Ի՞նչ է հզորության մատակարարման աշտարակների բեռնվածության կրման պահանջը:

Էլեկտրահաղորդման աշտարակների վրա ազդող հիմնական կառուցվածքային բեռնվածություններ

Գրավիտացիոն բեռնվածություններ՝ հաղորդիչների քաշ, սարքավորումներ և աշտարակի սեփական քաշ

Փոխանցման աշտարակների վրա ազդող գրավիտացիոն (մեռյալ) բեռնվածքները ներառում են օրինակ՝ հաղորդիչների, իզոլյատորների, տարբեր սարքավորումների քաշը, ինչպես նաև ինքնից աշտարակի քաշը: Այս հաստատուն ներքև ուղղված ուժերը սովորաբար կազմում են այդ կառույցների նորմալ շահագործման ժամանակ ինժեներների կողմից հաշվի առնվող բեռնվածքի 60–70 %-ը: Սկզբնական նախագծման փուլում ճշգրիտ որոշել իրական քաշերն ու նյութերի հատկությունները շատ կարևոր է, քանի որ այստեղ սխալները կարող են հետագայում առաջացնել խնդիրներ, ինչպես օրինակ՝ նյութերի աստիճանաբար կորացում, հիմքերի խորտակում կամ մասերի ավելի արագ մաշվելը: Երբ նախագծողները սխալմամբ փոքրացնում են այս հիմնարար քաշերը, դա հետագայում լուրջ խնդիրներ է առաջացնում, հատկապես երբ միաժամանակ ազդում են եղանակային լրացուցիչ լարվածությունները:

Կողային բեռնվածքներ՝ քամու ճնշում, դինամիկ շարժումներ, վորտեքսային արտանետման էֆեկտներ

Ուժեղ քամիները մեծ կողային ճնշում են գործադրում աշտարակների և դրանց սպառազինող լարերի վրա: Հանկայն բարձրացող քամիները կարող են ստեղծել անսպասելի ճնշման վերահավելուկներ, իսկ քամու հոսանքը, շրջանցելով կառուցվածքային տարրերը, ստեղծում է այսպես կոչված վորթեքսային արտանետում: Այս տատանվող օրինակը իրականում ստիպում է կառուցվածքները տատանվել դրանց բնական հաճախականությամբ, ինչը ժամանակի ընթացքում հանգեցնում է կրկնվող լարվածության ցիկլերի պատճառով ճ crack-երի առաջացմանը: Ըստ ASCE 7-22 ստանդարտներով սահմանված պահանջների՝ բարձր քամիների ենթակա տարածքներում կառուցվող ցանկացած կառուցվածք պետք է դիմանա 50-ամյա փոթորկային պայմաններին: Խաչաձև ամրակայումը ոչ միայն լրացուցիչ առանձնահատկություն է, որը ավելացվել է լավ մտածելու համար, այլ ամբողջովին անհրաժեշտ է ճիշտ բեռնվածքի բաշխման համար: Եթե այս խաչաձև ամրակայումները բացակայում են, ապա անվերահսկելի քամու ուժերը շատ ավելի արագ կհանգեցնեն միացումների մաշվածության և վերջապես կվտանգեն ամբողջ կառուցվածքի կայունությունը:

Շրջակա միջավայրի ամպլիֆիկացիա՝ սառույցի կուտակում և դրա ոչ գծային բեռնվածքի մեծացում

