दक्षिणपूर्वी अमेरिका, खाड़ी तट और अटलांटिक तटीय क्षेत्रों को हर साल तूफान से सीधे खतरे का सामना करना पड़ता है। तूफान से आने वाली अत्यधिक हवा की गति ट्रांसमिशन स्टील के खंभों को भयावह क्षति पहुंचा सकती है:कंडक्टरों और जमीन के तारों पर हवा का भार तेजी से बढ़ जाता है,ध्रुव शरीर बड़े पैमाने पर अनुप्रस्थ झुकने वाले क्षणों का सामना करता है, औरनींव उत्थान और पलटने वाली दोनों शक्तियों के अधीन होती है.
तूफान कैटरीना (2005), तूफान हार्वे (2017), और तूफान इयान (2022) जैसी प्रमुख आपदा घटनाओं के परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर ट्रांसमिशन टावर ढह गए हैं। इन घटनाओं ने अमेरिकी उपयोगिताओं और नियामकों को तूफान-प्रवण क्षेत्रों में ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन मानकों को लगातार मजबूत करने के लिए प्रेरित किया है।
69 केवी से 230 केवी टेपर्ड ट्यूबलर स्टील पोल के लिए,दीवार की मोटाई और एम्बेड की गहराईये दो मुख्य पैरामीटर हैं जो पवन प्रतिरोध क्षमता निर्धारित करते हैं। यह लेख एनईएससी नियमों और एएससीई/एसईआई 48-19 डिजाइन मानकों के आधार पर, तूफान क्षेत्र पोल डिजाइन के लिए लोड आवश्यकताओं और पैरामीटर नियंत्रण को व्यवस्थित रूप से रेखांकित करता है।
राष्ट्रीय विद्युत सुरक्षा कोड (एनईएससी, एएनएसआई सी2)यूएस में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन के लिए अनिवार्य मूलभूत मानक एनईएससी देश को तीन मौसम लोडिंग जिलों में विभाजित करता है:भारी,मध्यम, औररोशनी. तूफान क्षेत्रों के लिए, लाइट लोडिंग डिस्ट्रिक्ट मुख्य रूप से लागू होता है:
| लोड हो रहा है जिला | रेडियल बर्फ की मोटाई | क्षैतिज हवा का दबाव | तापमान |
|---|---|---|---|
| प्रकाश (तूफान क्षेत्र) | 0 इंच | 9 पीएसएफ (लगभग 431 पा, 60 मील प्रति घंटे हवा) | 30°F (-1°C) |
| मध्यम | 0.25 इंच (6.35 मिमी) | 4 पीएसएफ | — |
| भारी | 0.5 इंच (12.7 मिमी) | 4 पीएसएफ (लगभग 192 पा, 40 मील प्रति घंटे हवा) | 0°F (-18°C) |
स्रोत: एनईएससी तालिका 250-1
फ्लोरिडा का पूरा राज्य लाइट लोडिंग डिस्ट्रिक्ट के अंतर्गत आता है, जिसके लिए हवाई सुविधाओं को डिजाइन करने की आवश्यकता है60 मील प्रति घंटे हवा (9 पीएसएफ हवा का दबाव) + 30°F तापमान. इसके विपरीत, पेंसिल्वेनिया हेवी लोडिंग डिस्ट्रिक्ट में है, जहां 0.5 इंच बर्फ + 40 मील प्रति घंटे की हवा के लिए डिज़ाइन की आवश्यकता है.
एनईएससी नियम 250सी (अत्यधिक हवा लोडिंग)तूफान क्षेत्र के डिजाइन के लिए एक और महत्वपूर्ण आवश्यकता है: संरचनाओं का अधिक होना60 फीट (18.3 मीटर)ऊंचाई में, उनकी समर्थित सुविधाओं के साथ, एनईएससी चित्र 250-2 में बुनियादी हवा की गति के आधार पर अत्यधिक हवा भार के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए (90 से 170 मील प्रति घंटे 3 सेकंड का झोंका, स्थान के आधार पर).
