Нагрузка от давления ветра

Внешние нагрузки на провод

 

Провода воздушных линий испытывают действие механических нагрузок, направленных по вертикали (вес провода и гололед) и по горизонтали (давление ветра), в результате чего в металле проводов возникают напряжения растяжения. На величину последних влияет также и температура окружающего воздуха, что заставляет учитывать ее в расчетах.

На практике считают, что все нагрузки в пролете между двумя опорами распределены равномерно по длине проводов и являются статическими, а отдельных порывов ветра, создающих динамический характер нагрузки, не учитывают, хотя они и возможны.

В расчет механической прочности проводов вводят понятие удельных нагрузок. Это интенсивность погонной нагрузки “q", отнесенная к площади поперечного сечения провода (нити), т.е. это нагрузка, действующая на 1 м провода и приходящаяся на 1 мм² площади поперечного сечения.

где: q - погонная нагрузка на участке нити (провода) длиной 1 м; н/м; н/мм; кг/мм;

F - теоретическая площадь поперечного сечения провода, мм².

Если провод рассматривается как многопроволочный, т.е. состоящий из алюминия Fa и стали Fc, то:

 

F = Fa + Fc

 

Определим удельные нагрузки на провода.

 

Нагрузка от собственного веса

 

g1 ; q1

 

Удельная нагрузка провода от веса провода g₁:

 

 [кг/м*мм²] или

 

где: G₀ - вес одного метра провода, кг;

F - расчетное действительное сечение всего провода, мм²;

q₁ - вес единицы длины провода.

Производим расчет:

Площадь провода в фазе: F_фазы=F×n=805.3×3=2415.9 мм²;

 

 

Диаметр фазы: d_фазы= d×n =37.1×3=111.3 мм;

Вес провода фазы G=G₀×n=2.756×3=8.268 кг/м;

Удельная нагрузка от собственного веса:

 

g1 ; q1

g₁=G₀/F=2.756/805.3=3.42×10^-3 кг/ (м×мм²)

 

Нагрузка от гололеда

 

Считается, что все виды обледенения провода представляют собой цилиндрическую форму. Лед с объёмным весом q₀ = 0.9×10^-3 кг/см³. Стенка льда равномерная, толщиной “c”.

 

Удельная нагрузка от веса льда g2 определяется:

 

g2 = G / F или q₂ = g2 × Fл

 

(G = q, если рассматривается вес единицы длины),

где: G - вес пустотелого цилиндра гололеда, кг;

F - поперечное сечение ледяного покрытия, мм².

Объем гололеда на проводе длиной 1 м:

 

V = (p×10³/4) × [ (d+2c) - d²] = p×c (d+c) ×10³, [мм³]

 

Вес гололеда на проводе:

 

G = V×q₀ = p×c (d+c) ×q₀ = 0.00283c (d+c), [кг]

 

отсюда:

 

g2 = G / F = 0.00283× [c (d+c) /F], [кг/м×мм²]

g₂=G_{вес льда}/F=0,00283× [с× (с+d) /F] =

=0.00283× [22× (22+37.1) /805.3] =4.57×10^-3 кг/ (м×мм²)

 

Нагрузка от веса провода и гололеда

 

Эти нагрузки действуют в одной вертикальной плоскости и поэтому складываются арифметически:

 

g3 = g1+g2 [кг/м×мм²]

g₃=g₁+g₂=8×10^-3 кг/ (м×мм²)

 

Нагрузка от давления ветра

 

Давление ветра, направленного горизонтально под углом 90° к поверхности провода, определяется по формуле:

 

P = a×Cx×Q×S [кг]

 

где: Q = U²/16 - скоростной напор ветра, кг/м²;

U - скорость ветра, м/с;

a - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра по длине пролета, зависящий от скорости ветра или скоростного напора Q;

Cx - аэродинамический коэффициент: при d ³ 20 мм ® Cx = 1.1

d< 20 мм ® Cx = 1.2, а также для всех проводов, покрытых гололедом;

S - площадь диаметрального сечения провода, м².

Давление ветра на 1 м длины провода диаметром d (мм) можно подсчитать по формуле:

 

P = a×Cx×Q× (d/10³) [кг/м]

а удельную нагрузку от ветра на провод, свободный от гололеда, - по формуле:

 

g4 = (a×Cx×Q×d) / (10³×F) [кг/м×мм²]

 

При наличии гололеда, поверхность провода, на которую давит ветер, увеличивается. Удельная нагрузка при этом будет:

g5 = (a×Cx×Q× (d+2c)) / (10³×F) [кг/м×мм²]

 

Удельная нагрузка от давления ветра на провод без гололеда, (согласно таблице 1 текста), т.к. Q=27, то a=1; С_x=1.1

 

g₄=  кг/ (м×мм²)

 

Удельная нагрузка от давления ветра на провод покрытый льдом:

Q=0.25×Q_max=6.75 кг/м², принимаем Q=14кг/м², тогда a=1, c=22 мм

 

g₅=  кг/ (м×мм²)

 

Суммарные нагрузки

 

Для нахождения результирующих нагрузок на провод, вытекающих из условий эксплуатации, надо найти геометрическую сумму действующих на него вертикальных и горизонтальных нагрузок.

 

 

Так, суммарная удельная нагрузка на провод от его собственного веса и давления ветра на провод равна:

 

g₆=  кг/ (м×мм²)

 

Суммарная удельная нагрузка на провод от веса провода, веса гололеда и давления ветра составляет:

 

g₇=  кг/ (м×мм²)

 

Согласно расчетам, режим IIб является самым опасным:

 

g₇=8.18×10^-3 кг/ (м×мм²).