Ветровые нагрузки

2.5.38. При проектировании ВЛ учитывают ветровые нагрузки трех видов:

- нагрузки от максимального давления ветра без гололеда на все элементы ВЛ определяют по 2.5.39 и 2.5.49;

- нагрузки от давления ветра при гололеде на крупногабаритные (с габаритом поперечного сечения более 70 мм) элементы ВЛ определяют по 2.5.51 и учитывают вместе с весом гололеда по формуле (2.5.3);

- нагрузки от давления ветра при гололеде на провода, тросы и элементы опор круглого поперечного сечения диаметром до 70 мм, покрытые гололедом, определяют по 2.5.54 в виде линейной нагрузки и учитывают вместе с весом гололеда по формуле (2.5.1).

2.5.39. Расчетное значение максимального давления ветра Wт, Па, на плоскостные элементы ВЛ определяют по формуле:

W_m=W_omC_kC_c (2.5.4)

где С_k - коэффициент, зависящий от формы и конструктивных особенностей ВЛ и определяемый согласно формуле (2.5.6) и требованиям строительных норм и правил;

С_c - коэффициент воздействия на ветровую нагрузку местонахождения элемента ВЛ, определяемый в соответствии с формулой (2.5.7):

W_om=γ_fmaxW₀ (2.5.5)

где γ_fmax - коэффициент надежности по максимальному давлению ветра по 2.5.40;

W₀ - характеристическое значение максимального давления ветра по 2.5.41, Па.

2.5.40. Коэффициент надежности по максимальному давлению ветра ***** определяют в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т (табл. 2.5.7).

Таблица 2.5.7. Коэффициент надежности по максимальному давлению ветра γ_fmax в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т

Период повторяемости Т, лет
Коэффициент γfmax	0,6	0,7	0,8	0,87	0,90	1,00	1,25	1,45

Характеристическое значение максимального давления ветра W₀, Па, для равнинной местности на высоте 10 м над поверхностью земли определяют по карте территориального районирования (рис. 2.5.2).

Коэффициент C_k определяют по формуле:

C_k=C_aerC_d (2.5.6)

где С_aer - аэродинамический коэффициент, который при расчетах элементов ВЛ (опор, изоляторов и т.п.) определяют согласно действующим нормам нагрузки на строительные конструкции;

C_d - коэффициент динамичности.

С помощью коэффициента динамичности C_d учитывают влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на элементы ВЛ.

Для опор ВЛ высотой до 50 м для определения пульсационной составляющей допускается применять следующие значения коэффициента C_d:

для свободно стоящих одностоечных металлических опор C_d = 1,5;

для свободно стоящих портальных металлических опор C_d = 1,6;

для свободно стоящих железобетонных опор (портальных и одностоечных) на центрифугированных стойках C_d = 1,5;

для свободно стоящих одностоечных железобетонных вибрирующих опор ВЛС_d= 1,8;

для металлических и железобетонных опор с оттяжками при шарнирном креплении к фундаментам C_d = 1,6.

В расчетах деревянных опор динамическую составляющую не учитывают. Для опор высотой более 50 м коэффициент динамичности C_d определяют при помощи специального динамического расчета.

2.5.43. Коэффициент С определяют по формуле:

C_c=C_hC_relC_dir (2.5.7)

где C_h - коэффициент увеличения ветрового давления в зависимости от высоты, определяемый в соответствии с 2.5.44;

С_rel - коэффициент рельефа, определяемый согласно 2.5.46;

C_dir - коэффициент направления, определяемый в соответствии с 2.5.47.

Рис. 2.5.2. Карта районирования территории Украины по характеристическим значениям ветрового давления

С помощью коэффициента C_h учитывают увеличение ветровой нагрузки в зависимости от высоты опоры или ее части над поверхностью земли h и типа местности (2.5.45). C_h определяют по рис. 2.5.3.

Тип местности определяют с учетом расчетного направления ветра:

I - открытые поверхности морей, озер, подвергаемые действию ветра на участке длиной не менее 3 км, и плоские равнины без препятствий;

II - сельская местность с ограждениями (заборами), небольшими сооружениями, зданиями и деревьями;

III - пригородные и промышленные зоны и протяженные лесные массивы;

IV - городские площади, на которых не менее 15% поверхности занято зданиями со средней высотой, превышающей 15 м.

Рис. 2.5.3. Зависимость коэффициента С_h от высоты над поверхностью земли h

ВЛ считается расположенной на местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны ВЛ на расстоянии 30 h при полной высоте опоры, h < 60 м, или 2 км - при большей высоте опоры. Если ВЛ расположена на границах местностей разных типов или имеются сомнения относительно выбора типа местности, то необходимо принимать тот тип местности, в котором ветровые нагрузки будут больше.

Для отдельных зон высотой не более 10 м значения коэффициентов C_h можно принимать постоянными, определяя их по высоте средних точек соответствующих зон, которые отсчитывают от уровня земли в месте установки опоры. При расчете проводов и тросов коэффициент C_h определяют в зависимости от приведенной высоты по 2.5.48.

2.5.46. С помощью коэффициента рельефа С_rel учитывают микрорельеф местности вблизи расположения опоры. Как правило, С_rel принимают равным единице, за исключением частных случаев, когда опора расположена в горной местности либо на холме или склоне со следующими характеристиками:

угол склона холма (возвышенности) более 5°;

высота холма Н более 20 м независимо от угла склона.

В этих случаях коэффициент рельефа С_rel необходимо определять по специальным методикам.

При прохождении ВЛ напряжением 35 кВ и выше в горной либо холмистой местности, закрытой от действия ветра локальными рельефными особенностями местности (как правило, холм с наклоном к горизонтали более 25°), необходимо выполнять проверку ВЛ на турбулентный след по препятствию.

2.5.47. С помощью коэффициента направления C_dir учитывают неравномерность ветровой нагрузки по направлениям ветра. C_dir, как правило, принимают равным единице. Значение C_dir < 1 допускается учитывать только для открытой равнинной местности при наличии достаточного статистического обоснования.

Для расчета проводов и тросов на ветровые нагрузки направление ветра необходимо принимать под углом 90° к ВЛ.

Для расчета опор направление ветра следует принимать под углом 90°, 45° и 0° к оси ВЛ. При расчете угловых опор за ось ВЛ принимают направление биссектрисы внешнего угла поворота, образованного смежными участками линии. Значение натяжения проводов и тросов следует принимать также для указанных углов.

В расчетах опор на направление ветра под углом 45° к ВЛ ветровые нагрузки на провода и тросы следует уменьшать путем умножения на sin² 45° = 0,5.

2.5.48. Ветровую нагрузку на провода ВЛ определяют по высоте расположения приведенного центра тяжести всех проводов h_np, ветровую нагрузку на тросы - по высоте расположения приведенного центра тяжести тросов h_np, без учета отклонения провода в пролете под действием ветра.

Действие ветра на провода расщепленной фазы принимают без учета возможного снижения ветрового давления на провод, находящийся в тени подветренного провода.

Высоту расположения приведенного центра тяжести проводов или тросов h_np, м, определяют для габаритного пролета по формуле:

h_np=h_ср-2/3f (2.5.8)

где h_np - средняя высота крепления проводов к изоляторам или средняя высота крепления тросов на опоре, которую отсчитывают от уровня земли в местах установки опор, м;

f - стрела провеса провода или троса (условно принятая наибольшей стрелой провеса при наивысшей температуре или гололеде без ветра), м.

Высоту h_np расположения приведенного центра тяжести проводов или тросов однопролетных больших переходов через водные пространства определяют по формуле:

h_пр=(h_ср1+h_ср2)/2 (2.5.9)

где h_cp1,h_cp2 - высоты крепления тросов или средняя высота крепления прово дов к изоляторам на опорах 1 -го и 2-го переходов, которую отсчитывают от меженного уровня реки либо нормального уровня пролива, канала, водоема.

(2.5.10)

где n - количество пролетов;

h_npi - высота приведенных центров тяжести проводов или тросов над меженным уровнем реки либо нормальным уровнем пролива, канала, водоема в i-м пролете, м (определяется по формуле (2.5.9), i = 1,..., п;

l_i - длина i-го пролета, входящего в переход, м, i = 1,..., п.

При наличии высокого незатопляемого берега, на котором расположены как переходные, так и смежные с ними опоры, высоту приведенных центров тяжести в пролете, смежном с переходным, отсчитывают от уровня земли в этом пролете.

2.5.49. Расчетную ветровую нагрузку на провода и тросы линий классов безотказности 1КБ-4КБ для режима максимального ветра без гололеда Р_т Н определяют по формуле:

P_m=W_omC_cC_aerC_dcdL_ветр*10^-3sin²φ (2.5.11)

где С_aer - аэродинамический коэффициент, который при расчетах проводов и тросов принимают равным:

1,2 - для проводов и тросов диаметром менее 20 мм, свободных от гололеда, и всех проводов и тросов, покрытых гололедом;

1,1 - для проводов и тросов диаметром 20 мм и более, свободных от гололеда;

C_dc - коэффициент динамичности, учитывающий влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на провода ВЛ. Коэффициент C_dc определяют по формуле (2.5.12), в необходимых случаях - с помощью специального динамического расчета:

W_om и С_c - см. 2.5.39;

d - диаметр провода или троса, мм;

L_ветр - ветровой пролет, м;

φ - угол между направлением ветра и осью ВЛ.

2.5.50. Коэффициент динамичности C_dc определяют по формуле:

C_dc=g_tuαk_L (2.5.12)

где g_tu - коэффициент, учитывающий влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и динамику колебаний провода и принимаемый по табл. 2.5.8;

α - коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления на пролете ВЛ. Коэффициент принимают по формуле (2.5.13), но не больше единицы:

α = 2,6 - 0,3 ln W_om, (2.5.13)

k_L - коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку. Его принимают равным: 1,2 - при длине пролета L до 50 м; 0,85 – при длине пролета L 800 м и более; промежуточные значения коэффициента k_L определяют по формуле:

k_L= 1,7-0,12 ln L, (2.5.14)

где L - длина пролета, м.

2.5.51. Расчетное значение давления ветра при гололеде W_g, Па, на плоскостные элементы линий с габаритом поперечного сечения более 70 мм (элементы опор, изоляторы и т.п.) определяют без учета повышения наветренной площади за счет гололедных отложений по формулам:

W_g = W⁰_ogC_kC_c, (2.5.15)

W⁰_og = γ_fmW_og (2.5.16)

где γ_fm - коэффициент надежности по давлению ветра при гололеде по 2.5.52;

W_og - характеристическое значение давления ветра при гололеде по 2.5.53, Па;

С_к и С_с- см. 2.5.39.

2.5.52. Коэффициент надежности по давлению ветра при гололеде *****определяют в зависимости от заданного значения среднего периода повторяемости Т (табл. 2.5.9).

Таблица 2.5.8

Тип местности (по 2.5.45)	I	II	III	IV
gtu	1,3	1,5	1,6	1,7

Таблица 2.5.9

Период повторяемости Т, лет
Коэффициент γfm	0,45	0,61	0,71	0,83	0,88	1,00	1,26	1,55

.Характеристическое значение давления ветра при гололеде, W_og, Па, для равнинной местности на высоте 10 м над поверхностью земли определяют по карте территориального районирования (рис. 2.5.4).

Нагрузку от действия ветра на элементы ВЛ круглого сечения диаметром до 70 мм включительно, покрытые гололедом, следует определять как линейную нагрузку. Расчетное значение линейной нагрузки от действия ветра при гололеде Q_m, Н/м определяют по формуле:

Q_m =Q_omμ_gk_gC_ck_Lsin²φ (2.5.17)

где μ_g - коэффициент, учитывающий действие ветра на элемент, покрытый гололедом, в зависимости от диаметра элемента круглого сечения d (определяется согласно табл. 2.5.11);

k_g - коэффициент, учитывающий изменение размера гололеда по высоте h (определяется согласно табл. 2.5.10 в зависимости от высоты расположения элемента);

k_L - коэффициент, определяемый по формуле (2.5.14) в соответствии с фактическим пролетом ВЛ;

С_c -см. 2.5.39;

Q_om = γ_fmQ₀

где y_fQ - коэффициент надежности действия ветра на элемент, покрытый гололедом, по 2.5.55;

Q₀ - характеристическое значение линейной нагрузки от действия ветра при гололеде на элемент, покрытый гололедом, Н/м, по 2.5.56.

Действие ветра на горизонтально подвешенные элементы круглого сечения (тросы, провода, канаты), покрытые гололедом, допускается принимать на высоте расположения их приведенного центра тяжести (см. 2.5.48).

Рис. 2.5.4. Карта районирования территории Украины по характеристическим значениям давления ветра при гололеде

Таблица 2.5.10

Высота над поверхностью земли h, м
Коэффициент kg	0,80	1,00	1,15	1,30	1,4	1,45	1,60	1,75
Примечание. Промежуточные значения величин определяют путем линейной интерполяции.

Коэффициент надежности действия ветра на провод, покрытый гололедом, γ_fm определяют в зависимости от заданного периода средней повторяемости Т (табл. 2.5.12).

Характеристическое значение нагрузки от действия ветра Q₀, Н/м, на провод диаметром 10 мм, покрытый гололедом, для равнинной местности на высоте 10 м над поверхностью земли определяют по карте территориального районирования (рис. 2.5.5).

Таблица 2.5.11

Диаметр провода, троса или каната d, мм
Коэффициент μg	0,90	1,00	1,2	1,35	1,68	2,0
Примечание. Промежуточные значения величин определяют путем линейной интерполяции.

Таблица 2.5.12

Период повторяемости Т, лет
Коэффициент γfm	0,47	0,63	0,72	0,84	0,88	1,00	1,25	1,53

Рис. 2.5.5. Карта районирования территории Украины по характеристической нагрузке давления ветра на провода и тросы диаметром 10 мм, покрытые гололедом

Дата добавления: 2015-08-31