Определение механических нагрузок для расчетных климатических условий

Провода и тросы ВЛ испытывают действие нагрузок – вертикальных (вес провода и гололеда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этих нагрузок в металле проводов возникают растягивающие напряжения. При расчетах на механическую прочность пользуются удельными нагрузками на провода и тросы. Под удельной нагрузкой понимают равномерно распределенную вдоль провода механическую нагрузку, отнесенную к единице длины и поперечного сечения [9]. Как правило, удельные нагрузки выражаются в даН, отнесенных к 1м длины провода и к 1 мм² сечения: , где 1даН = 10 Н 1 кг.

Рис. 4.1. Поперечное сечение провода с гололедом:

d – диаметр провода; b – толщина стенки гололеда

Произведем определение механических нагрузок для расчетных климатических условий:

1. Погонная (единичная) нагрузка от собственного веса провода P₁рис 4.2:

Рис. 4.2

(4.2)

где – вес одного метра провода или троса, кг/м;

‒ ускорение свободного падения тела, м/с².

Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) - :

, (4.3)

где S – фактическое сечение провода или троса, мм².

2. Погонная нагрузка от веса гололеда (рис.4.3) определяется исходя из условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плотностью :

Рис. 4.3

, (4.4)

где b – нормативная толщина стенки гололеда; для района по гололеду ‒ II b=15 мм, табл.2.5.3 [1].

d – диаметр провода или троса, мм;

Удельная нагрузка от веса гололеда :

, (4.5)

Полная вертикальная нагрузка при гололеде определяется как ариф-метическая сумма единичных нагрузок от собственного веса провода и веса гололеда (рис. 4.4):

Рис. 4.4

, (4.6)

Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) и веса гололеда - :

. (4.7)

Рис. 4.5.

4. Погонная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при отсутствии гололеда ‒ (рис. 4.5):

, (4.8)

где – скоростной напор ветра, ; , где ‒ нормативная скорость ветра для заданного района, 29 м/с, табл. 2.5.1 [1].

– коэффициент лобового сопротивления, равный 1,1 – для проводов диаметром 20 мм и более, свободных от гололеда; 1,2 – для всех проводов, покрытых гололедом, и для проводов диаметром меньше 20 мм, свободных от гололеда [1].

Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при отсутствии гололеда ‒ :

, (4.9)

5. Временно действующая горизонтальная нагрузка от давления ветра

на провод, покрытый гололедом (рис. 4.6):

Рис. 4.6

, (4.10)

Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при наличии гололеда ‒ :

, (4.11)

6. Результирующая нагрузка от собственной массы и давления ветра (рис. 4.7):

Рис. 4.7

, (4.12)

(4.13)

Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса) без гололеда ‒ :

(4.13)

7. Результирующая нагрузка от массы провода с гололедом и давления ветра (рис. 4.8):

, (4.14)

Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса), покрытого гололедом ‒ :

Рис. 4.8

(4.15)

Вывод: сравнение нагрузок и показывает, что , поэтому наибольшей нагрузкой является седьмая, то есть и в дальнейших расчетах следует ориентироваться на .