Qüvvə qüllələrinin yükdaşıma tutumu tələbi nədir?

Güc Qüllələrinə Təsir Edən Əsas Struktur Yükləri

Qravitasiya yükləri: Keçirici telin çəkisi, avadanlıq və qüllənin öz çəkisi

Ötürülmə qüllələrinə təsir edən qravitasiya və ya ölü yükler keçiricilərin, izolyatorların, müxtəlif avadanlıq komponentlərinin çəkisi ilə yanaşı, özü qüllənin çəkisini də əhatə edir. Bu sabit aşağı istiqamətli qüvvələr adətən bu qurğular üçün mühəndislərin normal iş yükü kimi qiymətləndirdiyi yüklərin təxminən 60–70 faizini təşkil edir. İlkin dizayn işləri zamanı faktiki çəkilərin və material xüsusiyyətlərinin düzgün müəyyənləşdirilməsi çox vacibdir, çünki burada etdiyiniz səhvlər gələcəkdə materialların yavaş-yavaş əyilməsinə, fondamentlərin oturmasına və ya komponentlərin gözləniləndən tez aşınmasına səbəb ola bilər. Dizaynerlər bu əsas çəkiləri az qiymətləndirdikdə, xüsusilə hava şəraiti ilə əlaqəli yüklər də qarışdıqda, sonradan ciddi problemlər yaranır.

Yan yüklər: Külək təzyiqi, dinamik külək püskürmələri və vorteks ayrılması təsirləri

Güclü küləklər qüllələrə və onların dəstək kablolarına əhəmiyyətli tərəfi təzyiq göstərir. Qəfil külək növbələri gözlənilməz təzyiq zirvələri yarada bilər və küləyin struktur elementlərinin ətrafında axması "vorteks ayrılması" adı verilən bir hadisə yaradır. Bu tezlikdə dəyişən nümunə faktiki olaraq strukturları onların təbii tezliklərində titrədər, nəticədə təkrarlanan gərginlik dövrləri səbəbindən çatlar əmələ gəlir. ASCE 7-22 standartları tərəfindən müəyyən edilən tələblərə görə, güclü külək şəraitinə meylli bölgələrdə tikiləcək hər hansı bir layihə 50 illik fırtına şəraitinə davam gətirməlidir. Çapraz bərkidilmə yalnız yaxşı bir tədbir kimi əlavə edilən əlavə xüsusiyyət deyil, düzgün yük paylanması üçün mütləq vacibdir. Bu çapraz dəstəklər olmadan kontrolsuz külək qüvvələri birləşmələri çox daha sürətli aşındırar və nəticədə bütün strukturun sabitliyini zəiflədər.

Ekoloji gücləndirmə: buz yığılması və onun qeyri-xətti yük gücləndirilməsi

Elektrik xətlərində buz birikdikdə adi qravitasiya qüvvələri və külək təzyiqi ciddi problemlərə çevrilir ki, bunların hesablanması sadə deyil. Keçirici ətrafında yalnız 1 sm buz qatı onun çəkisini metrə düşən təxminən 15 kiloqram artırarkən, küləyin təsir etdiyi səth sahəsini təxminən 30 faiz artırır. Bu birləşmə müəyyən qış fırtınası şəraitində xəttin mexaniki olaraq idarə etməli olduğu yükü üç dəfə artıra bilər. Vəziyyəti daha da pisləşdirən şey, buzun xəttin müxtəlif hissələrində bərabərsiz şəkildə yığılmasıdır. Bu, əksər standart dizaynların davam gətirmək üçün nəzərdə tutulmadığı burulma qüvvələri və əyilmə gərginlikləri yaradır. Gələcəyə baxdıqda, NOAA-nın ən son iqlim proqnozlarına görə, 2040-cı ilə qədər böyük buz fırtınalarının və 4-cü kateqoriyalı hurrikanların sayı 30 faiz artacaq. Bu tendensiyalar nəzərə alınmaqla, mühəndislər regional təhlükəsizlik əmsallarını artıq isteğe bağlı əlavələr kimi görməməli, elektrik şəbəkələrimizin bu getdikcə daha ekstrem iqlim hadisələri zamanı etibarlı qalması üçün onları birbaşa layihələrində nəzərdə tutmalıdırlar.

