ऊपरी मध्यपश्चिम, पूर्वोत्तर और अलास्का में हर सर्दी में गंभीर बर्फ जमा होने का खतरा रहता है. उत्तरपूर्वी अमेरिका में जनवरी 1998 का बर्फ़ीला तूफ़ान, जिसके कारण बड़े पैमाने पर ट्रांसमिशन टावर ढह गए और लाइनें विफल हो गईं, उद्योग के लिए एक पाठ्यपुस्तक बनी हुई है. ट्रांसमिशन स्टील के खंभों पर बर्फ जमा होने का प्रभाव बढ़े हुए ऊर्ध्वाधर भार से कहीं अधिक है:बर्फ अभिवृद्धि से कंडक्टरों और जमीन के तारों का हवा के संपर्क में आने वाला क्षेत्र बढ़ जाता है, अनुप्रस्थ पवन भार को बढ़ाना;असमान बर्फ़ का बहना और सरपट दौड़नानिकटवर्ती विस्तारों में महत्वपूर्ण अनुदैर्ध्य असंतुलित तनाव उत्पन्न करते हैं; अधिक गंभीर रूप से,बर्फ और हवा के भार की संयुक्त घटनाध्रुव संरचनाओं पर पारंपरिक डिजाइन परिदृश्यों से कहीं अधिक ताकत की मांग लागू होती है.
69kV से 230kV टेपर्ड ट्यूबलर स्टील पोल के लिए, लोड सत्यापन भारी बर्फ क्षेत्रों में संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करने का मूल है। यह लेख एनईएससी नियमों और एएससीई/एसईआई 48-19 डिजाइन मानकों के आधार पर भारी बर्फ क्षेत्र पोल डिजाइन के लिए लोड आवश्यकताओं और संरचनात्मक चयन मानदंडों को व्यवस्थित रूप से रेखांकित करता है।
राष्ट्रीय विद्युत सुरक्षा कोड (एनईएससी, एएनएसआई सी2)अमेरिका में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन डिज़ाइन के लिए अनिवार्य मूलभूत मानक है. एनईएससी देश को तीन मौसम लोडिंग जिलों में विभाजित करता है:
| लोड हो रहा है जिला | रेडियल बर्फ की मोटाई | क्षैतिज हवा का दबाव | तापमान |
|---|---|---|---|
| भारी | 0.5 इंच (12.7 मिमी) | 4 पीएसएफ (लगभग 192 पा) | 0°F (-18°C) |
| मध्यम | 0.25 इंच (6.35 मिमी) | 4 पीएसएफ | — |
| रोशनी | 0 इंच | 9 पीएसएफ | 30°F |
स्रोत: एनईएससी तालिका 250-1
हेवी लोडिंग डिस्ट्रिक्ट में, जिसका उदाहरण पेंसिल्वेनिया है, हवाई सुविधाओं को डिज़ाइन किया जाना चाहिए0.5 इंच रेडियल बर्फ + 40 मील प्रति घंटे हवा + 0°F तापमान.
इस्पात संरचनाओं के लिए लोड फैक्टरएनईएससी ग्रेड बी निर्माण के तहत निम्नानुसार निर्दिष्ट हैं:
| लोड प्रकार | लोड फैक्टर |
|---|---|
| पवन भार | 2.50 |
| लंबवत भार (मृत भार + बर्फ) | 1.50 |
| कंडक्टर/स्थैतिक तार तनाव | 1.65 |
अत्यधिक बर्फ लोड हो रहा हैभारी बर्फ क्षेत्र डिजाइन के लिए एक और महत्वपूर्ण आवश्यकता है: सुविधाओं का विरोध करना चाहिएन्यूनतम रेडियल बर्फ लोडिंग 1.25 इंच (31.8 मिमी), बर्फ के घनत्व के साथ57 पीसीएफ (लगभग 913 किग्रा/वर्ग मीटर), तापमान 0°F, और हवा की गति 0 मील प्रति घंटे. कुछ राज्यों और उपयोगिताओं ने और भी अधिक कड़े आंतरिक मानकों को अपनाया है.
