Стойка опоры воздушной линии электропередачи
Владельцы патента RU 2450110:
Общество с ограниченной ответственностью "Спецавтоматикасервис" (RU)
Закрытое акционерное общество "Внедренческое научно-производственное общество "РОСЛЭП" (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным несущим конструкциям, и применяется при сооружении воздушных линий электропередачи. Стойка опоры воздушной линии электропередачи выполнена из гнутого металлического профиля, поперечное сечение которого имеет вид половины многогранника, при этом ширина боковых граней последнего уменьшается по высоте, а крайние боковые грани имеют плоские концевые загибы, расположенные в одной плоскости и соединенные между собой элементами решетки, образующими поверхность дополнительной грани. Количество n боковых граней выбрано по установленной зависимости. Технический результат: снижение металлоемкости опор за счет выбора оптимального количества граней, а также упрощение обслуживания опор при эксплуатации без приспособлений или подъемных механизмов за счет выбранной формы и расположения элементов решетки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Техническое решение относится к строительству, а именно к сооружению линий электропередачи, в частности к длинномерным несущим конструкциям, например стойкам опор воздушной линии электропередачи.
Известна мачта, включающая оболочку с поперечным сечением в виде равностороннего многоугольника, выполненную с количеством граней, определенным по установленной зависимости (см. авторское свидетельство СССР №1414956, Е04Н 12/08, опубл. 07.08.1988 г.).
Сечение в виде равностороннего многоугольника имеет равные моменты сопротивления по осям декартовых координат. Но нагрузки на стойки опор вдоль воздушной линии больше нагрузок поперек линии, следовательно, и моменты сопротивления стоек опор вдоль и поперек воздушной линии должны быть разными. Неучет этого обстоятельства в известном решении приводит к завышенной металлоемкости.
Известна также стойка опоры линии электропередачи (см. свидетельство РФ на полезную модель №34192, Е04Н 12/00, опубл. 27.11.2003 г.), выполненная из двух листовых гнутых профилей и имеющая по высоте переменное сечение. Профили соединены между собой, а поперечное сечение имеет форму вытянутого шестиугольника, образованного из двух половин правильного шестиугольника, разделенного посередине его противоположных сторон, которые соединены между собой планками или раскосами. Расстояние в свету между половинами правильного шестиугольника выбирается из условия, что отношения моментов сопротивления сечения составного стержня стойки по осям декартовых координат лежат в пределах 1,2÷2,0.
Конструкция такой стойки линии электропередачи позволяет снизить металлоемкость, однако она сложна в изготовлении.
Наиболее близкой по технической сущности и совокупности технических признаков является длинномерная несущая конструкция типа стойки опоры линии электропередачи, включающая боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение. Поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями смежные боковые грани в форме трапеций, двумя плоскими концевыми загибами листа ребра жесткости в форме параллелограммов, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани в форме равнобокой трапеции несущей конструкции. Ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости (см. патент РФ на изобретение №2083785, Е04Н 12/00, опубл. 10.07.1997 г.).
Недостатком такой длинномерной несущей конструкции является ее увеличенная металлоемкость, так как при заданной толщине металла величина ширины боковой грани ограничена местной устойчивостью. Наличие всего двух боковых граней в этой конструкции приводит к неизбежному увеличению ширины этих граней, а следовательно, и к необходимости увеличения толщины листа металла по местной устойчивости. Кроме того, данная конструкция имеет большую площадь для ветровой нагрузки в силу увеличенной вытянутости данной конструкции вдоль оси воздушной линии, что приводит к увеличению нагрузок на опору, а следовательно, к увеличению металлоемкости опоры.
Технической задачей является снижение металлоемкости опор за счет выбора оптимального количества ее боковых граней.
Дополнительным преимуществом является упрощение обслуживания опор при эксплуатации без приспособлений или подъемных механизмов за счет выбранной формы и расположения распорок.
Поставленная задача достигается тем, что в стойке опоры воздушной линии электропередачи, выполненной из гнутого металлического профиля, поперечное сечение которого имеет вид половины многогранника, при этом ширина боковых граней последнего уменьшается по высоте, а крайние боковые грани имеют плоские концевые загибы, расположенные в одной плоскости и соединенные между собой элементами решетки, образующими поверхность дополнительной грани, согласно техническому решению количество n боковых граней выбрано из условия обеспечения местной устойчивости при минимально возможной толщине t металла по формуле:
,
где Mp - расчетное значение изгибающего момента в нижнем сечении стойки опоры,
- произведение наибольшей условной гибкости 
на эффективность 
использования металла,
W - момент сопротивления нижнего сечения стойки опоры,
S - площадь нижнего сечения стойки опоры,
Е - модуль упругости металла,
Rу - расчетное сопротивление металла.
