Breviar de Calcul Mecanic Al Stalpilor

BREVIAR DE CALCUL MECANIC AL STALPILOR

CAP. 1 ELEMENTELE LEA SI RETEAUA DE TELEFONIE CARE REPREZINTA REFERINTA BAZEI DE CALCUL A BREVIARULUI.

La calculul de verificare a rezistentei mecanice a elementelor componente ale LEA JTs-au considerat, pentru toate tipurile de stalpii ai LEA , echiparile stalpilor corespunzatoare situatiei cea mai defavorabila din punct de vedere al solicitarilor mecanice (deschiderea medie maxima, numarul de conductoare maxim, sectiunea si inaltimea de prindere a conductoarelor in cleme pe stalp cea mai mare, tipul de legaturaa conductoarelor pe stalp corespunzatoare unghiurilor cele mai defavorabile).

Pentru stabilirea eforturilor mecanice s-a analizat situatia cea mai defavorabila cu :

-patru bransamente electrice (opt conductoare AFYI 25 mm2), in montaj terminal, ce actioneaza in directia rezultantei celorlaltor forte, inaltimea maxima de prindere pe stalp (7,5 m) ;

- deschiderea maxima (40 m) ;

- CaTf 150 perechi - cablu de telefonie de tipul TU2YfsFL2Y 150x2x0,4 mm2 ;

- cablu CaTv tip RG 11,6 M.

1.1. CARACTERISTICILE TEHNICE ALE ELEMENTELORCARE INTERVIN IN BREVIARUL DE CALCUL.

1.1.1. Caracteristicile tehnice ale conductoarelor care intervin in breviarul de calcul

( AL 50 mm2,AL 35 mm2 ,AFYI 25 mm2, TYIROLAL50+3X95+16 mm2 . CaTf 150 per, RG 11,6 M) sunt prezentate in ‘’Anexa 1’’.

1.1.2. Stalpii LEA .

Caracteristicile principale ale stalpilor LEA sunt prezentate in ‘’Anexa 12’’ si ‘’Anexa 13’’.

2. CONDITII CLIMATO - METEOROLOGICE.

Zona pentru care se face studiul de coexistenta LEA cu cablu de telefonie din judetul Teleorman, face parte din zona climato-meteorologica A, tipul de amplasament 2(conform STAS 10101/20-90).

3 CONDUCTOARE.

3.1 INCARCARI UNITARE NORMATE PE CONDUCTOARE.

Conform PE 106/2003, avem:

1. Incarcari unitare normate provenite din masa proprie a fasciculului de conductoare:

g1n = gc (daN/m), unde:

gc – greutatea fasciculului de conductoare (daN/m).

2. Incarcari unitare normate provenite din masa depunerii de chiciura pe fasciculul de conductoare:

g2n = π * bch * βch * (bch * βch + dc) * γch * 10-3 (daN/m), unde :

dc – diametrul echivalent al fasciculului de conductoare (mm).

3. Incarcari unitare normate provenite din masa totala (proprie si a depunerii de chiciura) pe fasciculul de conductoare:

g3n = g1n + g2n (daN/m).

4. Incarcari unitare normate provenite din presiunea data de vint pe fasciculul de conductoare neacoperit cu chiciura:

g4n = ctc * βv * pv.max * dc * 10-3 (daN/m)

Incarcari unitare normate provenite din presiunea data de vint pe fasciculul de conductoare acoperit cu chiciura:

g5n = ctc.ch * βv * pv.ch * (dc + 2 * bch * βch) * 10-3 (daN/m)

6. Incarcari unitare normate provenite din incarcarea totala pe fasciculul de conductoare in conditiile vintului maxim:

g6n = √(g21n+ g 2

4n). (daN/m)

7. Incarcari unitare normate provenite din incarcarea totala pe fasciculul de conductoare in conditiile de vint si chiciura:

g7n = √(g23n+ g2

5n). (daN/m)

Inlocuind in formulele anterioare valorile din ’’Anexa 1’’ si ’’Anexa 2’’, vom avea incarcarile unitare normate pe conductoarele prezentate in ‘’Anexa 3’’:

3.2 INCARCARI UNITARE DE CALCUL PE CONDUCTOARE.

Incarcarile unitare de calcul se obtin prin inmultirea incarcarilor unitare normate (Anexa 3) cu coeficientul partial de siguranta.

1. Incarcari de calcul provenite din masa proprie a fasciculului de conductoare:

g1c = γn* g1n (daN/m), unde:

γn = 1,1 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA(tabel 5-

PE106/2003);

g1n – incarcarea unitara normata provenita din masa proprie a fasciculului de conductoare

(daN/m).

2. Incarcari de calcul provenite din masa depunerii de chiciura pe fasciculul de conductoare:

g2c = γn * g2n (daN/m), unde :

γn = 1,8 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA

(tabel 5 - PE106/2003);

3. Incarcari de calcul provenite din masa totala (proprie si a depunerii de chiciura) pe fasciculul de conductoare:

g3c = g1c + g2c (daN/m).

4. Incarcari de calcul provenite din presiunea data de vint pe fasciculul de conductoare neacoperit cu chiciura:

g4c = γn * g4n (daN/m), unde:

γn = 1,3 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA(tabel5-

PE106/2003).