एएससीई/एसईआई 48-19, स्टील ट्रांसमिशन पोल संरचनाओं का डिजाइन, अमेरिकन सोसाइटी ऑफ सिविल इंजीनियर्स द्वारा जारी विशेष डिजाइन मानक है, जो ठंड से बने पतला ट्यूबलर स्टील संरचनाओं के डिजाइन, विवरण, निर्माण, परीक्षण, संयोजन और निर्माण के लिए एक समान तकनीकी आधार प्रदान करता है।. मानक स्व-सहायक और गाइड दोनों संरचनाओं पर लागू होता है, जिसमें कंक्रीट कैसॉन, स्टील पाइलिंग और प्रत्यक्ष एंबेडमेंट सहित विभिन्न प्रकार की नींव शामिल होती है।.
भारी बर्फ क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए, एएससीई/एसईआई 48-19 के लिए डिजाइनरों को निम्नलिखित लोड संयोजनों पर विचार करने की आवश्यकता होती है:
एनईएससी नियम 250बी (जिला लोडिंग): बर्फ और हवा के भार का मानक संयोजन
एनईएससी नियम 250सी (अत्यधिक हवा): केवल 60 फीट (18.3 मीटर) से अधिक ऊंचाई वाली संरचनाओं पर लागू होता है
एनईएससी नियम 250डी (समवर्ती हवा के साथ अत्यधिक बर्फ): 100 साल की वापसी अवधि अत्यधिक बर्फ और हवा भार संयोजन
एएससीई मैनुअल 74, इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन लाइन स्ट्रक्चरल लोडिंग के लिए दिशानिर्देश, विश्वसनीयता-आधारित लोड गणना पद्धतियां प्रदान करता है और भारी बर्फ क्षेत्र लोड विश्लेषण के लिए आधिकारिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है।.
स्टील ग्रेड चयन
भारी बर्फ क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए,एएसटीएम जीआर50 (न्यूनतम उपज शक्ति 345 एमपीए) या जीआर65 (न्यूनतम उपज शक्ति 448 एमपीए)उच्च शक्ति वाले स्टील की अनुशंसा की जाती है. Gr65 समान दीवार मोटाई पर उच्च पल क्षमता प्रदान करता है, जिससे समग्र पोल वजन और परिवहन लागत को नियंत्रित करने में मदद मिलती है।
दीवार की मोटाई संबंधी आवश्यकताएँ
आरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 गैल्वनाइज्ड स्टील टावर घटकों के लिए न्यूनतम आधार धातु मोटाई को अनिवार्य करता है:
मुख्य कोने के सदस्य: ≥3/16 इंच (4.76 मिमी)
अन्य सदस्य: ≥1/8 इंच (3.18 मिमी)
भारी बर्फ क्षेत्रों में, डिजाइनर आमतौर पर आगे बढ़ते हैंबट की दीवार की मोटाई बढ़ाएँएनईएससी लोड संयोजनों से उत्पन्न अधिकतम ग्राउंडलाइन क्षण को संबोधित करने के लिए. विशिष्ट बट दीवार की मोटाई एनईएससी लोड मामलों से गणना की गई ग्राउंडलाइन पल के आधार पर निर्धारित की जानी चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि तनाव अनुपात 1.0 से अधिक न हो.
पतला पोल डिजाइन
भारी बर्फ क्षेत्र रेखाओं द्वारा सबसे अच्छी सेवा प्रदान की जाती हैपतला ध्रुवजो कि खंभे की ऊंचाई के साथ दीवार की मोटाई और अनुभाग व्यास को बदलता है, पर्याप्त शीर्ष कठोरता को बनाए रखते हुए बट अनुभाग को मजबूत करता है. मल्टी-सेक्शन स्लिप-फिट डिज़ाइन के लिए, स्प्लिस ज़ोन (आमतौर पर ≥24 इंच/610 मिमी सगाई की लंबाई) पर स्थानीय बकलिंग सत्यापन पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
भारी बर्फ क्षेत्रों में 69kV-230kV टेपर्ड स्टील खंभों के लोड सत्यापन के लिए निम्नलिखित पैरामीटर महत्वपूर्ण हैं:
| सत्यापन पैरामीटर | भारी बर्फ क्षेत्र की आवश्यकता | आधार |
|---|---|---|
| रेडियल बर्फ की मोटाई (जिला भार) | 0.5 इंच (12.7 मिमी) | एनईएससी तालिका 250-1 |
| अत्यधिक बर्फ की मोटाई | न्यूनतम 1.25 इंच (31.8 मिमी) | एनईएससी नियम 250डी |
| समवर्ती पवन दबाव (जिला) | 4 पीएसएफ (40 मील प्रति घंटे) | एनईएससी तालिका 250-1 |
| बर्फ का घनत्व | 57 पीसीएफ (913 किग्रा/वर्ग मीटर) | एनईएससी |
