Расчёт подтвердил: серийную опору ВЛ 220 кВ усилили заменой профилей без изменения конструктивной схемы
Проектирование чаще всего ассоциируется с созданием новых зданий и сооружений. Однако в процессе реализации проекта могут измениться исходные требования: климатические условия, нагрузки или другие параметры. В таких случаях одним из возможных решений становится доработка существующей конструкции.
С такой задачей возникла необходимость при работе с серийной анкерно-угловой опорой ВЛ 220 кВ АУ220-30.
Целью расчёта было определить, как опора будет работать при заданных для объекта нагрузках, и проверить принятые сечения её элементов. При этом требовалось определить необходимость изменений без разработки новой конструкции опоры.
Для начала была создана расчётная модель опоры, повторяющая геометрию и жёсткостные характеристики конструкции. Расчёт выполнен в программном комплексе SCAD Office 21.1.9.11 в линейной постановке с использованием пространственной конечно-элементной модели с использованием плагина РешК, который позволил автоматизировать решение задач, связанных с расчётом и приложением ветровых и гололедных (в т.ч. экстремальных) нагрузок согласно СП 20.13330 и СП 296.1325800 с учетом дополнительных площадей и оборудования, весовых нагрузок от дополнительных площадей и оборудования и дополнительно позволил вывести экстремальные значения усилий по РСУ.
Затем проверили, как конструкция работает при различных сочетаниях нагрузок. В расчёт были включены собственный вес конструкции, нагрузки от проводов и грозотросов, ветровая и гололёдная нагрузки, а также сейсмическое воздействие. Помимо обычных условий эксплуатации были рассмотрены особые случаи, в том числе обрыв проводов и грозозащитных тросов.
Для объекта задана расчётная температура наиболее холодных суток −56 °С, нормативное ветровое давление 0,50 кПа, а толщина стенки гололёда принята 20 мм. На опоре предусмотрены три провода АС 300/39 и два грозотроса.
После выполнения расчёта провели проверку элементов конструкции по прочности и устойчивости. Это позволило определить, какие сечения соответствуют расчётным требованиям, а для каких требуется изменение.
Проверка показала, что для отдельных стержней решётчатого каркаса исходные сечения требовали изменения. В наиболее нагруженном элементе коэффициент использования при исходном сечении L80×6 составил 1,48. После подбора нового сечения L110×8 он снизился до 0,90.
Для других элементов также потребовалась корректировка сечений. Например, в одном из раскосов коэффициент использования снизился с 1,13 до 0,72 при увеличении сечения с L80×6 до L90×7.
При этом менять конструкцию целиком не потребовалось: по результатам расчёта были определены отдельные элементы, для которых необходимо увеличить сечение. Для остальных элементов сохранились решения типового проекта.
При этом остальные, неоговорённые конструкции принимаются в соответствии с типовым проектом 3.407-100, том 7.
Таким образом, основа серийной конструкции была сохранена, а изменения коснулись отдельных элементов, для которых расчёт показал необходимость замены сечения.
Дополнительно проверили деформативность опоры. При предельном отклонении верха 431,5 мм максимальное расчётное перемещение составило 94,82 мм при ветре под углом 45° к оси X. При ветре вдоль оси Y оно составило 57,46 мм. Оба значения не превышают допустимого.
По итогам расчёта максимальный коэффициент использования элементов конструкции составил 0,9, а несущая способность опоры при принятых расчётных воздействиях обеспечена.
В результате вместо разработки новой опоры удалось сохранить исходную конструктивную схему и внести изменения только в элементы, для которых это потребовалось по результатам расчёта.
