Рис. 2.3. К расчету усилий в поясах грани стойки при воздействии горизонтальной силы.
Рис. 2.4. Определение усилий в раскосах грани стойки с треугольной решеткой при воздействии горизонтальной силы.
Стальные опоры.
Стальные опоры (порталы) ОРУ проектируются, как правило, в виде пространственных решетчатых стоек и траверс из уголков, соединяемых на сварке или на болтах.
I После определения изгибающих моментов М, поперечных сил Q, нормальных сил N и крутящих моментов Мкр, действующих на опору в целом, производится определение усилий в элементах решетчатых опор с использованием способов статики стержневых систем.
Пространственные конструкции опор с параллельными гранями или с гранями, тангенс угла наклона которых к оси конструкции составляет не более 0,2, рассчитываются путем разложения их на плоские грани. Усилия в элементах стоек опор, представляющих собой консоли, определяются по приводимым ниже формулам.
Определение усилий в стержнях граней. Усилия в поясах для сечения m-m (рис. 2.3)
Усилия в раскосах (рис. 2.4) определяются по методу моментных точек (способу Риттера):
где MR — момент внешних сил относительно моментной точки R; r — плечо элемента Dm относительно той же точки.
Подбор сечений элементов центрально-сжатых, центрально-растянутых (одиночных и составных), элементов, подверженных действию осевой силы с изгибом (сжато-изогнутых и растянуто-изогнутых) по прочности и устойчивости; расчет и конструирование соединений элементов (сварных и болтовых) производятся по методике и формулам, приведенным в нормативных документах, отражающих специфику проектирования опор ОРУ. Там же даны рекомендации по оцинковке конструкции методом горячего цинкования, содержатся сведения о сталях и метизах, применяемых для опор ОРУ, марках электродов для сварных конструкций, расчетные характеристики сталей и их соединений, коэффициенты условий работы различных элементов решетки, физические характеристики материалов. Приведены также расчетные длины элементов, предельные гибкости элементов, коэффициенты продольного изгиба φ для различных сталей и другие сведения.
Железобетонные опоры.
К ним относятся все опоры, состоящие полностью из железобетонных элементов (стойки и траверсы), а также опоры, основные элементы которых (стойки молниеотводов и прожекторных мачт или только стойки портальных опор) выполнены из железобетона (комбинированные опоры).
Расчет железобетонных конструкций опор по предельным состояниям первой группы предусматривает расчет на прочность и расчет на устойчивость. Расчет по предельным состояниям второй группы предусматривает расчет на деформации и перемещения (прогибы, углы поворота, крены) и расчет по образованию и раскрытию трещин.
Железобетонные элементы проверяются на усилия, полученные из статического расчета. Проверка осуществляется путем сравнения этих усилий с предельными усилиями, характеризующими прочность данного элемента в проверяемом сечении.
При расчете на прочность свободностоящих опор усилия в их элементах должны определяться с учетом деформированного состояния опор, соответствующего стадии предельного состояния.
При действии горизонтальных нагрузок в зависимости от типа закрепления и физико-механических свойств грунта стойка в заделке может поворачиваться. Принято, что для типовых (массовых) опор угол наклона стойки при действии нормативных горизонтальных нагрузок за счет деформации грунта основания не должен превышать 0,01 рад.
При проектировании нетиповых опор для конкретных условий угол наклона не должен превышать 0,02 рад, стойка должна удовлетворять требованиям прочности.
При расчете конструкций по предельным состояниям второй группы трещинообразование и раскрытие трещин проверяются для нагрузок нормального режима.
Расчет по трещинообразованию производится: при действии ветровой нагрузки повторяемостью 1 раз в год и применении в качестве продольной арматуры высокопрочной проволоки и спиральных семипроволочных арматурных канатов;
при действии постоянных и временных длительных нагрузок и при применении арматуры из сталей любых марок.