इस्पात संरचनाओं के लिए लोड फैक्टरएनईएससी ग्रेड बी निर्माण के तहत निम्नानुसार निर्दिष्ट हैं:
| लोड प्रकार | लोड फैक्टर |
|---|---|
| पवन भार | 2.50 |
| लंबवत भार (निष्क्रिय भार) | 1.50 |
| कंडक्टर/स्थैतिक तार तनाव | 1.65 |
ग्रेड बी एनईएससी में सुरक्षा के उच्चतम मार्जिन का प्रतिनिधित्व करता है, जिसकी आवश्यकता तब होती है जब खंभे सीमित पहुंच वाले राजमार्गों, रेलमार्गों और नौगम्य जलमार्गों को पार करते समय समर्थन करते हैं।.
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।.
तूफान क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए, एएससीई/एसईआई 48-19 के लिए डिजाइनरों को निम्नलिखित एनईएससी लोड संयोजनों पर विचार करने की आवश्यकता है:
एनईएससी नियम 250बी (जिला लोडिंग): प्रकाश जिले के लिए 9 पीएसएफ हवा का दबाव (बर्फ नहीं) मानक संयोजन
एनईएससी नियम 250सी (अत्यधिक हवा): चित्र 250-2 मूल हवा की गति के आधार पर अत्यधिक हवा का भार, 60 फीट 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 का संयोजन
एएससीई मैनुअल 74, इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन लाइन स्ट्रक्चरल लोडिंग के लिए दिशानिर्देश, विश्वसनीयता-आधारित लोड गणना पद्धतियां प्रदान करता है और तूफान क्षेत्र पवन भार विश्लेषण के लिए आधिकारिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है।.
पवन भार की इंजीनियरिंग गणना: एनईएससी नियम 250सी निर्दिष्ट करता है कि अत्यधिक हवा के दबाव की गणना निम्नानुसार की जाती है:
हवा का दबाव = 0.00256 × V² × kz × GRF × I × Cd × प्रक्षेपित क्षेत्र
जहां V चित्र 250-2 से 3 सेकंड की तेज़ हवा की गति है (90-170 मील प्रति घंटे), kz वेग दबाव एक्सपोज़र गुणांक (0.92-1.40) है, और GRF झोंका प्रतिक्रिया कारक है.
आरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 गैल्वेनाइज्ड 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)
तूफान 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: तूफान क्षेत्र की लाइनें सबसे अच्छी सेवा प्रदान करती हैंपतला 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।
प्रत्यक्ष-एम्बेडमेंट स्टील पोल के लिए एंबेडमेंट की गहराई तूफान क्षेत्र के डिजाइन में एक और मुख्य पैरामीटर है। तूफान से प्रेरित अनुप्रस्थ पवन भार सीधे एम्बेडेड अनुभाग में प्रेषित होते हैं, जिससे पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध प्रदान करने के लिए पर्याप्त एम्बेडमेंट गहराई की आवश्यकता होती है।
एंबेडमेंट गहराई डिजाइन सिद्धांत:
1. ग्राउंडलाइन मोमेंट के आधार पर एंबेडमेंट गहराई निर्धारित करें
ग्राउंडलाइन क्षण और कतरनी का विरोध करने के लिए एंबेडमेंट की गहराई पर्याप्त होनी चाहिए। डिजाइनरों को एनईएससी नियम 250बी (9 पीएसएफ पवन दबाव) और नियम 250सी (अत्यधिक हवा) दोनों के तहत लोड संयोजन की गणना करनी चाहिए।लिफ़ाफ़ा मूल्यआवश्यक एंबेडमेंट गहराई निर्धारित करने के लिए।
2. विशिष्ट एंबेडमेंट गहराई रेंज
69 केवी-230 केवी टेपर्ड स्टील पोल के लिए, विशिष्ट एंबेडमेंट गहराई है10%-15%पोल की ऊंचाई का. 70 फीट के खंभे के लिए, यह लगभग बराबर है7-10.5 फीटएम्बेडमेंट का.