Известно, что величина стороны hef сечения многогранника по условиям местной устойчивости должна быть не более
Если сторона сечения многогранника превышает эту величину, необходимо увеличивать толщину t металла. Но с точки зрения экономии металла эффективней увеличивать количество сторон многогранника, а не толщину t металла. Это положение и реализуется в предлагаемом техническом решении.
Расчеты показывают, что за счет увеличения количества n боковых граней эффективность 
использования металла в предлагаемом техническом решении примерно на 20% выше, чем у прототипа. Т.е. момент W сопротивления в предлагаемом техническом решении на 20% выше, чем у прототипа при равных площадях S сечений. Или вес стойки опоры у предлагаемого решения примерно на 20% меньше, чем у прототипа, при равных моментах W сопротивления.
Кроме того, при установке опоры в положение, когда плоскость концевых загибов крайних боковых граней перпендикулярна оси воздушной линии, а именно так устанавливаются опоры и у прототипа, и в предлагаемом решении, увеличение количества n граней уменьшает площадь проекции конструкции опоры при ветре, направленном под углом как 90°, так и 45° к оси воздушной линии. А это приводит к снижению ветровых нагрузок на опору в нормальных режимах и, следовательно, к снижению металлоемкости опоры.
Целесообразно для обслуживания опор при эксплуатации без приспособлений или подъемных механизмов, чтобы элементы решетки, соединяющие плоские концевые загибы крайних боковых граней, были выполнены в виде горизонтально расположенных распорок из металлических уголков с ориентацией полости уголков в направлении полости стойки опоры.
Для уменьшения гибкости эти горизонтально расположенные распорки выполнены из металлических уголков с шагом по вертикали, допускающим безопасный подъем человека на опору. Для возможности в качестве антикоррозионного покрытия применять горячее цинкование горизонтальные распорки приварены к плоским загибам крайних граней "домиком", т.е. с ориентацией полости уголков в направлении полости стойки опоры.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами, где показано: на фиг.1 - общий вид стойки опоры воздушной линии электропередачи, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1 (фрагмент).
Стойка опоры воздушной линии электропередачи состоит из гнутого металлического профиля 1 (фиг.1), поперечное сечение которого имеет вид половины многогранника с двумя плоскими концевыми загибами 2 крайних боковых граней (фиг.1, 2). Плоские концевые загибы 2 крайних граней расположены в одной плоскости и соединены между собой с помощью сварки элементами решетки. Элементы решетки представляют собой горизонтально расположенные распорки 3, выполненные из металлических уголков (фиг.1), образующие поверхность дополнительной грани. Ширина боковых граней 4 (фиг.2) уменьшается по высоте. Толщина листа гнутого металлического профиля - t (фиг.2). Количество n боковых граней 4 (фиг.2) выбрано из условия обеспечения местной устойчивости при минимально возможной толщине t металла по формуле:
где Mp - расчетное значение изгибающего момента в нижнем сечении стойки опоры,
- произведение наибольшей условной гибкости 
на эффективность использования металла,
W - момент сопротивления нижнего сечения стойки опоры,
S - площадь нижнего сечения стойки опоры,
Е - модуль упругости металла,
R - расчетное сопротивление металла.
Горизонтально расположенные распорки 3 (фиг.1) выполнены с шагом h, допускающим безопасный подъем человека на опору. Для возможности в качестве антикоррозионного покрытия применять горячее цинкование горизонтально расположенные распорки 3 (фиг.3) приварены к плоским концевым загибам крайних граней "домиком", т.е. с ориентацией полости уголков в направлении полости стойки опоры.
1. Стойка опоры воздушной линии электропередачи, выполненная из гнутого металлического профиля, поперечное сечение которого имеет вид половины многогранника, при этом ширина боковых граней последнего уменьшается по высоте, а крайние боковые грани имеют плоские концевые загибы, расположенные в одной плоскости и соединенные между собой элементами решетки, образующими поверхность дополнительной грани, отличающаяся тем, что количество n боковых граней выбрано из условия обеспечения местной устойчивости при минимально возможной толщине t металла по формуле
где Мр - расчетное значение изгибающего момента в нижнем сечении стойки опоры;
- произведение наибольшей условной гибкости на эффективность использования металла;
W - момент сопротивления нижнего сечения стойки опоры;
S - площадь нижнего сечения стойки опоры;
Е - модуль упругости металла;
Ry - расчетное сопротивление металла.
2. Стойка опоры воздушной линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые элементы решетки представляют собой горизонтально расположенные распорки, выполненные из металлических уголков с ориентацией полости уголков в направлении полости стойки опоры.
