В зависимости от продолжительности действия на конструкции нагрузки подразделяются на постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).
К постоянным нагрузкам, действующим на конструкции воздушных линий электропередачи и порталов открытых распределительных устройств, согласно требований, относятся нагрузки от собственного веса строительных конструкций, проводов, тросов и оборудования ВЛ и ОРУ, от тяжения проводов и тросов при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда.
К кратковременным нагрузкам на электросетевые конструкции относятся нагрузки от давления ветра на конструкции опор и порталов, на провода и тросы, от веса гололедных отложений на проводах и тросах, от дополнительного тяжения проводов и тросов сверх его значения при среднегодовой температуре, от давления воды на опоры и фундаменты в поймах рек и от давления льда, а также нагрузки, возникающие при реконструкции и усилении элементов, замене проводов и тросов.
К особым нагрузкам относятся нагрузки, возникающие при обрыве проводов и тросов, а также при сейсмических воздействиях.
Уточнение действующих нагрузок и воздействий на электросетевые конструкции проводится на основании анализа технической документации, данных ближайших метеостанций и натурного обследования. Фактические нагрузки могут существенно отличаться от проектных как по величине, так и по характеру воздействия. Уточнение нагрузок обычно приводит к выявлению резервов несущей способности, хотя в отдельных случаях (например, нагрузки на провода и тросы от ветра при гололеде) фактическая нагрузка может превышать проектную. Перерасчет эксплуатируемых конструкций выполняется на уточненные нагрузки, максимально приближенные к фактическим.
Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, которые устанавливаются в соответствии с требованиями ПУЭ и СНиП 2.01.07-85.
Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений вследствие изменчивости условий эксплуатации учитывается введением коэффициентов надежности по нагрузке.
В соответствии с нормами собственный вес металлоконструкций определяется по деталировочным чертежам металлических конструкций с учетом контрольных замеров сечений. Если конструкция соответствует проектной документации, коэффициент надежности по нагрузке у1 принимают равным 1. При отсутствии проектной документации собственный вес металлоконструкций определяется по результатам замеров сечений основных деталей. В этом случае коэффициент надежности по нагрузке ур в соответствии со СНиП 2.01.07—85 принимают равным 1,05.
Собственный вес железобетонных конструкций определяется по деталировочным чертежам железобетонных конструкций или каталогам, действующим в период строительства объекта. При отсутствии проектной документации собственный вес железобетонных конструкций определяется по данным замеров сечений и определения плотности бетона. Коэффициент надежности по нагрузке у{ принимают равным 1,1.
В соответствии с ПУЭ для нахождения расчетных нагрузок на конструкции значения нормативных нагрузок следует умножить на коэффициенты надежности по нагрузке y.
Наименование нагрузки
От собственного веса конструкций опор, порталов и фундаментов,
веса проводов, тросов и оборудования.............................................. 1,1 (0,9)*
От веса гололедных отложений на проводах и тросах.......................... 2,0
От веса гололедных отложений на конструкции................................... 1,3
Ветровая нагрузка на конструкции:
при отсутствии гололедных отложений на проводах и тросах . . 1,2
при наличии гололедных отложений на проводах и тросах .... 1,0(1,2)**
Ветровая нагрузка на провода и тросы: ............................................
без гололедных отложений ................................................... 1,2
покрытые гололедными отложениями.................................... 1,4
Горизонтальные нагрузки от тяжения проводов и тросов с гололедными отложениями и без них 1,3
Воздушные линии в процессе эксплуатации подвергаются различным атмосферным нагрузкам и воздействиям, которые зависят от географического положения, времени года, сезона или суток. Интенсивность, повторяемость и продолжительность атмосферных воздействий и нагрузок на разных участках трассы при значительной ее протяженности могут быть неодинаковы. Таким образом, характер работы воздушной линии во многом зависит от климатических особенностей района, в котором она эксплуатируется.
Атмосферные нагрузки и воздействия в зоне обследования определяются на основании карт районирования территории страны по климатическим характеристикам либо по региональным картам с использованием данных фактических наблюдений.