3. मिट्टी की स्थिति पर विचार
एंबेडमेंट की गहराई की गणना में मिट्टी के प्रकार और असर क्षमता को ध्यान में रखना चाहिए। नरम मिट्टी या भराव क्षेत्रों की आवश्यकता हो सकती हैअधिक एम्बेडमेंट गहराई या नींव असर प्लेटों का जोड़पर्याप्त पार्श्व प्रतिरोध प्रदान करने के लिए।
4. शीत रेखा आवश्यकताएँ
यद्यपि तूफान क्षेत्र मुख्य रूप से उष्णकटिबंधीय जलवायु वाले होते हैं, कुछ क्षेत्रों (जैसे मध्य-अटलांटिक तट) में अभी भी मौसमी ठंढ का अनुभव होता है। एम्बेडेड अनुभाग का विस्तार होना चाहिएशीत रेखा के नीचे, या गैर-ठंढ-संवेदनशील बैकफ़िल सामग्री (उदाहरण के लिए, कुचल पत्थर, रेत/बजरी) का उपयोग किया जाना चाहिए।
तूफान क्षेत्र अक्सर मेल खाते हैंतटीय उच्च-नमक वातावरण, इस्पात खंभों के लिए कठोर संक्षारण संरक्षण आवश्यकताओं को लागू करना:
गैल्वनाइजिंग मानक:एएसटीएम ए123, साथग्रेड 100 (100μm)तटीय वातावरण के लिए अनुशंसित कोटिंग की मोटाई
एंबेडेड अनुभाग के लिए अतिरिक्त सुरक्षा:बिटुमिनस कोटिंग या हीट-सिकुड़ आस्तीन सुरक्षागैल्वेनाइज्ड परत के ऊपर लगाने की अनुशंसा की जाती है
| पैरामीटर श्रेणी | तूफान क्षेत्र (लाइट जिला) की आवश्यकता | आधार | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| जिला भार पवन दबाव | 9 पीएसएफ (लगभग 431 पा, 60 मील प्रति घंटा) | एनईएससी तालिका 250-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| अत्यधिक हवा मूल हवा की गति | 90-170 मील प्रति घंटे(3 सेकंड का झोंका, स्थान पर निर्भर) | एनईएससी चित्र 250-2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| अत्यधिक हवा प्रयोज्यता | संरचनाएं> 60 फीट (18.3 मीटर)ऊंचाई में | एनईएससी नियम 250 सी | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| पवन भार कारक (ग्रेड बी) | 2.50 | एनईएससी ग्रेड बी | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| वर्टिकल लोड फैक्टर (ग्रेड बी) | 1.50 | एनईएससी ग्रेड बी | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| कंडक्टर तनाव कारक (ग्रेड बी) | 1.65 |
समाचार विवरण
घर
समाचार
एनईएससी सी2 उच्च पवन भार तूफान क्षेत्र: पतला ट्यूबलर स्टील पोल के लिए दीवार की मोटाई और एंबेडमेंट गहराई नियंत्रणएनईएससी सी2 उच्च पवन भार तूफान क्षेत्र: पतला ट्यूबलर स्टील पोल के लिए दीवार की मोटाई और एंबेडमेंट गहराई नियंत्रणएनईएससी सी2 उच्च पवन भार तूफान क्षेत्र: पतला ट्यूबलर स्टील पोल के लिए दीवार की मोटाई और एंबेडमेंट गहराई नियंत्रणअमेरिकी ट्रांसमिशन लाइनों के लिए तूफान क्षेत्रों की संरचनात्मक चुनौतीदक्षिणपूर्वी अमेरिका, खाड़ी तट और अटलांटिक तटीय क्षेत्रों को हर साल तूफान से सीधे खतरे का सामना करना पड़ता है। तूफान से आने वाली अत्यधिक हवा की गति ट्रांसमिशन स्टील के खंभों को भयावह क्षति पहुंचा सकती है:कंडक्टरों और जमीन के तारों पर हवा का भार तेजी से बढ़ जाता है,ध्रुव शरीर बड़े पैमाने पर अनुप्रस्थ झुकने वाले क्षणों का सामना करता है, औरनींव उत्थान और पलटने वाली दोनों शक्तियों के अधीन होती है. तूफान कैटरीना (2005), तूफान हार्वे (2017), और तूफान इयान (2022) जैसी प्रमुख आपदा घटनाओं के परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर ट्रांसमिशन टावर ढह गए हैं। इन घटनाओं ने अमेरिकी उपयोगिताओं और नियामकों को तूफान-प्रवण क्षेत्रों में ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन मानकों को लगातार मजबूत करने के लिए प्रेरित किया है। 69 केवी से 230 केवी टेपर्ड ट्यूबलर स्टील पोल के लिए,दीवार की मोटाई और एम्बेड की गहराईये दो मुख्य पैरामीटर हैं जो पवन प्रतिरोध क्षमता निर्धारित करते हैं। यह लेख एनईएससी नियमों और एएससीई/एसईआई 48-19 डिजाइन मानकों के आधार पर, तूफान क्षेत्र पोल डिजाइन के लिए लोड आवश्यकताओं और पैरामीटर नियंत्रण को व्यवस्थित रूप से रेखांकित करता है। एनईएससी तूफान क्षेत्र लोड आवश्यकताएँ रूपरेखाराष्ट्रीय विद्युत सुरक्षा कोड (एनईएससी, एएनएसआई सी2)यूएस में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन के लिए अनिवार्य मूलभूत मानक एनईएससी देश को तीन मौसम लोडिंग जिलों में विभाजित करता है:भारी,मध्यम, औररोशनी. तूफान क्षेत्रों के लिए, लाइट लोडिंग डिस्ट्रिक्ट मुख्य रूप से लागू होता है:
फ्लोरिडा का पूरा राज्य लाइट लोडिंग डिस्ट्रिक्ट के अंतर्गत आता है, जिसके लिए हवाई सुविधाओं को डिजाइन करने की आवश्यकता है60 मील प्रति घंटे हवा (9 पीएसएफ हवा का दबाव) + 30°F तापमान. इसके विपरीत, पेंसिल्वेनिया हेवी लोडिंग डिस्ट्रिक्ट में है, जहां 0.5 इंच बर्फ + 40 मील प्रति घंटे की हवा के लिए डिज़ाइन की आवश्यकता है. एनईएससी नियम 250सी (अत्यधिक हवा लोडिंग)तूफान क्षेत्र के डिजाइन के लिए एक और महत्वपूर्ण आवश्यकता है: संरचनाओं का अधिक होना60 फीट (18.3 मीटर)ऊंचाई में, उनकी समर्थित सुविधाओं के साथ, एनईएससी चित्र 250-2 में बुनियादी हवा की गति के आधार पर अत्यधिक हवा भार के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए (90 से 170 मील प्रति घंटे 3 सेकंड का झोंका, स्थान के आधार पर). इस्पात संरचनाओं के लिए लोड फैक्टरएनईएससी ग्रेड बी निर्माण के तहत निम्नानुसार निर्दिष्ट हैं:
ग्रेड बी एनईएससी में सुरक्षा के उच्चतम मार्जिन का प्रतिनिधित्व करता है, जिसकी आवश्यकता तब होती है जब खंभे सीमित पहुंच वाले राजमार्गों, रेलमार्गों और नौगम्य जलमार्गों को पार करते समय समर्थन करते हैं।. एएससीई/एसईआई 48-19 संरचनात्मक डिजाइन मानक और पवन भार गणनाएएससीई/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।. तूफान क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए, एएससीई/एसईआई 48-19 के लिए डिजाइनरों को निम्नलिखित एनईएससी लोड संयोजनों पर विचार करने की आवश्यकता है:
एएससीई मैनुअल 74, इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन लाइन स्ट्रक्चरल लोडिंग के लिए दिशानिर्देश, विश्वसनीयता-आधारित लोड गणना पद्धतियां प्रदान करता है और तूफान क्षेत्र पवन भार विश्लेषण के लिए आधिकारिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है।. पवन भार की इंजीनियरिंग गणना: एनईएससी नियम 250सी निर्दिष्ट करता है कि अत्यधिक हवा के दबाव की गणना निम्नानुसार की जाती है:
जहां V चित्र 250-2 से 3 सेकंड की तेज़ हवा की गति है (90-170 मील प्रति घंटे), kz वेग दबाव एक्सपोज़र गुणांक (0.92-1.40) है, और GRF झोंका प्रतिक्रिया कारक है. तूफान क्षेत्रों के लिए दीवार की मोटाई पैरामीटर नियंत्रणआरयूएस बुलेटिन 1724ई-224 गैल्वेनाइज्ड स्टील टावर घटकों के लिए न्यूनतम आधार धातु मोटाई को अनिवार्य करता है:
तूफान 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: तूफान क्षेत्र की लाइनें सबसे अच्छी सेवा प्रदान करती हैंपतला 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। तूफान क्षेत्रों के लिए एंबेडमेंट गहराई पैरामीटर नियंत्रणप्रत्यक्ष-एम्बेडमेंट स्टील पोल के लिए एंबेडमेंट की गहराई तूफान क्षेत्र के डिजाइन में एक और मुख्य पैरामीटर है। तूफान से प्रेरित अनुप्रस्थ पवन भार सीधे एम्बेडेड अनुभाग में प्रेषित होते हैं, जिससे पार्श्व पृथ्वी प्रतिरोध प्रदान करने के लिए पर्याप्त एम्बेडमेंट गहराई की आवश्यकता होती है। एंबेडमेंट गहराई डिजाइन सिद्धांत: 1. ग्राउंडलाइन मोमेंट के आधार पर एंबेडमेंट गहराई निर्धारित करें ग्राउंडलाइन क्षण और कतरनी का विरोध करने के लिए एंबेडमेंट की गहराई पर्याप्त होनी चाहिए। डिजाइनरों को एनईएससी नियम 250बी (9 पीएसएफ पवन दबाव) और नियम 250सी (अत्यधिक हवा) दोनों के तहत लोड संयोजन की गणना करनी चाहिए।लिफ़ाफ़ा मूल्यआवश्यक एंबेडमेंट गहराई निर्धारित करने के लिए। 2. विशिष्ट एंबेडमेंट गहराई रेंज 69 केवी-230 केवी टेपर्ड स्टील पोल के लिए, विशिष्ट एंबेडमेंट गहराई है10%-15%पोल की ऊंचाई का. 70 फीट के खंभे के लिए, यह लगभग बराबर है7-10.5 फीटएम्बेडमेंट का. 3. मिट्टी की स्थिति पर विचार एंबेडमेंट की गहराई की गणना में मिट्टी के प्रकार और असर क्षमता को ध्यान में रखना चाहिए। नरम मिट्टी या भराव क्षेत्रों की आवश्यकता हो सकती हैअधिक एम्बेडमेंट गहराई या नींव असर प्लेटों का जोड़पर्याप्त पार्श्व प्रतिरोध प्रदान करने के लिए। 4. शीत रेखा आवश्यकताएँ यद्यपि तूफान क्षेत्र मुख्य रूप से उष्णकटिबंधीय जलवायु वाले होते हैं, कुछ क्षेत्रों (जैसे मध्य-अटलांटिक तट) में अभी भी मौसमी ठंढ का अनुभव होता है। एम्बेडेड अनुभाग का विस्तार होना चाहिएशीत रेखा के नीचे, या गैर-ठंढ-संवेदनशील बैकफ़िल सामग्री (उदाहरण के लिए, कुचल पत्थर, रेत/बजरी) का उपयोग किया जाना चाहिए। गैल्वनाइजिंग संक्षारण संरक्षण और तूफान क्षेत्र संबंधी विचारतूफान क्षेत्र अक्सर मेल खाते हैंतटीय उच्च-नमक वातावरण, इस्पात खंभों के लिए कठोर संक्षारण संरक्षण आवश्यकताओं को लागू करना:
मुख्य पैरामीटर सारांश
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