Incarcari de calcul provenite din presiunea data de vint pe fasciculul de conductoare acoperit cu chiciura:

g5c = γn * g5n (daN/m), unde:

γn = 1,3 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor

LEA(tabel 5 - PE106/2003).

6. Incarcari de calcul provenite din incarcarea totala pe fasciculul de conductoare in conditiile vintului maxim:

g6c = √(g21c+ g 2

4c). (daN/m)

7. Incarcari de calcul provenite din incarcarea totala pe fasciculul de conductoare in conditiile de vint si chiciura:

g7c = √(g23c+ g2

5c). (daN/m)

Inlocuind in formulele anterioare valorile din ‘’Anexa 3’’, vom avea incarcarile unitare de calcul pe conductoare prezentate in ‘’Anexa 4’’. 3.3 INCARCARI SPECIFICE NORMATE SI DE CALCUL.

Incarcarile specifice normate si de calcul se obtin din incarcarile unitare normate si de calcul (Anexa 3 si Anexa 4), impartite la sectiunea reala a conductorului.

- Incarcari specifice normate: - Incarcari specifice de calcul:

γ1,n = g1,n / Sc (daN/m*mm2) γ1,c = g1,c / Sc (daN/m*mm2) γ2,n = g2,n / Sc (daN/m*mm2) γ2,c = g2,c / Sc (daN/m*mm2) γ3,n = g3,n / Sc (daN/m*mm2) γ3,c = g3,c / Sc (daN/m*mm2) γ4,n = g4,n / Sc (daN/m*mm2) γ4,c = g4,c / Sc (daN/m*mm2) γ5,n = g5,n / Sc (daN/m*mm2) γ5,c = g5,c / Sc (daN/m*mm2) γ6,n = g6,n / Sc (daN/m*mm2) γ6,c = g6,c / Sc (daN/m*mm2) γ7,n = g7,n / Sc (daN/m*mm2) γ7,c = g7,c / Sc (daN/m*mm2)Inlocuind in formulele anterioare valorile din Anexa 1, Anexa 3 si Anexa 4, vom avea incarcarile specifice de calcul pe conductoare prezentate in Anexa 5 si Anexa 6.

5.3.4 STABILIREA TRACTIUNILOR IN CONDUCTOARE, SAGETII SI PUNCTELOR DE PRINDERE A CONDUCTOARELOR IN CLEMA PE STALPI.

Se vor determina, pentru zona climato-meteorologica A - amplasament 2, la diferite ipoteze de stare (conform PE 106/2003), la deschiderea medie A = 40 m, tractiunile orizontale in clema de prindere pe stalp, sageata maxima si punctele de prindere in clema pe stalp a conductoarelor electrice AL 50mm2 AL 35mm2 , AFYI 25 mm2, TYIROLAL50+3X95+16 mm2 CaTf 150 per,RG11,6 M.

DESCHIDEREA LIMITA (CRITICA).

Calculul mecanic al conductoarelor se efectueaza dupa metoda la stari limita (critice), in care rezistentele de calcul sunt stabilite in procente din rezistenta de rupere calculata a conductorului (Prc).

Prin calcul se urmareste ca rezistenta mecanica de calcul sa nu fie depasita cu mai mult de 5% in

punctele de prindere ale conductorului in cleme, la diferite ipoteze (stari) de functionare.

Rezistenta de rupere specifica calculata a conductorului este:

Prc = 0,95 * Tr / Sc (daN/mm2), unde:

Tr - tractiunea de rupere a conductorului (daN) ;

Sc – sectiunea reala a conductorului (mm2).

Calculul tractiunilor la alte stari decat cele de dimensionare (AL 50mm2 , AL 35mm2 , TYIROLAL50+3X95+16 mm2 . AFYI 25 mm2, CaTf 150 per, RG 11,6 M) se va face cu ajutorul ecuatiei de stare, aplicindu-se metoda cu module de elasticitate initial si final egale.

Sagetile de montaj se calculeaza cu valori ale incarcarilor si tractiunilor normate, pornindu-se de la incarcarile de calcul (g7c si g1c) si valoarea maxima a rezistentei de calcul admisa (Prc) ca ipoteza de dimensionare.

Sageata maxima se calculeaza in ipoteza corespunzatoare temperaturii maxime sau ipoteza incarcare cu chiciura.

Deschiderea critica (Acr) este o marime teoretica care da posibilitatea sa se deduca care din urmatoarele trei stari produce tractiunea cea mai mare in conductor.

Se vor verifica urmatoarele ipoteze de dimensionare:

1) starea de solicitare maxima, aparuta in ipoteza vint simultan cu chiciura (temperatura de formare a chiciurii (-5 °C), vint simultan cu chiciura si depuneri de chiciura pe elementele componente ale liniei), cu incarcarea g7c, pentru care valoarea maxima a rezistentei de calcul va fi:

Pmax(-5°C+ch+v) = k1 max * Prc;

2) starea de temperatura minima (-30 °C, vintul si chiciura lipsesc), cu incarcarea g1c, pentru care valoarea maxima a rezistentei de calcul va fi : Pmax(-30°C) = k2 max * Prc;3) starea de solicitare de fiecare zi , corespunzatoare ipotezei de temperatura medie (de fiecare zi – temperatura medie (+15°C, vintul si chiciura lipsesc), cu incarcarea g1c, pentru care valoarea maxima a rezistentei de calcul va fi : Pmax(+15°C) = k3 max * Prc.

