

Рис. 4.1.Карта районування території України за характеристичними значеннями ожеледі

Повітряна лінія вважається розташованою на місцевості даного типу, якщо ця місцевість є з навітреної сторони лінії на відстані 30hза умови, що повна висота опори h менше 60 м, або на відстані 2 км за більшої висоти опори. Якщо повітряна лінія розташована на границях місцевостей різних типів або є сумніви щодо вибору типу місцевості, то приймають той тип місцевості у якому вітрові навантаження є більшими.

Вітрове навантаження на площинні елементи конструкцій.Розрахункове значення максимального тиску вітру (Па) на площинні елементи конструкцій повітряних ліній визначають за формулою

,

(4.5)

де - коефіцієнт надійності за максимальним тиском вітру (табл. 4.8);

Таблиця 4.8

Період повторюваності Т, років
Коефіцієнт	0,6	0,7	0,8	0,87	0,9	1,0	1,25	1,45

- характеристичне значення максимального тиску вітру, Па;

- коефіцієнт, який залежить від форми і конструктивних особливостей будівельних конструкцій опор ПЛ;

- коефіцієнт впливу на вітрове навантаження місця розташування елемента ПЛ.

Характеристичне значення максимального тиску вітру (Па) на площинні елементи повітряних ліній визначають за картою територіального районування (рис. 4.2). Характеристичні значення вітрового тиску наведені для рівнинної місцевості на висоті 10 м над поверхнею землі.

Коефіцієнт визначають за формулою

,

(4.6)

де – аеродинамічний коефіцієнт, який під час розрахунків конструктивних елементів повітряних ліній (опор, ізоляторів тощо) визначають згідно чинних нормативних документів на будівельні конструкції;

- коефіцієнт динамічності, який враховує вплив пульсаційної складової вітрового навантаження іпросторову кореляцію вітрового тиску на елементи повітряних ліній.

Для опор повітряних ліній висотою до 50 м необхідно приймати наступні значення :

§ для вільностоячих одностоякових металевих опор = 1,5;

§ для вільностоячих портальних металевих опор = 1,6;

§ для вільностоячих залізобетонних опор (портальних і одностоякових) на центрифугованих стояках = 1,5;

§ для вільностоячих одностоякових залізобетонних віброваних опор = 1,8;

§ для сталевих і залізобетонних опор з відтяжками у разі шарнірного кріплення до фундаментів = 1,6.

В розрахунках дерев’яних опор динамічний складник не враховують.

Для опор висотою більше 50 м коефіцієнт динамічності визначають згідно вимог будівельних норм, виконуючи спеціальний розрахунок.

Коефіцієнт визначають за формулою

,

(4.7)

де - коефіцієнт збільшення вітрового тиску залежно від висоти; - коефіцієнтрельєфу; - коефіцієнт напрямку.

Коефіцієнт враховує зміну вітрового тиску залежно від висоти розташування елемента повітряної лінії над поверхнею землі в місцевостях різного типу (табл. 4.9). Для окремих зон висотою не більше 10 м значення коефіцієнтів можна приймати постійними, визначаючи їх за висотою середніх точок відповідних зон, які відраховують від рівня землі в місці встановлення опори.

Таблиця 4.9

h, м	Тип місцевості за умовами впливу вітру на елементи повітряних ліній
I	II	III	IV
до 5	0,9	0,7	0,4	0,2
	1,2	1,0	0,6	0,4
	1,35	1,15	0,85	0,65
	1,6	1,45	1,15	1,0
	1,75	1,65	1,35	1,1
Проміжні значення необхідно обчислювати за допомогою лінійної інтерполяції.

Коефіцієнтрельєфу враховує мікрорельєф місцевості поблизу розташування опори. Його значення приймають рівним одиниці, за винятком випадків: опора розташована на пагорбі чи схилі або в гірській місцевості. Якщо опора розташована на пагорбі з кутом схилу більше 5° або, якщо висота пагорба більше ніж 20 м, не залежно від кута схилу, то коефіцієнтрельєфу необхідно розраховувати за спеціальними методиками.