Երբ սառույցը կուտակվում է հզորության գծերի վրա, սովորական ձգողականության ուժերը և քամու ճնշումը վերածվում են լուրջ խնդիրների, որոնց հաշվարկը չի կարելի համարել պարզ։ Կոնդուկտորի շուրջ 1 սանտիմետր սառույցի շերտը նրա քաշին ավելացնում է մոտավորապես 15 կիլոգրամ մեկ մետրում՝ միաժամանակ քամու ազդեցության տակ գտնվող մակերեսի մեծացումը հասցնելով մոտավորապես 30 տոկոսով։ Այս երկու գործոնների համադրումը որոշակի ձմեռային փոթորիկների ժամանակ կարող է եռապատկել գծի մեխանիկական բեռնվածությունը։ Իրավիճակը ավելի վատանում է, երբ սառույցը առաջանում է անհավասարաչափ գծի տարբեր մասերում։ Սա առաջացնում է պտտման ուժեր և ծռման լարվածություններ, որոնց դիմացելու համար ստանդարտ նախագծերի մեծամասնությունը պարզապես չի նախատեսված։ Առաջանող տարիների համար NOAA-ի վերջին կլիմայական մոդելավորումները ցույց են տալիս, որ մինչև 2040 թվականը մենք, ամենայն հավանականությամբ, կդիմանանք խոշոր սառցե փոթորիկների և 4-րդ կատեգորիայի հրաբուխների 30 տոկոսով աճին։ Հաշվի առնելով այս մի tendeնցիաները՝ ինժեներները պետք է վերանայեն տարածաշրջանային անվտանգության գործակիցների վերաբերյալ իրենց մոտեցումը՝ դրանք այլևս չհամարելով ընտրովի լրացուցիչ տարրեր, այլ անմիջապես ներառելով դրանք իրենց նախագծերի մեջ, եթե ցանկանում ենք, որ մեր էլեկտրական ցանցերը մնան հուսալի այս ավելի ու ավելի ծայրահեղ եղանակային երևույթների ժամանակ։

Անվտանգության մեջբերումներ և հզորության աշտարակների համար սահմանված կարգավորիչ բեռնվածության ստանդարտներ

ASCE 7-22 և NESC 2023 պահանջներ՝ 1,5–2,5 անգամ ավելի մեծ նոմինալ բեռնվածության գործակիցներ

ASCE 7-22 ստանդարտը և նորագույն NESC 2023 կանոնակարգերը սահմանում են անհրաժեշտ անվտանգության մարգիններ, որոնք հաշվի են առնում մոդելավորման անորոշությունները, նյութերի փոփոխականությունները և անխուսափելի շինարարական թույլատրելի շեղումները: Այս կոդերի համաձայն՝ ինժեներները պետք է բեռնվածության համադրությունները բազմապատկեն տարբեր գործակիցներով՝ կախված իրավիճակից: Սովորական մեռյալ և ժամանակավոր բեռնվածությունները սովորաբար բազմապատկվում են մոտավորապես 1.5 անգամ, իսկ քամու և սառույցի ներգրավմամբ ծայրահեղ իրավիճակներում այդ բազմապատկման գործակիցը կարող է հասնել 2.5-ի: Որոշ հատկապես կարևոր նախագծային իրավիճակներ ներառում են հաղորդիչների դեմ առավելագույն քամու ճնշման հաշվարկը, սառույցի կուտակման որոշումը՝ հիմնված NESC-ի 250-1 աղյուսակի վրա համապատասխան գոտիների համար, և միաժամանակ տեղի ունեցող մի քանի ծայրահեղ պայմանների դեպքում համատեղված գրավիտացիոն ուժերի հաշվարկը: Վերցնենք օրինակ վանդակավոր աշտարակները: Այն աշտարակը, որը նախագծված է 200 կՆ սովորական հաղորդիչների լարման դիմադրելու համար, իրականում պետք է դիմանա 300–500 կՆ լարման, երբ կիրառվում են բոլոր անվտանգության գործակիցները: Այս ներդրված պար dựականությունը օգնում է երաշխավորել կառուցվածքային ամբողջականությունը՝ միաժամանակ պահպանելով ծախսերը մեծամասնության նախագծերի համար հարմարեցված սահմաններում:

Կլիմայի դիմացկունության վերաբերյալ քննարկում. Հաշվի առնելով քամու և սառույցի երևույթների աճող ինտենսիվությունը՝ վերագնահատել նվազագույն անվտանգության մարգինները