Coeficientii partiali de siguranta.

Coeficientii partiali de siguranta au urmatoarele valori maxime (cf. Ip 8/97):

k1 max = 0,67 ; k2 max = 0,44 ; k3 max = 0,18.

Coeficientii partiali de siguranta : 0,67 la -5 °C+ch+v, 0,44 la -30 °C si 0,18 la +15°C au rezultat din coeficientii de tractiune definiti de normativul PE 104/93, corectati datorita diferentelor de temperatura intre starile de dimensionare si starea in care este definita rezistenta de rupere.

Eforturile care apar in conductor nu trebuie sa fie mai mari decit eforturile admise de celelalte elemente (stalpi, armaturi, clema de tractiune, etc). In cazul in care eforturile in conductoare sunt mai mari, se recurge la micsorarea tractiunii in conductor, prin alegerea unor coeficienti partiali de siguranta mai mici.

A. CONDUCTOARE.

3.4.1.A. DESCHIDEREA LIMITA - Acr. (CRITICA).

Calculul numeric al deschiderii limita – Acr. (critica) este dat in ‘’Anexa 8’’.

Rezistenta specifica de rupere calculata a conductorului (Anexa 1) este:

Prc = 0,95 * Tr / Sc (daN/mm2), unde:

Tr (daN) - tractiunea de rupere a conductorului.

Sc – sectiunea reala a conductorului (mm2).

Verificarea starilor critice (Anexa 7):

starea 1 Pmax(-5°C+ch+v) = k1 max * Prc (daN/mm2);

starea 2 Pmax(-30°C) = k2 max * Prc (daN/mm2);

starea 3 Pmax(+15°C) = k3 max * Prc (daN/mm2).

In calculele efectuate este necesar sa se determine eforturile in cele trei stari critice pentru a se verifica daca ele nu depasesc eforturile maxime prescrise de norme la starea respectiva.

Pentru aceasta, admitindu-se una din stari ca stare initiala, se calculeaza eforturile in celelalte doua stari limita. Eforturile astfel obtinute nu trebuie sa depaseasca valorile prescrise pentru starea de calcul.

Pentru o linie cu un conductor dat si o deschidere medie cunoscuta (A = 40 m -corespunzatoare deschidelor maxime din reteaua studiata), starea critica cea mai defavorabila se alege ca stare initiala. Aceasta se poate obtine prin compararea deschiderii liniei considerate cu trei marimi caracteristice denumite “deschideri critice”.

Deschiderile critice se obtin din ecuatia de stare (prezentata in subcapitolul urmator) corespunzatoare starilor critice analizate.

Pentru usurinta scrierii relatiilor am notat (Anexa 7):

P1 = Pmax(-5°C+ch+v) T1 = T(-5°C+ch+v) = -5 (°C) –temperatura de formare a chiciurii;

P2 = Pmax(-30°C) T2 = T(-30°C) = -30 ( °C) –temperatura minima a aerului;

P3 = Pmax(+15°C T3 = T(+15°C = +15 (°C) - temperatura medie a aerului.

Inlocuind in formulele urmatoare de determinare a deschiderilor critice (Anexa 8), avem:

Acr(1-2) = √

Acr(1-3) = √

Acr(2-3) = √.

Notam cu q sarcina relativa:

q = γ7c / γ1c

si cu qcr sarcina relativa critica:

qcr = P1 / P2 * √, unde:

A = T3 – T1 + P2 / P3 * (T1 – T2)

B = P3 – P1 + (P2 / P3)2 * (P1 – P2)

Stabilirea starii de dimensionare. Tabel 3

SARCINA

RELATIVA

DESCHIDEREA MEDIE (A) DIMENSIONEAZA

P T

q> qcr

A<Acr(1-2) P2 -30°C A>Acr(1-2) P1 -5 °C

q< qcr

sau

qcr = imaginar

A<Acr(1-2) Acr(2-3) = imaginar P3 +15 °C Acr(2-3) >0 A<Acr(2-3) P2 -30 °C

A>Acr(2-3) P3 +15 °C A>Acr(1-2) Acr(1-3) = imaginar P3 +15 °C

Acr(1-3) >0 A<Acr(1-3) P3 +15 °C A>Acr(1-3) P1 -5 °C

Din tabel 3 se determina starea de dimensionare (P (daN/mm2), T ( °C)).

Starea care dimensioneaza este prezentata in ‘’Anexa 8’’.

3.4.2.A. DETERMINAREA TRACTIUNILOR ORIZONTALE DATE DE CONDUCTOARE.

Calculul numeric al tractiunilor orizontale date de conductoare in clema, pentru toate starile de dimensionare, este dat in ‘’Anexa 9’’ si ’’Anexa 10’’.