| पवन भार कारक (इस्पात) | 2.50 | एनईएससी ग्रेड बी |
| वर्टिकल लोड फैक्टर (बर्फ सहित) | 1.50 | एनईएससी ग्रेड बी |
| कंडक्टर तनाव कारक | 1.65 | एनईएससी ग्रेड बी |
| न्यूनतम मुख्य सदस्य दीवार की मोटाई | 3/16 इंच (4.76 मिमी) | आरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 |
| डिज़ाइन मानक | एएससीई/एसईआई 48-19 | संरचनात्मक डिजाइन आधार |
भारी बर्फ क्षेत्रों में सीधे एम्बेडेड स्टील के खंभों के लिए, नींव के डिजाइन पर अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता है:
1. एम्बेडमेंट गहराई और पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध
बर्फ संचय से बढ़ा हुआ पार्श्व भार सीधे एम्बेडेड अनुभाग में प्रेषित होता है, जिससे पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध प्रदान करने के लिए पर्याप्त एम्बेडमेंट गहराई की आवश्यकता होती है। डिजाइनरों को एनईएससी लोड संयोजनों के आधार पर ग्राउंडलाइन कतरनी और क्षण की गणना करनी चाहिए और मिट्टी के प्रकार के अनुसार प्रभावी एम्बेडमेंट गहराई निर्धारित करनी चाहिए।
2. फ्रॉस्ट हेव विचार
भारी बर्फ क्षेत्र अक्सर मौसमी पाले के प्रवेश के साथ मेल खाते हैं। एम्बेडेड अनुभाग का विस्तार होना चाहिएशीत रेखा के नीचे, या गैर-ठंढ-अतिसंवेदनशील बैकफ़िल सामग्री (उदाहरण के लिए, कुचल पत्थर, रेत/बजरी) का उपयोग ठंढ के उत्थान को रोकने के लिए किया जाना चाहिए।
3. एंबेडेड अनुभाग के लिए संक्षार
ऊपरी मध्यपश्चिम, पूर्वोत्तर और अलास्का में हर सर्दी में गंभीर बर्फ जमा होने का खतरा रहता है. उत्तरपूर्वी अमेरिका में जनवरी 1998 का बर्फ़ीला तूफ़ान, जिसके कारण बड़े पैमाने पर ट्रांसमिशन टावर ढह गए और लाइनें विफल हो गईं, उद्योग के लिए एक पाठ्यपुस्तक बनी हुई है. ट्रांसमिशन स्टील के खंभों पर बर्फ जमा होने का प्रभाव बढ़े हुए ऊर्ध्वाधर भार से कहीं अधिक है:बर्फ अभिवृद्धि से कंडक्टरों और जमीन के तारों का हवा के संपर्क में आने वाला क्षेत्र बढ़ जाता है, अनुप्रस्थ पवन भार को बढ़ाना;असमान बर्फ़ का बहना और सरपट दौड़नानिकटवर्ती विस्तारों में महत्वपूर्ण अनुदैर्ध्य असंतुलित तनाव उत्पन्न करते हैं; अधिक गंभीर रूप से,बर्फ और हवा के भार की संयुक्त घटनाध्रुव संरचनाओं पर पारंपरिक डिजाइन परिदृश्यों से कहीं अधिक ताकत की मांग लागू होती है.
69kV से 230kV टेपर्ड ट्यूबलर स्टील पोल के लिए, लोड सत्यापन भारी बर्फ क्षेत्रों में संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करने का मूल है। यह लेख एनईएससी नियमों और एएससीई/एसईआई 48-19 डिजाइन मानकों के आधार पर भारी बर्फ क्षेत्र पोल डिजाइन के लिए लोड आवश्यकताओं और संरचनात्मक चयन मानदंडों को व्यवस्थित रूप से रेखांकित करता है।
राष्ट्रीय विद्युत सुरक्षा कोड (एनईएससी, एएनएसआई सी2)अमेरिका में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन डिज़ाइन के लिए अनिवार्य मूलभूत मानक है. एनईएससी देश को तीन मौसम लोडिंग जिलों में विभाजित करता है:
| लोड हो रहा है जिला | रेडियल बर्फ की मोटाई | क्षैतिज हवा का दबाव | तापमान |
|---|---|---|---|
| भारी | 0.5 इंच (12.7 मिमी) | 4 पीएसएफ (लगभग 192 पा) | 0°F (-18°C) |
| मध्यम | 0.25 इंच (6.35 मिमी) | 4 पीएसएफ | — |
| रोशनी | 0 इंच | 9 पीएसएफ | 30°F |
स्रोत: एनईएससी तालिका 250-1
हेवी लोडिंग डिस्ट्रिक्ट में, जिसका उदाहरण पेंसिल्वेनिया है, हवाई सुविधाओं को डिज़ाइन किया जाना चाहिए0.5 इंच रेडियल बर्फ + 40 मील प्रति घंटे हवा + 0°F तापमान.
