Cột lưới thép là gì?
Cột lưới thép là một bộ phận kết cấu nhẹ, chịu tải-được làm từ các phần tử thép thanh mảnh như các góc, kênh hoặc phần rỗng, được liên kết với nhau bằng các thanh viền hoặc tấm ván theo kiểu hình tam giác hoặc hình vuông. Các dây chính chịu tải trọng dọc trục, trong khi các thanh bụng phân bố nội lực giữa các dây sao cho cột đóng vai trò như một bộ phận nguyên khối duy nhất. Do khung mở giữ vật liệu cách xa tâm nên cột lưới đạt được bán kính hồi chuyển lớn và khả năng chống mất ổn định cao với lượng thép ít hơn đáng kể so với cột tiết diện đặc có khả năng chịu tải tương đương.
Tại sao cột lưới được sử dụng cho tháp truyền tải
Đường dây truyền tải trên không dựa vào các tháp chắc chắn, nhẹ và tiết kiệm để lắp đặt ở địa hình xa xôi. Hình học mạng mở đáp ứng cả ba yêu cầu:
Độ thấm gió: hệ số rắn của lưới thấp cho phép gió đi qua kết cấu, làm giảm hệ số cản so với tiết diện đặc và giảm mômen lật trên chân tháp.
Hiệu quả vật liệu: lực được truyền bởi các dây cung và đường chéo dưới dạng kéo hoặc nén trực tiếp, do đó giàn chịu tải trọng cao với trọng tải thép tối thiểu, điều này cũng làm giảm yêu cầu về móng.
Hậu cần và lắp dựng: các thành viên được-chế tạo tại xưởng, mạ kẽm nhúng nóng-và lắp ráp tại chỗ bằng các kết nối bắt vít có độ bền-cao, tránh hàn ở trường nặng và cho phép vận chuyển các bó nhẹ đến các địa điểm khó khăn.
Các nguyên tắc cấu trúc tương tự áp dụng trên phạm vi điện áp, từ đường dây phân phối đến hệ thống truyền tải điện áp cực{0}}cao{1}} và đến các tháp viễn thông nơi chiều cao, tải trọng và hiệu suất gió là các yếu tố chi phối.
Ứng dụng trên các lớp điện áp
| Cấp điện áp | Cấu trúc điển hình | Ghi chú thiết kế |
|---|---|---|
| Phân phối (dưới 110 kV) | Tháp dạng lưới-mạch đơn hoặc mạch-mạch đôi, cấu trúc khung H- | Góc sáng, độ cao vừa phải, nền móng đơn giản |
| Điện áp cao (110 kV - 220 kV) | Tháp lưới tự hỗ trợ | Các bộ phận mạ kẽm nhúng nóng-, cụm bắt vít, tải trọng băng và gió theo mã địa phương |
| Điện áp cao-cực cao (330 kV - 750 kV) | Tháp lưới bốn chân lớn có-tay chéo | Tải hợp âm cao hơn, tấm bản mã nặng, dung sai chế tạo chặt chẽ hơn |
| Điện áp cực cao (750 kV trở lên) | Tháp bốn chân rất cao, tháp có thanh chắn dành cho các lối đi đặc biệt | Điều khiển bằng lực căng dây dẫn và nhịp dài; mỏi và rung động được xem xét tại các kết nối |
Những cân nhắc khi thiết kế cột tháp truyền tải
Tải trọng thiết kế: tải dây dẫn, tải gió, tải băng và tải bảo trì phải được kết hợp theo quy định quản lý, chẳng hạn như ASCE 10 cho kết cấu truyền tải bằng thép dạng lưới, IEC 60826 cho tiêu chí thiết kế đường dây trên không, EN 50341-1 cho đường dây điện trên không, hoặc GB 50545 cho các dự án của Trung Quốc.
Mác thép: các loại phổ biến bao gồm S235 và S355 đến EN 10025-2, Q235B và Q355B đến GB/T 1591, và ASTM A36 hoặc A572 Cấp 50. Việc lựa chọn cấp độ cân bằng độ bền với khả năng hàn và tính sẵn có.