Tractiunea specifica orizontala de calcul (Po) se determina cu relatia:

Pom2 * (2 + h2 / A2) - Pom * (2 * Pm – h * γmc) + A2 * γmc2 / 4 = 0, unde:

m - starea care dimensioneaza;

h = 0 - denivelarea (m);

A – deschiderea de calcul (m);

“γmc“ (daN/m*mm2) - incarcarea de calcul (corespunzatoare starii de dimensionare).

Rezulta:

8 * Pom2 - 8 * Pom + A2 * γmc2 = 0

Se va determina tractiunea specifica orizontala de calcul la starea de dimensionare (Anexa 9).

Ecuatia de stare.

Pentru determinarea tractiunilor specifice in conductor la diferite temperaturi, se utilizeaza ecuatia de stare:

Pon – A2 * γn,n2 * Ec / (24 * Pon2) = Pom – A2 * γm,c

2 * Ec / (24 * Pom2 ) - αc * Ec * (Tn – Tm),

unde:

m - starea care dimensioneaza;

n - starea corespunzatoare unei valori a temperaturii pentru care se calculeaza Pon;

Pom - componenta orizontala a tractiunii specifice la starea care dimensioneaza,

starea m (daN/mm2);

Pon - tractiunea orizontala specifica la starea Tn (daN/mm2);

Tn - temperatura starii pentru care se determina Pn si care ia diferite valori intre -30 °C

si +40 °C (°C);

Tm - temperatura starii de referinta (°C);

A (m) - deschiderea medie;

Ec (daN/mm2) - modulul de elasticitate;

αc (°C-1) - coficientul de dilatare lineara;

“γmc“ (daN/m*mm2) - incarcari de calcul (corespunzatoare starii de dimensionare).

Notam :

Y(stare) = A2 * γn,n2 * Ec / 24 ;

Z (stare dimens.) = Pom – A2 * γm,c2 * Ec / (24 * Pom2 ) - αc * Ec * (Tn – Tm).

Rezulta : Pon - Y(stare) / Pon2 - Z (stare dimens.) = 0 (calculele sunt prezentate in Anexa 9 si Anexa 10).

Coeficientii de siguranta reali (de calcul) ai conductorului la diferite stari de montaj se calculeaza prin raportarea rezistentei de calcul (la clema) la acea stare, la rezistenta de rupere a conductorului.

Coeficientii de siguranta (de calcul) reali pentru cele trei stari (la -30 °C, -5 °C + ch + v si +15 °C) sunt:

Ksig (--5 °C +ch.+v.) = Pc (-5 °C +ch.+v.) / Prc < 0,67.

Ksig (-30 °C) = Pc (-30 °C) / Prc < 0,44.

Ksig (+15 °C) = Pc (+15 °C) / Prc < 0,18. (calculele sunt prezentate in Anexa 10).

3.4.3.A. DETERMINAREA SAGETII CONDUCTOARELOR.

Sageata maxima se calculeaza in ipoteza corespunzatoare temperaturii maxime (temperatura maxima (+40 °C), vintul si chiciura lipsesc) sau in ipoteza incarcare cu chiciura (temperatura de formare a chiciurii (-5 °C) si depuneri de chiciura pe elementele componente ale liniei, vintul lipseste).

Sageata conductorului este data de relatia:

f = A2 * γn / (8 * Pn) (m), unde:

A - deschiderea medie;

Pn - tractiunea orizontala specifica la starea Tn (daN/mm2 );

γn - incarcarea specifica normata aferenta starii n (daN/mm2 ).

f(+40 °C) = A2 * γ 1n / (8 * P(+40 °C)) (m);

f(-5 °C + ch) = A2 * γ 3n / (8 * P(-5 °C + ch)) (m). (calculul numeric este prezentat in Anexa 11)

Pentru a ne verifica ca am calculat corect valorile sagetilor, se va calcula temperatura critica astfel:

Tcr = T1 + P(-5 °C + ch) * 1 / (αc * Ec) * (1 - γ1n / γ3n) (°C)

- daca Tcr < 40 °C, sageata maxima apare in cazul temperaturii maxime (+40 °C);

- daca Tcr > 40 °C, sageata maxima apare in cazul sarcinilor specifice maxime(-5 °C+ch).

Astfel, s-au calculat sagetile pentru AL 50mm2 , AL 35mm2 TYIROLAL50+3X95+16 mm2 .

CaTf 150 per, RG 11,6 M care sunt prezentate in ‘’Anexa 11’’.

3.4.4.F. DETERMINAREA PUNCTELOR DE PRINDERE A FIBREI OPTICE LA CLEMA PE STALP.

Distanta minima intre reteua de telecomunicatii si sol la sageata maxima trebuie sa fie :

- 3,0 m la traversari peste treceri de pietoni si trotuare ;- 5,5 m la traversari peste strazi

Conform PE 106/2003 si SR 831/2002 se determina inaltimea minima si maxima, pe verticala, a punctelor de prindere a conductoarelor pe stalp conform tabelului urmator.