Якщо повітряна лінія напругою 35 кВ і вище проходить в гірській або пагорбній місцевості, закритій від впливу вітру локальними рельєфними особливостями місцевості (як правило, пагорб з нахилом до горизонталі більше 25°), то необхідно виконувати перевірку повітряної лінії на турбулентний слід за перешкодою.

Коефіцієнт напрямку враховує нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру і його у більшості випадків приймають рівним одиниці. Тільки для відкритої рівнинної місцевості за наявності достатнього статистичного обґрунтування приймають значення коефіцієнта менше одиниці <1.

Під час розрахунку опор напрямок вітру необхідно приймати під кутом 90°, 45°, 0° до осі повітряної лінії. Для кутових опор за вісь повітряної лінії необхідно приймати напрямок бісектриси зовнішнього кута повороту, утвореного суміжними відрізками лінії.

Вітрові навантаження на проводи і троси.Розрахункове вітрове навантаження на проводи і троси повітряних ліній класів безвідмовності 1КБ-4КБ для режиму максимального вітру без ожеледі (Н) визначають за формулою

,

(4.8)

де - коефіцієнт надійності за максимальним тиском вітру (табл. 4.8); - характеристичне значення максимального тиску вітру, Па (рис. 4.2); - коефіцієнт впливу на вітрове навантаження місця розташування проводів і тросів повітряної лінії; - аеродинамічний коефіцієнт; - коефіцієнт динамічності; - діаметр проводу ; - вітровий прогін; - кут між напрямком вітру і віссю повітряної лінії.

Рис. 4.2. Карта районування території України за характеристичним значенням вітрового тиску

Коефіцієнт впливу на вітрове навантаження місця розташування проводів і тросів повітряної лінії визначають за формулою (4.7). Місце розташування проводів та тросів розглядають для їх приведеної висоти.

Аеродинамічний коефіцієнт приймають:

§ для проводів і тросів діаметром 20 мм і більше, вільних від ожеледі – 1,1;

§ для проводів і тросів діаметром менше 20 мм вільних від ожеледі - 1,2;

§ для всіх проводів і тросів, покритих ожеледдю - 1,2;

Коефіцієнт динамічності , який враховує вплив пульсаційного складника вітрового навантаження іпросторову кореляцію вітрового тиску на проводи та троси повітряних ліній, визначають за формулою

,

(4.9)

де - коефіцієнт, який враховує вплив пульсаційного складника вітрового навантаження та динаміку коливань проводу (4.10);

Таблиця 4.10

Тип місцевості за умовами впливу вітру на елементи повітряних ліній	I	II	III	IV
Коефіцієнт	1,3	1,5	1,6	1,7

- коефіцієнт, який враховує нерівномірність вітрового тиску по прогону повітряної лінії, його визначають за формулою

;

(4.10)

коефіцієнт не перевищує одиниці.

- коефіцієнт, який враховує вплив довжини прогону на вітрове навантаження, значення якого дорівнює: 1,2 за довжини прогону L до 50 м; 0,85 - за довжини прогону L 800 м і більше; проміжні значення коефіцієнта визначають за формулою

;

(4.11)

Під час розрахунку проводів і тросів на вітрові навантаження напрямок вітру необхідно приймати під кутом 90° до осі повітряної лінії. Вітрове навантаження на проводи повітряних ліній визначають за висотою розташування приведеного центру ваги всіх проводів, а швидкісний напір вітру на троси – за висотою розташування центру ваги тросів без врахування відхилення проводу в прогоні під дією вітрового навантаження. Якщо центр ваги розташований на висоті до 10 м, то вітрове навантаження приймають рівним .

Отримані значення швидкісних напорів вітру під час розрахунку проводів і тросів повітряних ліній повинні округлятися до цілого числа.