Расчет по раскрытию трещин производится:
при действии постоянных и временных длительных нагрузок в элементах опор со стержневой арматурой классов от А-Ι до A-V (Ar-V) включительно и с обыкновенной арматурной проволокой классов В-I и Bp-Ι; раскрытие в агрессивных средах не должно превышать 0,1 мм, в неагрессивных или в агрессивных средах, но с арматурой со специальным антикоррозионным покрытием — 0,2 мм; при действии постоянных и временных длительных нагрузок в элементах опор со стержневой арматурой классов Αr-VI и выше, с высокопрочной проволокой классов B-II и Вр-II и арматурными канатами при диаметре проволоки 4 мм и более раскрытие трещин не допускается.
Расчет по образованию и раскрытию трещин элементов железобетонных опор и конструкций фундаментов прямоугольной, двутавровой и других форм сечений (кроме кольцевого) производится в соответствии с руководством по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона.
Методика расчета железобетонных элементов кольцевого сечения, отражающая специфические особенности проектирования конструкции опор и фундаментов ВЛ и ОРУ подстанции, сведения о материалах (бетон и арматура), их нормативные и расчетные характеристики, методика расчета по прочности, трещинообразованию и раскрытию трещин для сжатых, изгибаемых, внецентренно-сжатых, внецентренно-растянутых элементов кольцевого и прямоугольного сечения даны в ведомственных нормативах.
Опоры под оборудование.
В понятие оборудование включены все виды коммутационной аппаратуры, устанавливаемой на ОРУ: выключатели воздушные и масляные, разъединители опорные и подвесные, трансформаторы тока, напряжения, конденсаторы связи, разрядники, опорные изоляторы и др.
Основными конструктивными элементами для установки оборудования служат железобетонные стойки типа УСО или сваи типа УСВ (см. разд. 4 настоящего справочника). Стойки заделываются либо в сверленый котлован, либо в сборный фундамент стаканного типа. Под то или иное оборудование может быть установлена одна или несколько стоек или свай (рис. 2.5).
Методика расчета стоек под оборудование аналогична методике расчета железобетонных опор под ошиновку и выполняется на основе технологического задания с указанием нормативных и расчетных нагрузок, включающих нагрузки от массы оборудования и ветровой нагрузки на него, от спусков гибкой ошиновки или жестких шин, тяжения ошиновки, токов короткого замыкания, нагрузки при включении-отключении аппаратов и др.
Практикуется применение поверхностных фундаментов под оборудование, когда на спланированную поверхность, на слой щебня, укладываются железобетонные балки, а к ним крепится металлоконструкция опоры.
Фундаменты опор под ошиновку. Конструкции фундаментов выбираются в соответствии с типом опоры, действующей на фундамент нагрузкой и характеристиками грунта основания. Стальные опоры башенного типа имеют, как правило, отдельные фундаменты под каждый пояс опоры.
По установившейся практике типовыми решениями для фундаментов под широкобазые и узкобазые стальные опоры ОРУ подстанции являются:
фундаменты из грибовидных подножников, анкерные плиты под оттяжки, подкладные плиты и ригели;
фундаменты из призматических свай.
В разд. 4 настоящего справочника приведена номенклатура типовых сборных железобетонных элементов, применяемых в качестве фундаментов под опоры ОРУ (порталы ошиновки, прожекторные мачты и молниеотводы).
Рис. 2.5. Установка стоек под оборудование.
а — в сверленый котлован; б — в отрытый котлован; 1 — стойка призматическая; 2 — щебеночная подготовка; 3 — заполнение пазух грунтом; 4 — бетонирование низа стоек; 5 — песчано-гравийная смесь; 6 — противопучинистое обертывание стоек рубероидом или полиэтиленовой пленкой; 7 — сборный фундамент стаканного типа; 8 — ригель.
Основания фундаментов рассчитываются по методу предельных состояний на вырывание, сжатие и действие горизонтальных сил.
Расчет типовых фундаментов произведен для нагрузок от типовых опор (порталов) из условия заделки их в сухих и обводненных грунтах с уровнем грунтовых вод на 1,0 м ниже отметки планировки земли в месте установки фундамента.