Nivelul minim de prindere in cleme pe stalpi al conductoarelor electrice (cf. plansei 2) este hAl.inf. de la suprafata solului (corespunzator conductoarelor electrice inferioare), iar inaltimea maxima de prindere a FO,resp.CaTf in clema pe stalp este:

hmax (FO,CaTf -cl.st.)-1 = hAl.inf.-(f (Al.inf) - f (FO,CaTf ))max – 1,25 , pentru: f (Al.inf) > f (FO,CaTf);

hmax (FO,CaTf -cl.st.)-2 = hAl.inf. – 1,25 , pentru: f (Al.inf) ≤ f (FO,CaTf ).

hmax (FO,CaTf -cl.st.) = min (hmax (FO,CaTf -cl.st.)-1, hmax (FO,CaTf -cl.st.)-2)

Valorile sagetilor conductoarelor electrice inferioare si de FO sunt centralizate in

‘’Anexa 11’’.

Distanta minima pe verticala de prindere a FO in clema pe stalp pentru un tip de zona (hmin (FO,CaTf -cl.st./zona)) este egala cu suma dintre distanta minima pe verticala de prindere a FO, pentru zona respectiva, in punctul de sageata maxima fata de suprafata solului (hmin (sol. FO,CaTf/zona)) si sageata maxima (fmax(FO,CaTf )):

hmin (FO,CaTf-cl.st./zona) = hmin (sol.FO,CaTf./zona) + fmax(FOCaTf) (m)

Astfel, FO,resp. CaTf se va amplasa pe stalpi la urmatoarele inaltimi (h FO,CaTf) :

- 6,6 m la traversari peste strazi, treceri de pietoni si trotuare .

3.5 INCARCARI TOTALE DE CALCUL PE CONDUCTOARE.

Pe baza incarcarilor unitare de calcul , se calculeaza incarcarile pe conductoare.

3.1. Incarcari de calcul orizontale.

3.1.1. Ipoteza vint maxim:

Fc = g4c * av * sin2 φ (daN), unde:

Fc – incarcarea de calcul orizontala in ipoteza vant maxim (daN);

g4c (daN/m) - incarcarea de calcul a conductorului in ipoteza vant maxim;

av = 40 m - deschiderea la incarcari din vant;

φ –unghiul dintre directia vantului si axul liniei (°);

Observatie: Momentul mecanic incovoietor total la incastrare stalp dat de vant pe conductoare insumat cu momentul dat de tractiunea orizontala a conductoarelor in clema pe stalp este maxim pentru unghiul deschiderilor adiacente 2α minim si unghiul dintre directia vintului si axul liniei

φ = 2α/2.

Fc – actioneaza orizontal in directia vantului, in punctul de prindere al conductorului in clema pe stalp, la inaltimea hc (conform plansei 2).

3.1.2. Ipoteza vint simultan cu chiciura:

Fch.c = g5c * av * sin2 φ (daN), unde:

Fch.c – incarcarea de calcul orizontala in ipoteza vant simultan cu chiciura (daN);

g5c (daN/m) - incarcarea de calcul a conductorului in ipoteza vant simultan cu chiciura;

av = 40 m - deschiderea la incarcari din vant;

φ –unghiul dintre directia vintului si axul liniei (°);

Observatie: Momentul mecanic incovoietor total la incastrare stalp dat de vant pe conductoare insumat cu momentul dat de tractiunea orizontala a conductoarelor in clema pe stalp este maxim pentru unghiul deschiderilor adiacente 2α minim si unghiul dintre directia vintului si axul liniei

φ = 2α/2.

Fch.c – actioneaza orizontal in directia vantului, in punctul de prindere al conductorului in clema pe stalp, la inaltimea hc (conform plansei 2).

5.3.5.2. Incarcari de calcul verticale (greutate).

3.2.1. Ipoteza temperatura medie:

Gc = g1c * ag (daN), unde:

ag = 40 m – deschiderea la incarcari verticale;

g1c (daN/m) - incarcarea de calcul provenita din masa proprie a conductorului.

Gch.c – actioneaza vertical, in punctul de prindere al conductorului in clema pe stalp,

la inaltimea hc (conform plansei 2).

3.2.2. Ipoteza incarcare cu chiciura:

Gch.c = g3c * ag (daN), unde:

ag = 40 m – deschiderea la incarcari verticale;

g3c (daN/m) - incarcarea de calcul provenita din masa proprie a conductorului si a

depunerii de chiciura pe conductor.

Gc – actioneaza vertical, in punctul de prindere al conductorului in clema pe stalp,

la inaltimea hc (conform plansei 2).

Momentul mecanic dat de incarcarile din vint orizontale ale conductoarelor la incastrare stalp este : M inc.vint cond. = Σ(i=1…n) Fn.c.i* hcond.i,

unde : n – nr. de conductoare;

Fn.c.i – incarcarea de calcul orizontala in ipoteza “m”;

hcond.i – inaltimea de prindere a conductorului pe stalp ( plansa 2).

3.6. INCARCARI DE CALCUL DATORATE TRACTIUNII CONDUCTOARELOR.

Incarcarea datorata tractiunii din conductoare (Tc) se determina pe baza tractiunii specifice orizontale de calcul (Pc.n) si sectiunii reale a conductoarelor (Sc):

Tnc = Pc.n * Sc (daN), unde:

Tnc - incarcarea de calcul datorata tractiunii din conductoare in ipoteza “n” (daN);

Pc.n – tractiunea specifica orizontala de calcul determinata in ipoteza “n” (daN/mm2);

Sc –sectiunea reala a conductorului (mm2).

Conform art.24 din PE 106/2003, tractiunea specifica orizontala (Pc.n) se calculeaza in conditiile cap. III.2., art.10, pct. g - PE 106/2003 (ipoteza vant simultan cu chiciura (incarcari maxime): temperatura de formare a chiciurii, vant simultan cu chiciura si depuneri de chiciura pe elementele componente ale liniei).

Astfel: Pc.n = P(-5 °C + ch + v)c

Se vor determina:

3.6.1. Tractiunile orizontale (Trez(-5 °C +ch + v) c), in conductoare, corespunzatoare temperaturii de formare a chiciurii, vant simultan cu depuneri de chiciura pe elementele componente ale liniei , actionind in directia bisectoarei unghiului liniei - pentru legatura conductoarelor de sustinere si intindere in colt, si in directia axului liniei - pentru legatura conductoarelor de intindere in aliniament si terminala.

T(-5 °C +ch + v) c = P(-5 °C + ch + v)c * Sc

Pentru legatura terminala avem :

Trez(-5 °C +ch + v) c = T(-5 °C +ch + v) c

Pentru legatura de intindere in colt avem :

Trez(-5 °C +ch + v) c = 2 * T(-5 °C +ch + v) c * cos α , unde:

- T(-5 °C +ch + v) c - tractiunea orizontala in conductor corespunzatoare temperaturii de formare

a chiciurii, vant simultan cu depuneri de chiciura pe elementele componente

ale liniei ,actionind in directia axului liniei;

- P(-5 °C +ch + v) c - tractiunea orizontala specifica in conductor corespunzatoare temperaturii

de formare a chiciurii, vant simultan cu depuneri de chiciura pe elementele

componente ale liniei ,actionind in directia axului liniei;

- 2α – unghiul liniei.

Incarcarea datorita tractiunii din conductor se aplica in punctul de prindere a conductorului la stalp

(hc - subcap. 3.4.4) si se considera ca actioneaza in directia conductorului

(cf. plansei 2).

Momentul mecanic incovoietor la incastrare stalp dat de tractiunea din conductoare pe stalpi este:

M inc.tract.cond. = Σ(i=1…n) Trez.i * hcond.i,

unde: n – nr. de conductoare;

hcond.i – inaltimea de prindere a conductorului pe stalp ( subcap. 3.4.4).

Trez.i – tractiunea orizontala in conductor in ipoteza “m”;

4 CONSOLE SI IZOLATOARE.4.1 INCARCARI PE CONSOLE SI IZOLATOARE.

Actiunea vantului si chiciurii asupra armaturilor, consolelor si izolatoarelor produce eforturi mult mai mici decit cele pe conductoare sau stalpi; aceste eforturi se pot neglija (cf. art.21-PE 106/2003)

5 CONDITII DE MONTAJ.

1 INCARCARI NORMATE SI DE CALCUL DATORITA CONDITIILOR DE MONTAJ.

Pentru toti stalpii se va considera o incarcare normata suplimentara provenita din greutatea montorului si a dispozitivelor de montaj. Se va considera incarcarea suplimentara normata

Gsn = 100 (daN), actionind vertical in punctul de prindere al dispozitivelor de montaj (aproximativ acelasi cu punctul de prindere al conductorului pe stalp - cf. plansei 2).

Incarcarea suplimentara de calcul provenita din greutatea montorului si a dispozitivelor de montaj pe directia orizontala se considera:

Gsc = γn * Gsn = 1,3 * 100 = 130 (daN);

γn - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA (tabel 5 - PE106/2003).

6 STALPI.

Stalpii existenti in lucrarea care face obiectul studiului de coexistenta sunt prezentati in

‘’Anexa 12 si Anexa 13’’.

Din punct de vedere al functiei in retea, stalpii pot fi de sustinere in aliniament sau in colt, de intindere in aliniament sau in colt, de derivatie si in montaj terminal.

Studiul de rezistenta mecanica a stalpilor existenti se face pe baza incarcarilor de calcul in regim normal de functionare tinindu-se seama de tipul functional si constructiv si diferite ipoteze de incarcare.

6.1 INCARCARI DE CALCUL PE STALPI .6.1.1.A Incarcari de calcul orizontale.

6.1.1.1 Ipoteza vint maxim:

Fst.c = γn * cts * βv * pv.max * Ast (daN), unde:


(tabel 5 - PE106/2003);

cts = 0,7 – coeficientul aerodinamic pentru stalpii cu sectiune circulara;

cts = 1,4 – coeficientul aerodinamic pentru stalpii cu suprafete plane;

Ast – suprafata stalpului expusa vantului.

βv - coeficientul de corectie a vitezei vantului la rafala;

pv.max (daN/m2) - presiunea dinamica de baza la vant maxim fara chiciura la inaltimea

de 10 m deasupra terenului (corespunzatoare vitezei mediate pe doua minute).