Վերջերս մենք տեսնում ենք ավելի հաճախակի և ինտենսիվ բարդ եղանակային երևույթներ, հատկապես քամու և սառույցի համակցություններ պարունակող դեպքեր: Հին անվտանգության գործոնները այլևս արդյունավետ չեն: Այդ ավանդական 1.5 անգամ բազմապատկիչները լիովին անտեսում են, թե ինչպես են իրերը դուրս գալիս վերահսկողությունից, երբ նույնիսկ սառույցի բարակ շերտերը հանդիպում են ուժեղ քամիների: Մենք իրականում տեսել ենք, որ որոշ դեպքերում բեռի չափումները աճել են սպասվածից երեք անգամ ավելի: Էդիսոնի էլեկտրական ինստիտուտի նման խմբերը, NIST-ի ցանցային դիմադրողականության մասնագետների հետ միասին, պնդում են նոր բազմապատկիչների ստեղծման վրա, որոնք հաշվի են առնում կլիմայական խոցելիությունը: Նրանք ցանկանում են, որ այս փոփոխությունները իրականացվեն հատկապես ավելի բարձր ռիսկի գոտիներում, օրինակ՝ այնպիսի վայրերում, ինչպիսիք են Միջին Արևմուտքի սառցե գոտին կամ Մեքսիկական ծոցի ափը, որտեղ փոթորիկները պարբերաբար հարվածում են: Կան ծրագրեր թարմացնելու ASCE 7 ստանդարտները՝ ներառելով տեղական կլիմայական տվյալները, որպեսզի նրանք կարողանան սահմանել նվազագույն պահանջներ ներկայիս մակարդակից 2 անգամ բարձր, որտեղ պատմությունը ցույց է տալիս աճող վտանգներ: Այս մոտեցումը փորձում է գտնել այդ «քաղցր կետը» գումար իմաստուն ծախսելու և գոյություն ունեցող ռիսկերը իրականում նվազեցնելու միջև:

Բեռնվածության կրման ունակություն ծայրահեղ և անհավասարակշռված ավարտի սցենարներում

Հաղորդիչի խզում՝ սudden բեռնվածության վերացում և ասիմետրիկ լարման վերաբաշխում

Երբ հաղորդիչները ձախողվում են մետաղական հոգնածության, գալոպիրող տատանումների կամ սուր փոթորիկների պատճառով վնասվելու պատճառով, դա հանգեցնում է համակարգում հանկարծակի լարման կորստի: Այդ կորստերը ստեղծում են անհավասարակշռություններ, որոնք փոխանցվում են հարակից բացվածքներին և ստորակայաններին: Ի՞նչ է տեղի ունենում հետո: Լրացուցիչ լարումը կարող է առաջացնել կառուցվածքային խնդիրներ, օրինակ՝ սեղմված մասերում ճկվելու երևույթ կամ ամրակայման մուտքերի կոտրվելը դրանց ճեղքման սահմանից վեր: Ինժեներները այժմ կառուցում են աշտարակներ՝ հատուկ հատկանիշներով, որոնք օգնում են դրանց ավելի լավ դիմել այս անսպասելի ուժերին: Նրանք օգտագործում են զարգացած մեթոդներ՝ վերլուծելու բեռնվածքների տեղափոխումը կառուցվածքներով և ներառում են պահեստային աջակցող համակարգեր՝ ապահովելու ամենայն կայունությունը, նույնիսկ եթե մեկ հաղորդիչ կոտրվի: Դաշտային փորձարկումների համաձայն՝ դինամիկ բեռնվածքի վերաբերյալ վերջին NESC Հավելված B-ի ստանդարտներին համապատասխան կառուցված աշտարակները շղթայային ձախողումների քանակը երեք անգամ նվազեցրել են համեմատած հին՝ ստատիկ նախագծման մոտեցումների հետ:

Անհավասարակշռված սառույցի բեռնվածք՝ ասիմետրիայի պատճառով առաջացած պտտման մոմենտ, ճկում և աստիճանաբար վարակվող կոլապսի վտանգ

Երբ սառույցը անհավասարապես կուտակվում է աշտարակի կամ հաղորդիչների վրա, այն ստեղծում է պտտվող ուժեր և կենտրոնից շեղված ծռումներ, որոնք զգալիորեն գերազանցում են ստանդարտ նախագծերում նախատեսված արժեքները: Այս տեսակի անհավասարակշռությունը իրականում առաջացնում է հիմնականում աստիճանաբար փլուզվող կառույցները հին ենթակառուցվածքային համակարգերում, հատկապես այն դեպքում, երբ մետաղական մասերը ժամանակի ընթացքում կոռոզիայի են ենթարկվել կամ նախկինում վնասվել են՝ թուլացնելով կրիտիկական միացման կետերը: Այս խնդիրը լուծելու համար ինժեներները պետք է կենտրոնանան ոչ միայն նյութերի ամրության, այլև դրանց ճկունության (կոտրվելուց առանց ծռվելու կարողության) և պտտվող ուժերին դիմադրելու ունակության վրա: Իրական աշխարհը նույնպես շատ բան է սովորեցնում՝ օրինակ՝ 2021 թվականին Տեխասում տեղի ունեցած մեծ սառցակալման ժամանակ տեղի ունեցած իրադարձությունները: Այն աշտարակները, որոնք սահմանափակված էին ճիշտ անկյունագծային ամրակայմամբ բոլոր կողմերից և պատրաստված էին ճկուն, այլ ոչ թե կոտրվող պողպատից, ամբողջովին դիմացել են բեռնվածության՝ նույնիսկ այն դեպքում, երբ հաղորդիչների քամու կողմում սառույցի շերտի հաստությունը գերազանցել էր 2 սմ-ը:

Կառուցվածքային ամրապնակում և հիմքի նախագծում՝ աշտարակի բեռնվածության կրման օպտիմալ ցուցանիշների համար

Ամրացման համակարգեր. Անկյունագծային արդյունավետությունը ճկման, պտտման և շեղման դեմ դիմադրելիս

Անկյունագծային ամրացումը եռանկյունների օգտագործման միջոցով կողմնային ուժերն ու պտտման շարժումները վերափոխում է ուղիղ գծի ուժերի, ինչը նյութերի ավելի արդյունավետ աշխատանքի հնարավորություն է տալիս՝ միաժամանակ սահմանափակելով դրանց չափազանց մեծ ճկումը: Սեղմման տակ գտնվող տարրերի դեպքում ճիշտ անկյունների տեղադրումը կանխում է դրանց ճկումը ճնշման տակ՝ պարզապես կրճատելով դրանց արդյունավետ երկարությունը: Քամու կամ անհավասար սառույցի կուտակման պատճառով առաջացած պտտման դեմ պայքարելու համար ճարտարագետները հաճախ տեղադրում են ուղղահայաց խաչաձև ամրացումներ, որոնք ստեղծում են ամուր շրջանակային կառուցվածքներ՝ պտտմանը դիմակայելու ունակ: Այս ամրացումների տեղադրման ճշգրիտ անկյունները պետք է հաշվարկվեն հատուկ ուշադրությամբ, որպեսզի շենքերը կայուն մնան շարժման ժամանակ, սակայն թույլ տան նորմալ ընդլայնում ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում: Մասնագիտական ամսագրերում հրապարակված ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ բարորակ ամրացման համակարգերը կարող են մոտավորապես 40 տոկոսով մեծացնել բեռնվածության կրման ունակությունը՝ համեմատած նման ամրացումներ չունեցող շենքերի հետ: Նման ամրացումը մնում է ամենաարժեքավոր տարբերակներից մեկը՝ անկախ նոր կառույցի կառուցման կամ գոյություն ունեցող կառույցների վերակառուցման անհրաժեշտությունից:

Հիմքի լուծումներ. Պտտվող և հողի կրող պահանջների համար բուրգաձև հիմքեր ընդդեմ տարածված հիմքերի

Հիմքի տեսակը որոշում է, թե արդյոք աշտարակը կարող է դիմանալ բարձրացման, թեքվելու և անհավասար նստելու նման ուժերին: Պտտվող խորշերը, որոնք հայտնի են նաև որպես կեյսոններ, մոտավորապես 15–30 մետր խորությամբ մտնում են պինդ գետնաշերտերի մեջ: Դրանք հատկապես լավ են աշխատում միացված հողերում և ուժեղ քամի ունեցող տարածքներում, քանի որ օգտագործում են ինչպես իրենց կողմերի երկայնքով առաջացող շփման, այնպես էլ ստորին մասում առաջացող հենարանի ուժը: Դրանք ավելի լավ են դիմանում բարձրացման կամ թեքվելու ուժերին՝ ընդհանուր առմամբ ավելի քիչ բետոն օգտագործելով, քան այլ տարբերակները: Տարածված հիմքերը աշխատում են այլ կերպ: Դրանք պահանջում են լայն հիմքի մակերես, որը սովորաբար 4–8 անգամ մեծ է աշտարակի իրական հիմքի մակերեսից: Դրանք լավագույնս են աշխատում սեղմված ավազոտ կամ գրավելյան հողերում, որտեղ գետինը կարող է դիմանալ մեծ ծանրության՝ առանց նստելու: Մինուս կողմը ինչ է՞. Երկրաշարժի ժամանակ կամ հողի խոնավանալու դեպքում պտտվող խորշերի նման կայունություն ապահովելու համար տարածված հիմքերը պահանջում են մոտավորապես 60 %-ով ավելի շատ բետոն: Սակայն ցանկացած որոշում կայացնելուց առաջ անհրաժեշտ է ստանալ մանրամասն տեղեկություն գետնի ներքևում իրականում ինչ կա, ինչը հնարավոր է միայն ճիշտ երկրաբանական հետազոտությունների միջոցով: Հիմքերի ընտրությունը հիմնել արագ կանոնների վրա՝ առանց հաշվի առնելու իրական տեղամասի պայմանները, հանգեցնում է այն խնդիրներին, որոնք մենք հաճախ ենք դիտում աշտարակների վարակվելու դեպքում:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ի՞նչ են գրավիտացիոն բեռնվածությունները հզորության մայրուկների վրա:

Գրավիտացիոն բեռնվածությունները ներառում են հաղորդիչների, մեկուսիչների, սարքավորումների և ինքնից մայրուկի քաշը՝ կազմելով սովորական շահագործման բեռնվածության մոտավորապես 60–70 տոկոսը:

Ինչու՞ է կարևոր հաշվի առնել կողային բեռնվածությունները մայրուկների նախագծման ժամանակ:

Քամու կողային բեռնվածությունները կարող են առաջացնել կառուցվածքների տատանումներ և ժամանակի ընթացքում ճեղքվածքներ: Խաչաձև ամրակայումը օգնում է այդ ուժերը բաշխել՝ կայունությունը պահպանելու համար:

Ինչպե՞ս է սառցի կուտակումը ազդում հզորության մայրուկների վրա:

Սառցի կուտակումը մեծացնում է քաշը և մակերեսային մակերեսը, որը մեծացնում է մեխանիկական լարվածությունը փոթորիկների ժամանակ և կարող է հանգեցնել ավելի ծանր պտտման և ծռման:

Ի՞նչ են հզորության մայրուկների անվտանգության ստանդարտները:

ASCE 7-22 և NESC 2023 ստանդարտները սահմանում են 1,5–2,5 բեռնվածության գործակիցներ՝ հաշվի առնելու անորոշությունները և քամու, սառցի նման ծայրահեղ պայմանները: