NESC C2 مناطق طوفان با بار باد بالا: کنترل ضخامت دیوار و عمق جاسازی برای قطب های فولادی لوله ای

چالش ساختاری مناطق طوفان برای خطوط انتقال ایالات متحده

جنوب شرقی ایالات متحده، ساحل خلیج فارس و مناطق ساحلی آتلانتیک هر ساله با تهدیدات مستقیم طوفان مواجه می شوند.سرعت باد شدید از طوفان می تواند آسیب های فاجعه بار به قطب های فولادی انتقال ایجاد کند:بار باد بر روی هادی ها و سیم های زمینی به صورت نمایی افزایش می یابد,جسد قطب با لحظات خم شدن متقاطع بزرگ مقاومت می کندوپایه ها هم به نیروی بلند کردن و هم به نیروی سرنگون کردن مبتلا هستند..

رویدادهای فاجعه بار مانند طوفان کاترینا (2005) ، طوفان هاروی (2017) و طوفان ایان (2022) همه منجر به سقوط برج های انتقال گسترده شده است. این رویدادها باعث شده است ایالات متحدهخدمات عمومی و تنظیم کننده ها برای تقویت مستمر استانداردهای طراحی خط انتقال در مناطق مستعد طوفان.

برای ستونهای فولادی لوله ای کوبی 69kV تا 230kV،ضخامت دیوار و عمق ورودیدو پارامتر اصلی هستند که ظرفیت مقاومت باد را تعیین می کنند. این مقاله به طور سیستماتیک الزامات بار و کنترل پارامتر را برای طراحی قطب منطقه طوفان مشخص می کند.بر اساس مقررات NESC و استانداردهای طراحی ASCE/SEI 48-19.

چارچوب الزامات بارگذاری منطقه طوفان NESC

درکد ملی ایمنی برق (NESC، ANSI C2)استاندارد اساسی اجباری برای طراحی خطوط حمل و نقل هوایی در ایالات متحده است NESC کشور را به سه منطقه بارگذاری آب و هوا تقسیم می کند:سنگين,متوسطونوربرای مناطق طوفان، منطقه بارگذاری سبک در درجه اول اعمال می شود:

منبع: NESC جدول 250-1

کل ایالت فلوریدا در منطقه بارگذاری سبک قرار دارد، که نیاز به امکانات هوایی برای طراحیباد 60 مایل در ساعت (9 PSF فشار باد) + دمای 30 ° Fدر مقابل، پنسیلوانیا در منطقه حمل و نقل سنگین است، که نیاز به طراحی برای 0.5 اینچ یخ + باد 40 مایل در ساعت.

قاعده NESC 250C (بار شدید باد)یکی دیگر از الزامات حیاتی برای طراحی مناطق طوفان: ساختارهای بیش از۶۰ فوت (۱۸٫۳ متر)در ارتفاع، همراه با امکانات پشتیبانی آنها باید برای بار های باد شدید بر اساس سرعت باد پایه در شکل NESC 250-2 طراحی شوند (90 تا 170 ميلي متر در 3 ثانيه، بسته به محل).

عوامل بار برای سازه های فولادیتحت NESC درجه B ساخت و ساز به شرح زیر مشخص شده است::

درجه B بالاترین حاشیه ایمنی در NESC را نشان می دهد، که زمانی که قطب ها در حال عبور از بزرگراه های دسترسی محدود، راه آهن ها و راه های آبی قابل حمل هستند، مورد نیاز است..

استاندارد طراحی ساختاری ASCE/SEI 48-19 و محاسبه بار باد

ASCE/SEI 48-19، طراحی سازه های قطب انتقال فولاد، استاندارد طراحی تخصصی است که توسط انجمن مهندسان عمران آمریکا صادر شده است، که یک پایه فنی یکنواخت برای طراحی، جزئیات، ساخت، آزمایش، مونتاژ،و ساخت سازه های فولادی لوله ای مخروط شکل گرفته در سرما.

برای کاربردهای منطقه طوفان، ASCE/SEI 48-19 مستلزم آن است که طراحان ترکیب های بار NESC زیر را در نظر بگیرند:

• قانون NESC 250B (بارگیری منطقه ای): 9 psf فشار باد (بدون یخ) ترکیب استاندارد برای منطقه نور

• قانون NESC 250C (باد شدید): بار های باد شدید بر اساس سرعت باد پایه شکل 250-2، قابل استفاده برای سازه های بالاتر از 60 فوت

• قانون NESC 250D (برف شدید با باد همزمان): دوره بازگشت 100 ساله ترکیب شدید یخ و باد

راهنمای ASCE 74، دستورالعمل بارگذاری ساختاری خطوط انتقال الکتریکیعلاوه بر این، روش های محاسبه بار مبتنی بر قابلیت اطمینان را ارائه می دهد و به عنوان مرجع معتبر برای تجزیه و تحلیل بار باد در مناطق طوفان عمل می کند..

محاسبات مهندسی بار باد: قانون NESC 250C مشخص می کند که فشار باد شدید به شرح زیر محاسبه می شود::

فشار باد = 0.00256 × V2 × kz × GRF × I × Cd × منطقه پیش بینی شده

که V سرعت باد 3 ثانیه ای از شکل 250-2 است (۹۰٫۱۷۰ مایل در ساعت), kz ضریب قرار گرفتن در معرض فشار سرعت است (0.92 1.40) و GRF عامل پاسخ ضربه است.

کنترل پارامتر ضخامت دیوار برای مناطق طوفان

اعلامیه 1724E-224 RUS حداقل ضخامت فلز پایه را برای قطعات برج فولاد گالوانیزه تعیین می کند:

• اعضای اصلی گوشه: ≥3/16 اینچ (4.76 میلی متر)

• سایر اعضاء: ≥1/8 اینچ (3.18 میلی متر)

در مناطق طوفان، طراحان به طور معمولضخامت دیواره کون را افزایش دهیدبرای رسیدگی به حداکثر لحن خط زمین ناشی از ترکیب بار NESC. ضخامت خاص دیوار پشت باید بر اساس لحن خط زمین محاسبه شده از موارد بار NESC تعیین شود.اطمینان از این که نسبت استرس بیش از 1 نباشد.0.

طرح قطب مخروطی: خطوط منطقه طوفان بهتر ازقطب های مخروطیکه ضخامت دیوار و قطر بخش را در امتداد ارتفاع قطب تغییر می دهند، بخش پشت را تقویت می کنند در حالی که سفتی بالایی مناسب را حفظ می کنند.توجه ویژه ای باید به بررسی خم شدن محلی در منطقه جفت شدن داده شود (معمولا طول اتصال ≥24 اینچ/610 میلی متر).

کنترل پارامتر عمق جاسازی برای مناطق طوفان

عمق جاسازی برای قطب های فولادی جاسازی مستقیم یکی دیگر از پارامترهای اصلی در طراحی منطقه طوفان است. بار های بادی متقاطع ناشی از طوفان به طور مستقیم به بخش جاسازی شده منتقل می شوند،که نیاز به عمق کافی برای ایجاد مقاومت زمین جانبی دارد.

اصول طراحی عمق جاسازی:

1. عمق جاسازی را بر اساس حرکت خط زمین تعیین کنید

عمق جاسازی باید به اندازه کافی برای مقاومت در برابر حرکت خط زمین و برش باشد. طراحان باید ترکیبی از بار را بر اساس هر دو قانون NESC 250B (9 psf فشار باد) و قانون 250C (باد شدید) محاسبه کنند.گرفتنارزش پاکتبرای تعیین عمق لازم برای جاسازی.

2. محدوده عمق جاسازی معمولی

برای ستونهای فولادی کوبی 69 kV ≈ 230 kV، عمق عمق معمولی است10٪ ٪15٪برای یک قطب 70 فوت، این معادل تقریبا۷٫۱۰٫۵ فوتاز جاسازی.

3ملاحظات مربوط به وضعیت خاک

محاسبات عمق ورودی باید نوع خاک و ظرفیت برداشت را در نظر بگیرد. خاک نرم یا مناطق پر کردن ممکن است نیازعمق افزایشی بیشتر یا اضافه کردن صفحه های حامل پایهبرای ارائه مقاومت جانبی کافی.

4الزامات خط یخ

اگرچه مناطق طوفان عمدتاً آب و هوای گرمسیری هستند، اما برخی از مناطق (مانند ساحل میانه اقیانوس اطلس) هنوز هم نفوذ یخ های فصلی را تجربه می کنند.زیر خط یخ، یا مواد غیر حساس به یخ (به عنوان مثال، سنگ خرد شده، شن و ماسه / خاردار) باید استفاده شود.

حفاظت از خوردگی گالوانیزه و ملاحظات منطقه طوفان

مناطق طوفان اغلب بامحیط های ساحلی با نمک زیاد، که الزامات سختگیرانه ای را برای حفاظت از خوردگی برای قطب های فولادی وضع می کند:

• استاندارد گالوانیزه:ASTM A123، بادرجه 100 (100μm)ضخامت پوشش توصیه شده برای محیط های ساحلی

• حفاظت اضافی برای بخش جاسازی شده:پوشش بتومینی یا محافظ محافظ گرمابیش از لایه گالوانیزه توصیه می شود

خلاصه پارامترهای کلیدی

نتیجه گیری

طراحی ساختاری قطب های فولادی لوله ای کوبی 69 kV ≈ 230 kV در مناطق طوفان باید به طور دقیق باNESC C2الزامات بارگذاری وASCE/SEI 48-19روش های طراحی ساختاری: از فشار باد منطقه LIGHT 9 psf تا سرعت باد شدید تا 170 مایل در ساعت در شکل 250-2، از یک عامل بار باد 250 به حداقل آستانه ضخامت دیوار 3/16 اینچ، و از 10٪ تا 15٪ الزامات عمق ورودی ٪ هر پارامتر به طور مستقیم بر ایمنی ساختاری در شرایط طوفان تأثیر می گذارد.

برای تامین کنندگان برنامه ریزی برای شرکت در مناقصه پروژه انتقال در جنوب شرقی ایالات متحده، ساحل خلیج فارس، یا مناطق ساحلی آتلانتیک، به صراحت مشخصمطابق با NESC Light Loading District,طراحی باد شدید طبق قانون NESC 250C,طراحی ASCE/SEI 48-19، و یک جدول کامل از پارامترهای ضخامت دیوار و عمق جاسازی در پیشنهادات فنی پایه ای برای ایجاد اعتبار فنی است.

• شرکت:شرکت یونیت ساختاری فلزی فوتاو
• وب سایت رسمی: http://www.metalpowerpole.com
• واتساپ:0086-13812516912،13665163520
• ایمیل:li@fu-tao.com٬فروش2@futaogroup.com