Güc Qüllələri üçün Təhlükəsizlik Marjları və Tənzimləyici Yükdaşıma Standartları

ASCE 7-22 və NESC 2023 tələbləri: 1,5× ilə 2,5× nominal yük faktorları

ASCE 7-22 standartı və daha yeni NESC 2023 qaydaları, modelləşdirmədəki qeyri-müəyyənlikləri, materiallardakı dəyişkənlikləri və mütləq olaraq mövcud olan tikinti toleranslarını nəzərə almağa kömək edən tələb olunan təhlükəsizlik paylarını müəyyən edir. Bu qaydalara görə, mühəndislər yük birləşmələrini vəziyyətə görə müxtəlif əmsallarla vurmalıdırlar. Adi ölü yük və yaşayış yükü birləşmələri təxminən 1,5 dəfə artırılır, halbuki külək və buzla əlaqəli ekstremal hallarda bu artırma 2,5 dəfəyə qədər çata bilər. Bəzi xüsusi vacib layihələndirmə vəziyyətlərinə keçid edək: keçiricilərə təsir edən maksimum külək təzyiqinin hesablanması, müəyyən zonalar üçün NESC Cədvəl 250-1-ə əsasən buz yığılmasının müəyyənləşdirilməsi və bir neçə ekstremal şərait eyni anda baş verdikdə birləşmiş qravitasiya qüvvələri ilə işləmək. Nümunə olaraq, kafes qüllələri göstərilə bilər. Normal keçirici gərginliyini 200 kN təşkil edən qüllənin, bütün təhlükəsizlik əmsalları tətbiq edildikdən sonra 300–500 kN aralığında gərginliyə davam gətirməsi tələb olunur. Bu daxil edilmiş redundans (artıqlıq) struktur bütövlüyünü təmin etməyə kömək edir və eyni zamanda əksər layihələr üçün xərcləri məqsədyönlü səviyyədə saxlayır.

İqlimə davamlılıq mövzusunda müzakirə: Güclənən külək/ buz hadisələri fonunda minimal təhlükəsizlik marjlarının yenidən qiymətləndirilməsi

Son zamanlarda daha tez-tez və daha güclü birləşik hava hadisələri müşahidə edirik, xüsusilə də külək və buzun birləşdiyi hallarda. Köhnə təhlükəsizlik əmsalları artıq iş görmür. Bu ənənəvi 1,5 dəfə çoxaltma əmsalları, belə ki, incə buz təbəqələri belə güclü küləklərlə qarşılaşdıqda vəziyyətin nə qədər idarədən çıxa biləcəyini tamamilə nəzərə almır. Bəzi hallarda yük ölçmələrinin gözləniləndən üç dəfə arttığını müşahidə etmişik. Edison Elektrik İnstitutu kimi qruplarla yanaşı NIST-in Şəbəkə Davamlılığı mütəxəssisləri iqlim zəifliyini nəzərə alan yeni çoxaltma əmsalları tətbiq etmək üçün çalışırlar. Onlar bu dəyişikliklərin xüsusilə daha yüksək riskli bölgələrdə, məsələn, Orta Qərb buz qurşağı və ya qasırğaların tez-tez baş verdiyi Gulf Sahili kimi yerlərdə tətbiq edilməsini istəyirlər. ASCE 7 standartlarının lokal iqlim məlumatlarını daxil edərək yenilənməsi planlaşdırılır ki, tarixi məlumatlar artan təhlükələri göstərdiyi yerlərdə minimum tələblər cari səviyyələrin 2 dəfəsindən yuxarı olsun. Bu yanaşma pulu ağıllı şəkildə xərcləmək və eyni zamanda mövcud olan riskləri azaltmaq arasında optimal balans tapmağa çalışır.