Bảo vệ chống ăn mòn: mạ kẽm nhúng nóng-theo tiêu chuẩn ISO 1461 là biện pháp bảo vệ tiêu chuẩn cho tháp truyền tải vì nó bảo vệ hình dạng khớp nối phức tạp và ít cần bảo trì qua nhiều thập kỷ sử dụng.
Chất lượng chế tạo: cắt cấu kiện, đục lỗ và hàn tuân theo lớp thực hiện được xác định trong EN 1090-2 hoặc tiêu chuẩn chế tạo tương ứng, với dung sai kích thước được xác minh trong quá trình lắp ráp tại xưởng.
Tháp lưới vs Tháp đơn cực
| Tính năng | Tháp lưới | Tháp đơn cực |
|---|---|---|
| Dạng kết cấu | Giàn không gian có các góc, kênh hoặc ống bố trí hình tam giác hoặc hình vuông | Cột thép đa giác thon đơn |
| Khả năng chiều cao | Có thể đạt được những cấu trúc rất cao; chiều cao bị giới hạn chủ yếu bởi nền móng và hậu cần | Thường được sử dụng cho độ cao thấp đến trung bình |
| Hành vi gió | Khung mở giảm tải gió | Thân hình chắc chắn với lực kéo cao hơn |
| Vật liệu và lắp dựng | Trọng lượng nguyên liệu thấp hơn; thêm lao động bắt vít tại hiện trường | Chi phí vật liệu cao hơn; lắp dựng hiện trường nhanh hơn |
| BẢO TRÌ | Kiểm tra thường xuyên các mối nối bu lông và lớp phủ | Ít thành phần hơn nhưng phần chân đế cần được bảo vệ chống ăn mòn cẩn thận |
Câu hỏi thường gặp
Tại sao tháp truyền tải được xây dựng theo cấu trúc lưới?Tháp dạng lưới đạt được tỷ lệ cường độ-trên-trọng lượng cao và cho phép gió đi qua khung, giảm tải trọng ngang. Thiết kế mở cũng giúp giảm chi phí vật liệu và nền móng so với các giải pháp thay thế mặt cắt đặc-.
Những loại thép nào được sử dụng cho tháp truyền lưới?Các loại phổ biến là S235JR và S355JR/J0/J2 đến EN 10025-2, Q235B và Q355B đến GB/T 1591, và ASTM A36 hoặc A572 Cấp 50. Loại này được chọn theo lực cấu kiện, độ dày và thông số kỹ thuật của dự án.
Các thành viên của tháp lưới được kết nối như thế nào?Các thành viên được kết nối bằng bu lông có độ bền-cao tại các tấm bản mã hoặc bằng cách hàn tại xưởng. Các kết nối tại hiện trường được bắt vít giúp đơn giản hóa việc lắp dựng, giảm sự phụ thuộc vào thời tiết và giúp việc kiểm tra trở nên đơn giản.
Tháp lưới có thể được sử dụng trong khu vực đô thị hoặc dân cư?Chúng có thể, nhưng dấu vết và vẻ ngoài công nghiệp của chúng khiến chúng ít phổ biến hơn ở các khu đô thị đông đúc, nơi thường sử dụng đèn đơn cực. Trong thực tế, sự lựa chọn được quyết định bởi các yêu cầu về chiều cao, tải trọng, quyền-đường đi và quy hoạch.
Bảo vệ chống ăn mòn nào được áp dụng cho tháp truyền tải?Mạ kẽm nhúng nóng-theo tiêu chuẩn ISO 1461 là biện pháp bảo vệ được sử dụng rộng rãi nhất. Hệ thống song công có lớp sơn bổ sung được chỉ định trong môi trường công nghiệp hoặc ven biển khắc nghiệt.
Những tiêu chuẩn thiết kế nào chi phối cấu trúc truyền mạng?Các tài liệu tham khảo phổ biến là ASCE 10, IEC 60826, EN 50341-1 và GB 50545, cùng với các tiêu chuẩn chế tạo như EN 1090-2 và GB/T 2694 dành cho tháp thép mạ kẽm.