Ast (m2) = Hst.ext * (dinc + dv)/2 ;

dinc = dv + (db - dv ) * Hst.ext / Hst, unde:

db - dimensiunea stalpului la baza, perpendiculara pe directia vantului (Anexa 12 si Anexa 13);

Hst.ext – inaltimea stalpului de la incastrare (Anexa 12 si Anexa 13).

Fst.c actioneaza orizontal pe stalp in directia vantului la inaltimea Hg.st, de la sol (conform ‘’Anexa 12 si Anexa 13’’ si plansei 2).

Hg.st = (Hst – Hinc) / 3 * (dinc+ 2*dv) / (dinc+ dv ), unde:

- Hst(m) – inaltimea stalpului (Anexa 12 si Anexa 13);- Hinc(m) – adincimea de incastrare a stalpului in fundatie (Anexa 12 si Anexa 13);- dinc(m) – dimensiunea stalpului la sectiunea de incastrare, perpendiculara pe directia

vantului (Anexa 12 si Anexa 13);

- dv(m) – dimensiunea stalpului la virf, perpendiculara pe directia vantului (Anexa 12 si

Anexa 13).

6.1.1.2 Ipoteza incarcare cu chiciura:

Fst.ch.c = γn * cts * βv * pv.ch * (Ast * cst.ch) (daN), unde:

γn = 1,3 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA (tabel 5 –

PE106/2003);

cst.ch – coeficient de majorare a suprafetei stilpului datorita depunerilor de chiciura:

cst.ch = 0,7 – pt. stalpi cu sectiune circulara;

cst.ch = 1,5 – pt. stalpi cu alveole;

pv.ch (daN/m2) - presiunea dinamica de baza la vant simultan cu chiciura la inaltimea de

10 m deasupra terenului (corespunzatoare vitezei mediate pe doua minute).

Fst.ch.c actioneaza orizontal pe stalp in directia vantului la inaltimea Hg.st de la sol (conform ‘’Anexa 12 si Anexa 13’’ si plansei 2).

6.1.2 Incarcari de calcul verticale (greutate).

Incarcarile verticale (greutatea) date de conductoare si stalpi la diferite stari se calculeaza pana la un punct doar cu caracter informativ deoarece rezultanta fortelor de compresiune date de acestea este mult inferioara (neglijabila) fortei de compresiune (prabusire pe verticala) admisibila a stalpului.

Momentul incovoietor la stalpi este determinat si de tractiunile orizontale din conductoare, corespunzatoare temperaturii si incarcarilor de calcul (nc) date de masa proprie si suprasarcinile exterioare.

6.1.2.1 Incarcari de calcul provenite din masa stalpilor fara depunere de chiciura:

Gstc = γn * Gst (daN), unde:

Gst –masa stilpului (daN);

γn = 1,1 - coeficientul partial de siguranta pentru dimensionarea elementelor LEA (tabel5-

PE106/2003).

Gstc actioneaza vertical pe stalp la inaltimea Hg.st de la sol (cf. plansei 2) si are valorile din ‘’Anexa 12 si Anexa 13’’.

6.1.2.2 Incarcari de calcul provenite din masa stalpilor cu depunere de chiciura:

Gst.chc. = γn * 1.1 * Gst (daN), unde:


(tabel 5 - PE106/2003);

1,1 – coeficientul de majorare a greutatii datorita depunerilor de chiciura;

Gst – greutatea stalpului (daN).

Gst.chc. actioneaza vertical pe stalp la inaltimea Hg.st de la sol.

Momentul mecanic la incastrare stalp (Minc.vint.st) dat de fortele orizontale din vant pe stalp in ipoteza vant maxim si vant cu chiciura este:

Minc.vint.st = Σ(i=1…n) Fst. c..i * Hg.st (daNm),

unde: Fst.c - forta orizontala data de vant pe stalp (daN).

Caracteristicile stalpilor existenti in studiul de coexistenta si calculul incarcarilor sunt prezentate in ‘’Anexa 12 si Anexa 13’’.

6.2. DOMENIILE DE CAPABILITATE ALE STALPILOR.

5.6.2.1. DESCHIDEREA MAXIMA LA VANT.

Deschiderea maxima la vAnt reprezinta deschiderea limitata de actiunea fortelor orizontale date de vAnt care actioneaza asupra conductoarelor si stAlpului.

Deschiderea maxima la vAnt se calculeaza in ipoteza temperatura medie cu vant maxim, respectiv –5 C + chiciura + vant si va dimensiona valoarea minima dintre cele doua deschideri.

Av = min(Av1, Av2) (m),

unde : Av - deschiderea maxima la vant;

Av1 - deschiderea maxima la vant in ipoteza temperatura medie cu vant maxim;

Av2 - deschiderea maxima la vant in ipoteza –5 C + chiciura + vant.