इस्पात संरचनाओं के लिए लोड फैक्टरएनईएससी ग्रेड बी निर्माण के तहत निम्नानुसार निर्दिष्ट हैं:
| लोड प्रकार | लोड फैक्टर |
|---|---|
| पवन भार | 2.50 |
| लंबवत भार (मृत भार + बर्फ) | 1.50 |
| कंडक्टर/स्थैतिक तार तनाव | 1.65 |
अत्यधिक बर्फ लोड हो रहा हैभारी बर्फ क्षेत्र डिजाइन के लिए एक और महत्वपूर्ण आवश्यकता है: सुविधाओं का विरोध करना चाहिएन्यूनतम रेडियल बर्फ लोडिंग 1.25 इंच (31.8 मिमी), बर्फ के घनत्व के साथ57 पीसीएफ (लगभग 913 किग्रा/वर्ग मीटर), तापमान 0°F, और हवा की गति 0 मील प्रति घंटे. कुछ राज्यों और उपयोगिताओं ने और भी अधिक कड़े आंतरिक मानकों को अपनाया है.
एएससीई/एसईआई 48-19, स्टील ट्रांसमिशन पोल संरचनाओं का डिजाइन, अमेरिकन सोसाइटी ऑफ सिविल इंजीनियर्स द्वारा जारी विशेष डिजाइन मानक है, जो ठंड से बने पतला ट्यूबलर स्टील संरचनाओं के डिजाइन, विवरण, निर्माण, परीक्षण, संयोजन और निर्माण के लिए एक समान तकनीकी आधार प्रदान करता है।. मानक स्व-सहायक और गाइड दोनों संरचनाओं पर लागू होता है, जिसमें कंक्रीट कैसॉन, स्टील पाइलिंग और प्रत्यक्ष एंबेडमेंट सहित विभिन्न प्रकार की नींव शामिल होती है।.
भारी बर्फ क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए, एएससीई/एसईआई 48-19 के लिए डिजाइनरों को निम्नलिखित लोड संयोजनों पर विचार करने की आवश्यकता होती है:
एनईएससी नियम 250बी (जिला लोडिंग): बर्फ और हवा के भार का मानक संयोजन
एनईएससी नियम 250सी (अत्यधिक हवा): केवल 60 फीट (18.3 मीटर) से अधिक ऊंचाई वाली संरचनाओं पर लागू होता है
एनईएससी नियम 250डी (समवर्ती हवा के साथ अत्यधिक बर्फ): 100 साल की वापसी अवधि अत्यधिक बर्फ और हवा भार संयोजन
एएससीई मैनुअल 74, इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन लाइन स्ट्रक्चरल लोडिंग के लिए दिशानिर्देश, विश्वसनीयता-आधारित लोड गणना पद्धतियां प्रदान करता है और भारी बर्फ क्षेत्र लोड विश्लेषण के लिए आधिकारिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है।.