Ekstrem və qeyri-müvazinətli pozulma ssenarilərində yükdaşıma qabiliyyəti

Keçiricinin qırılması: Ani yükdən azad olma və qeyri-simmetrik gərginlik yenidən paylanması

Keçiricilər metal yorulması, qalqalama titrəşmələri və ya güclü fırtınalar nəticəsində meydana gələn zədələr kimi səbəblərdən dolayı sıradan çıxdıqda, sistemdə anidən gərginlik itirilməsi baş verir. Bu itirmələr qonşu açıqlıqlara və dayaq qüllələrinə ötürülən tarazsızlıqlar yaradır. Nə olur? Əlavə gərginlik sıxılmış hissələrdə burulma və ya ankraj boltlarının sınıb-qırılmasına səbəb ola bilən struktur problemlərinə gətirib çıxarır. Mühəndislər indi bu gözlənilməz yükləri daha yaxşı idarə edə biləcək xüsusi xüsusiyyətlərə malik qüllələr inşa edirlər. Onlar yükün strukturlar üzrə necə yayıldığını təhlil etmək üçün irəli səviyyəli üsullardan istifadə edirlər və bir keçirici pozulsa belə, hər şeyin sabit qalmasını təmin etmək üçün ehtiyat dəstək sistemləri daxil edirlər. Sahə testlərinə görə, dinamik yükləməyə görə ən son NESC Əlavə B standartlarına uyğun inşa edilmiş qüllələr zəncirvari qırılmaları statik dizayn yanaşmalarına nisbətən təxminən iki dəfə azaldıb.

Tarazsız buz yüklənməsi: Simmetriyasızlıqdan yaranan burulma, əyilmə və tədricən çökmə riski

Buz qüllə və ya keçirici dəstədə bərabərsiz şəkildə yığıldıqda, bu, standart dizaynların nəzərdə tutduğu səviyyədən çox ciddi burulma qüvvələri və mərkəzdən kənar əyilmələr yaradır. Belə qeyri-bərabərlik, xüsusilə metal hissələr zamanla korroziyaya uğramış və ya kritik birləşmə nöqtələrini zəiflətdiyi üçün əvvəlki zədələr almışdırsa, köhnəlik infrastruktur sistemlərində müşahidə edilən tədrici çökmələrin əksəriyyətini yaradır. Bu problemi həll etmək üçün mühəndislər yalnız materialların möhkəmliyinə deyil, həm də onların pozulmadan əyilə bilmə qabiliyyətinə və burulma qüvvələrinə davamlılığına diqqət yetirməlidirlər. Həqiqi dünya da çox şey öyrədir — məsələn, 2021-ci ildə Texasda baş verən böyük donma hadisəsinə baxaq. Bütün tərəflərində düzgün diaqonal bərkitmələr olan və keçiricilərinin rüzgarın təsir etdiyi tərəfində 2 santimetrdən artıq buz yığılmasına baxmayaraq, qırılmadan uzana bilən poladla hazırlanmış qüllələr mükəmməl şəkildə dayanmışdır.

Qüllənin optimal yükdaşıma performansı üçün struktural bərkitmə və fundament dizaynı

Bərkitmə sistemləri: Burkulma, burulma və yanalma qarşısında diaqonal səmərəlilik

Diaqonal bərkitmə, yan qüvvələri və burulma hərəkətlərini düz xəttli qüvvələrə çevirmək üçün üçbucaqlardan istifadə edir; bu da materialların daha yaxşı işləməsini təmin edir və çoxlu əyilməni qarşısını alır. Sıxılma elementləri ilə işlədikdə, yaxşı bucaq yerləşdirilməsi onların yalnız effektiv uzunluqlarını qısaltmaqla təzyiq altında burulmasını maneə törədir. Külək və ya bərabərsiz buz yığılmasından yaranan burulma qüvvələrinə qarşı müharibə aparmaq üçün mühəndislər tez-tez rotasiyaya müqavimət göstərə bilən güclü çərçivə strukturları yaratmaq üçün düz bucaq altında çarpaz bərkitmə quraşdırırlar. Bu dəstəklərin yerləşdirildiyi dəqiq bucaqların hesablanması diqqətlə aparılmalıdır ki, onlar binanı hərəkət zamanı sabit saxlasın, lakin eyni zamanda temperatur dəyişiklikləri zamanı normal genişlənməyə imkan versin. Peşəkar jurnallarda dərc olunan tədqiqatlar göstərir ki, keyfiyyətli bərkitmə sistemləri belə dəstək olmadan inşa edilən binalara nisbətən yükləmə tutumunu təxminən 40 faiz artırmağa qadir olur. Bu cür gücləndirmə yeni tikinti aparmaq və ya mövcud strukturları modernləşdirmək üçün hər iki halda ən yüksək dəyər variantlarından biri olaraq qalır.