Av1= (Mexpl.stilp - M inc.vint cond. - Minc.vint.st) / (g4c * Σ(i=1…n) hcond.i,)

Av2= (Mexpl.stilp - M inc.vint cond. - Minc.vint.st) / (g5c * Σ(i=1…n) hcond.i,) unde :

Mexpl.stilp(daNm) – momentul de exploatare de calcul al stalpului la nivelul incastrarii(Anexa 6);

Minc.vint.cond(daNm) – momentul incov. dat de vant pe conductoare la incastr. stalp (cap.3.5) ;

Minc.vint.st(daNm) – momentul incov. dat de vant pe stalp (Anexa 12 si Anexa 13) ;

g4c (daN) - incarcari de calcul provenite din presiunea data de vant pe fasciculul de

conductoare neacoperit cu chiciura (Anexa 4);

g5c (daN) - incarcari de calcul provenite din presiunea data de vant pe fasciculul de

conductoare acoperit cu chiciura (Anexa 4);

hcond.i(m) - inaltimea de prindere a conductorului ‘i’ in clema pe stalp (cap. 3.4.4).

6.2.2. UNGHIUL MINIM ADMISIBIL DE COLT.

Unghiul minim de colt (2α) se determina in ipoteza de solicitare maxima -5 C + chiciura + vant cu urmatoerea formula :

2α = arccos (Mexpl.stilp - M inc.vint cond. - Minc.vint.st) / 2 * Σ(i=1…n) T(-5 °C +ch + v) c * hcond.i,

unde : T(-5 °C +ch + v) c - tractiunea orizontala in conductor corespunzatoare temperaturii de

formare a chiciurii, vant simultan cu depuneri de chiciura pe elementele componente ale

liniei, actionind in directia axului liniei (cap. 3.6.).

5.6.2.3. MOMENTUL MECANIC REZULTANT LA LEGATURILE TERMINALE.

Pentru determinarea rezultatului rezistentei mecanice pentru legatura terminala, se compara momentul mecanic la incastrare stilp rezultat in urma exploatarii (M inc.tract.cond. + M inc.vint cond. + Minc.vint.st, notat Mexpl.stilp.) cu momentul de exploatare de calcul al stilpului la nivelul incastrarii (Mexpl.stilp.N).

Daca : Mexpl.stilp > M inc.tract.cond. + M inc.vint cond. + Minc.vint.st, rezulta ca legatura este admisa ;

Mexpl.stilp < M inc.tract.cond. + M inc.vint cond. + Minc.vint.st, rezulta ca legatura nu este admisa.

Deschiderile maxime la vant in ipoteza temperatura medie cu vant maxim (Av1), respectiv

–5 C + chiciura + vint (Av2) si unghiul minim de colt (2α) se determina in tabelele urmatoare pentru cazurile cele mai solicitante din punct de vedere mecanic .

In conformitate cu relatiile de calcul de mai sus s-au calculat deschiderea maxima la vant,unghiul minim admisibil de colt si momentul mecanic rezultant la legaturile terminale,pentru fiecare tip de stalp.

Rezultatele sunt evidentiate in tabelele urmatoare :

Nr

crt

Tip

stilp

Tip leg. conductoare

in clema pe stilp

Nr. si tip conductoare – inaltimea de

prindere a conductorului in clema pe stilp (hcond)Al 50

mm2

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

1 SE 4 int.colt 1x8,4

2x7,91 x 7,9 6,6 6,6 7,5 6,6

Deschiderea medie A (m) 40 Unghi minim 2α (°) 128,204 Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m) 71,52 Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m) 59,15 Observatii admis

Nr

crt

Tip

stilp

Tip leg.

conductoare

in clema pe stilp


prindere a conductorului in clema pe stilp (hcond)

Al 50

mm2

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

2SE 10

int.colt

1x8,4

2x7,9

1 x 7,9

6,6

6,6 7,5 6,6

Deschiderea medie A (m)

40

Unghi minim 2α (°)

102,43

Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m)

132,314

Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m)

108,91

Observatii

admis

Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp



mm2

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

3 SE 11 int.colt 1x8,4

2x7,91 x 7,9 6,6 6,6 7,5 6,6

Deschiderea medie A (m) 40 Unghi minim 2α (°) 68,65 Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m) 226,658 Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m) 178,624 Observatii admis

Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp



mm2

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

4 SE 11 terminal1x8,4

2x7,91 x 7,9 6,6 6,6 7,5 6,6

Deschiderea medie A (m) 40 Mexpl.stilp 5283,34<13638 Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m) 182,35 Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m) 154,17 Observatii admis

Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp


prindere a conductorului in clema pe stilp (hcond)TYIR

OLAL50+

3X95+16

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

1 SE 4 int.colt 1X8,3 - 6,6 6,6 7,5 6,6 Deschiderea medie A (m) 40 Unghi minim 2α (°) 164,312 Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m) 68,24 Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m) 54,15 Observatii admis

Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp



OLAL50+

3X95+16

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO


Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp



OLAL50+

3X95+16

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO


Nr

crt

Tip

stilp


in clema pe stilp



OLAL50+

3X95+16

Al 35

mm2

RG

11,6 M

CaTf

150 per

AFYI 25

mm2

12FO

4 SE 11 terminal 1X8,3 - 6,6 6,6 7,5 6,6 Deschiderea medie A (m) 40 Mexpl.stilp 7126,22<13638 Deschiderea maxima la vint maxim Av1 (m) 169,42 Deschiderea maxima la chiciura cu vint Av2 (m) 142,19 Observatii admis

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Breviar de Calcul Mecanic Al Stalpilor

Documents

Transcript of Breviar de Calcul Mecanic Al Stalpilor