स्टील ग्रेड चयन
भारी बर्फ क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए,एएसटीएम जीआर50 (न्यूनतम उपज शक्ति 345 एमपीए) या जीआर65 (न्यूनतम उपज शक्ति 448 एमपीए)उच्च शक्ति वाले स्टील की अनुशंसा की जाती है. Gr65 समान दीवार मोटाई पर उच्च पल क्षमता प्रदान करता है, जिससे समग्र पोल वजन और परिवहन लागत को नियंत्रित करने में मदद मिलती है।
दीवार की मोटाई संबंधी आवश्यकताएँ
आरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 गैल्वनाइज्ड स्टील टावर घटकों के लिए न्यूनतम आधार धातु मोटाई को अनिवार्य करता है:
मुख्य कोने के सदस्य: ≥3/16 इंच (4.76 मिमी)
अन्य सदस्य: ≥1/8 इंच (3.18 मिमी)
भारी बर्फ क्षेत्रों में, डिजाइनर आमतौर पर आगे बढ़ते हैंबट की दीवार की मोटाई बढ़ाएँएनईएससी लोड संयोजनों से उत्पन्न अधिकतम ग्राउंडलाइन क्षण को संबोधित करने के लिए. विशिष्ट बट दीवार की मोटाई एनईएससी लोड मामलों से गणना की गई ग्राउंडलाइन पल के आधार पर निर्धारित की जानी चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि तनाव अनुपात 1.0 से अधिक न हो.
पतला पोल डिजाइन
भारी बर्फ क्षेत्र रेखाओं द्वारा सबसे अच्छी सेवा प्रदान की जाती हैपतला ध्रुवजो कि खंभे की ऊंचाई के साथ दीवार की मोटाई और अनुभाग व्यास को बदलता है, पर्याप्त शीर्ष कठोरता को बनाए रखते हुए बट अनुभाग को मजबूत करता है. मल्टी-सेक्शन स्लिप-फिट डिज़ाइन के लिए, स्प्लिस ज़ोन (आमतौर पर ≥24 इंच/610 मिमी सगाई की लंबाई) पर स्थानीय बकलिंग सत्यापन पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
भारी बर्फ क्षेत्रों में 69kV-230kV टेपर्ड स्टील खंभों के लोड सत्यापन के लिए निम्नलिखित पैरामीटर महत्वपूर्ण हैं:
| सत्यापन पैरामीटर | भारी बर्फ क्षेत्र की आवश्यकता | आधार |
|---|---|---|
| रेडियल बर्फ की मोटाई (जिला भार) | 0.5 इंच (12.7 मिमी) | एनईएससी तालिका 250-1 |
| अत्यधिक बर्फ की मोटाई | न्यूनतम 1.25 इंच (31.8 मिमी) | एनईएससी नियम 250डी |
| समवर्ती पवन दबाव (जिला) | 4 पीएसएफ (40 मील प्रति घंटे) | एनईएससी तालिका 250-1 |
| बर्फ का घनत्व | 57 पीसीएफ (913 किग्रा/वर्ग मीटर) | एनईएससी |
| पवन भार कारक (इस्पात) | 2.50 | एनईएससी ग्रेड बी |
| वर्टिकल लोड फैक्टर (बर्फ सहित) | 1.50 | एनईएससी ग्रेड बी |
| कंडक्टर तनाव कारक | 1.65 | एनईएससी ग्रेड बी |
| न्यूनतम मुख्य सदस्य दीवार की मोटाई | 3/16 इंच (4.76 मिमी) | आरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 |
| डिज़ाइन मानक | एएससीई/एसईआई 48-19 | संरचनात्मक डिजाइन आधार |
भारी बर्फ क्षेत्रों में सीधे एम्बेडेड स्टील के खंभों के लिए, नींव के डिजाइन पर अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता है:
1. एम्बेडमेंट गहराई और पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध
बर्फ संचय से बढ़ा हुआ पार्श्व भार सीधे एम्बेडेड अनुभाग में प्रेषित होता है, जिससे पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध प्रदान करने के लिए पर्याप्त एम्बेडमेंट गहराई की आवश्यकता होती है। डिजाइनरों को एनईएससी लोड संयोजनों के आधार पर ग्राउंडलाइन कतरनी और क्षण की गणना करनी चाहिए और मिट्टी के प्रकार के अनुसार प्रभावी एम्बेडमेंट गहराई निर्धारित करनी चाहिए।
2. फ्रॉस्ट हेव विचार
भारी बर्फ क्षेत्र अक्सर मौसमी पाले के प्रवेश के साथ मेल खाते हैं। एम्बेडेड अनुभाग का विस्तार होना चाहिएशीत रेखा के नीचे, या गैर-ठंढ-अतिसंवेदनशील बैकफ़िल सामग्री (उदाहरण के लिए, कुचल पत्थर, रेत/बजरी) का उपयोग ठंढ के उत्थान को रोकने के लिए किया जाना चाहिए।
3. एंबेडेड अनुभाग के लिए संक्षार