Ветровые и гололедные нагрузки (ветровое давление на конструкцию, провода и тросы, в том числе покрытые гололедом, вес гололеда) определяют согласно требованиям п.п. 2.5.22—2.5.30 ПУЭ и уточняют по данным фактических наблюдений.
"Значение, указанное в скобках, должно приниматься в случае, когда уменьшение вертикальной постоянной нагрузки ухудшает условия работы конструкции (например при расчете анкерных болтов, фундаментов и оснований при выдергивании).
"Значение, указанное в скобках, принимается в случае гололедных отложений на конструкциях опор.
Для уточнения нагрузок на конструкцию необходимо знать следующие характеристики климатического района обследования: максимальные скорость ветра, толщину стенки гололеда и скорость ветра при гололеде.
Указанные характеристики, а также нормативные значения ветрового давления для 10-минутного интервала осреднения, нормативные значения веса гололеда и расчетные температуры воздуха приведены в справочном пособии.
Значение ветрового давления на конструкции, провода и тросы для местности типа А определяется по формуле:
(2)
где 1,32 — коэффициент перехода от ветрового давления при 10-минутном интервале осреднения скорости ветра к давлению при 2-минутном интервале осреднения; v — скорость ветра на уровне Юм над поверхностью земли для различных режимов эксплуатации.
Значения ветрового давления для 2-минутного интервала осреднения скорости ветра может быть получено также умножением значения давления для 10-минутного интервала осреднения на повышающий коэффициент 1,15.
Для получения значения ветрового давления для местностей типа В и С величину ветрового давления для местности типа А необходимо умножить на коэффициенты соответственно 0,7 и 0,4.
Период повторяемости скоростного ветрового напора определяют в зависимости от класса напряжений ВЛ электропередачи (п. 2.5.22 ПУЭ).
Ветровое давление на различных высотах на провода, покрытые гололедом, при известном давлении на высоте 10 м над поверхностью земли, вычисляют с использованием коэффициента к:
Высота над поверхностью земли, м к
5...................................................................................... 0.75
10 ......................................................................................................... 1,00
20 ......................................................................................................... 1,25
40 ......................................................................................................... 1,55
60 ......................................................................................................... 1,75
100........................................................................................................... 2,10
200 ....................................................................................................... 2,60
>350 ................................................................................................... 3,10
Нагрузка на конструкцию от гололедных отложений на проводах и тросах зависит от толщины стенки гололеда и плотности льда. В действующих нормах условно считается, что гололедные образования имеют цилиндрическую форму с плотностью льда 900 кг/м3. Толщина стенки гололеда принимается по существующим региональным картам и уточняется на основании результатов наблюдений гололедных постов ПЭС. За расчетную температуру при вычислении гололедных нагрузок на конструкцию принимается t = -5°С.
Температура воздуха сказывается на работе воздушных линий вследствие прямого влияния на степень натяжения и провисания проводов и тросов. Выбор расчетных температур воздуха (максимальной и минимальной) проводится по климатологическим справочникам и по данным многолетних наблюдений метеорологических станций, расположенных в районе трассы ВЛ или подстанций, с округлением до значений, кратных пяти.
Расчетная среднегодовая температура принимается как среднее арифметическое средних годовых температур каждого года периода наблюдения. Расчетную среднегодовую температуру можно также принимать по составленным региональным картам.
Относительную влажность воздуха, продолжительность увлажнения конструкций определяют в соответствии с ГОСТ 9.039-74*, а также с использованием данных региональных метеорологических служб. Для определения продолжительности увлажнения конструкций устанавливают фактическую продолжительность пребывания видимой пленки влаги на поверхности металла по суммарной продолжительности выпадения дождя, снега с дождем, мокрого снега, изморози, росы, тумана, оттепелей, во время которых снег лежит на конструкции.
Химический состав воздушной среды, физико-механические и физико-химические характеристики грунта устанавливаются по данным специализированных лабораторий.