Fundament həlləri: Devrilməyə və torpaqda dayanma tələblərinə uyğun olaraq, qazılı şaftlar və yayılmış paltarlar

İstifadə olunan fondun növü qurğunun devrilmə, qaldırılma və bərabərsiz çöküb-yerləşmə kimi qüvvələrə qarşı durub-durma qabiliyyətini müəyyən edir. Delikli şaftlar, başqa adı ilə kaisonlar, əsaslı torpaq təbəqələrinə təxminən 15–30 metr dərinliyə enir. Bu fondlar, yan səthlərindəki sürtünmədən və alt hissədəki dayanacaqdan istifadə etməklə, bir-birinə yapışan torpaqlarda və güclü küləkli sahələrdə xüsusi effektivlik göstərir. Onlar qaldırılma və devrilməyə qarşı daha yaxşı müqavimət təmin edir və digər variantlara nisbətən ümumi olaraq daha az betonla kifayətlənir. Yayılmış paltarlar (spread footings) isə fərqli şəkildə işləyir. Onların, həqiqi qurğu oturacağından adətən dörd dəfədən səkkiz dəfəyə qədər böyük olan geniş bir oturma sahəsinə ehtiyacı var. Bu fondlar, torpağın əhəmiyyətli yükü çökmədən daşa biləcəyi sıxılmış qumlu və çınqılly torpaqlarda yerləşdirildikdə ən yaxşı nəticəni verir. Amma bunun mənfi cəhəti nədir? Delikli şaftlarla təmin edilən eyni sabitlik səviyyəsini zəlzələ zamanı və ya torpaq nəmli olduqda əldə etmək üçün yayılmış paltarlar təxminən 60 faiz artıq betona ehtiyac duyur. Lakin hər hansı bir qərar qəbul etməzdən əvvəl, torpağın altında nə olduğuna dair ətraflı məlumatları düzgün geoloji testlər vasitəsilə əldə etmək mütləq zəruridir. Qurğuların praktikada uğursuzluğa uğramasına səbəb olan əksər problemlər, real sahə şəraitinin deyil, sürətli qaydalara əsaslanan fond seçimi ilə bağlıdır.

SSS

Güc qüllələrindəki qravitasiya yükü nədir?

Qravitasiya yükü naqillərin, izolyatorların, avadanlıq komponentlərinin və özü qüllənin çəkisini əhatə edir və normal iş yükünün təxminən 60–70 faizini təşkil edir.

Niyə qüllə dizaynında yan yüklərə diqqət yetirmək vacibdir?

Küləkdən yaranan yan yüklər strukturların vaxt keçdikcə titrəməsinə və çatlamasına səbəb ola bilər. Çapraz bərkidilmə bu qüvvələri paylayaraq sabitliyi saxlamağa kömək edir.

Buz birikməsi güc qüllələri üçün necə təsir göstərir?

Buz birikməsi çəkini və səth sahəsini artırır; bu da fırtınalar zamanı mexaniki gərginliyi gücləndirir və daha ciddi burulma və əyilməyə səbəb ola bilər.

Güc qüllələri üçün təhlükəsizlik standartları hansılardır?

ASCE 7-22 və NESC 2023 külək və buz kimi qeyri-müəyyənliklərə və ekstrem şəraitlərə görə 1,5–2,5 aralığında yük əmsallarını müəyyən edir.