Проектирование механизма для подъёма провода (количество цепей ЛЭП - 2, длина пролёта - 180 м, сечение провода - 240/32)

одностоечных, свободно стоящих опор высотой до 40 м можно принять b=1,35;

S – площадь проекции опоры по наружному контуру, перпендикулярному направлению ветрового потока, S=Н×С₁/2=31×2,8/2=43,4 м²;

.

2) От ветра, действующего на провод без гололеда:

3) От ветра, действующего на провод, покрытый гололедом:

3.7. Определение горизонтальных расчетных нагрузок.

1) От ветра для свободностоящей опоры:

2) От ветра, действующего на провод без гололеда:

3) От ветра, действующего на провод, покрытый гололедом:

3.8.Определение реакций в опорных башмаках.

1) Составление расчетной схемы:

 

Нагрузки G^p и Р^р, изображенные на схеме вычисляются по следующим формулам:

2) Определение горизонтальных реакций по приближенным формулам.

Опирание опорных секций на фундамент можно рассматривать как шарнирное, реакции на одноименные башмаки считать равными.

На основании расчетов и опыта можно предполагать, что первые по направлению ветрового потока два опорных башмака воспринимают 35% суммарной горизонтальной нагрузки, а два других башмака – 65%. То есть

;

.

3) Определение вертикальных реакций.

Вертикальные реакции находятся из системы двух уравнений статики:

Геометрические параметры опоры П110-6:

a₁=b₁=2,1 м;          a₂=b₂=4,2 м;          a₃=b₃=2,1 м;

h₁=3 м; h₂=19 м;   h₃=6 м; h₄=6 м;     H=31 м; С₁=2,8 м;

SM(А)=0;

V_B=15217,31 даН.

SM(B)=0;

V_A=9226,33 даН.

Проверка:

;

;

Можно говорить о правильности расчета вертикальных реакций в опорных башмаках.

Масштаб 1:100

3.9. Определение расчетных усилий в раскосах опорной секции:

1) Составление расчетной схемы опорной секции:

С₁=2,8 м; Н=31 м;

С=(0,5...0,75)∙С₁=0,6×2,8=1,68 м;

h=(0,25...0,4)∙Н=0,3×31=9,3 м;                                                                

l₁£(0,8...1)м=0,9 м;

;

.

2) Определение расчетных усилий, действующих в точке А:

;

;

2,92∙N₂=875,09;

N₂=299,69 даН;

N₁=8952,88 даН.

3) Определение расчетных усилий, действующих в точке B:

;

;

2,92∙N₃=-3542,43;

N₃=-1213,16 даН;

N₄=-14066,01 даН.

4) Проверка правильности расчета путем построения силовых многоугольников:

(1 см =       даН).

5) Таблица расчетных усилий:

3.10. Подбор сечений стержней опорной секции:

1) Расчет на сжатие с учётом продольного изгиба.

1.1. Задаёмся гибкостью l₁=70 для стали класса С46/33 и марки 10Г2С1-12.

1.2. Определение j - коэффициента понижения сжимающих усилий. При заданной гибкости j=0,710.

1.3. Определяем величину минимального радиуса инерции:

, l₁=0,9 м;

.

1.4. Выбор стандартного однобокого уголка:

Исходя из минимального радиуса инерции, выбираем уголок № 7, имеющий ширину полки  d=5 мм и площадь сечения ;

1.5. Проверка уголка на устойчивость:

 – максимальное значение нагрузки в раскосах опорной секции, соответствующее сжатию.  

[σ]=[R] – расчетное сопротивление стали. Для стали марки 10Г2С1-12 расчетное сопротивление на растяжение, сжатие и изгиб: [R] =2900даН/см²;

При недогрузке свыше 10% или перегрузке свыше 5% принимается другое значение гибкости и производится новый расчет и, следовательно, новый выбор уголка.

Согласно расчету на сжатие с учетом продольного изгиба принимаем уголок № 7: F=6,86 см², r_min=1,39 см.

2) Расчёт на сжатие с учётом ослабления сечения:

[s] = [R] = 2900 даН/см²;

;

Согласно расчету на сжатие с учетом ослабления сечения выбираем уголок № 6,3: F=6,13 см², r_min=1,25 см.

3) Расчёт на растяжение с учётом ослабления сечения:

;

 – максимальное значение нагрузки в раскосах опорной секции, соответствующее сжатию.  

;

Согласно расчету на растяжение с учетом ослабления сечения выбираем уголок № 5: F=3,89 см², r_min=0,99 см.

На основании трёх расчётов выбираем максимальный номер уголка № 7 с площадью сечения F=6,86 см², r_min=1,39 см, b=70 мм – ширина полки, d=5 мм – толщина полки.

3.11. Подбор сечения стержней внутренней решетки опорной секции.

1) Стержни внутренней решетки не воспринимают усилий от нагрузки. Предварительно принимаем для внутреннего нерабочего стержня l₃ гибкость l_вн=200.

2) Рассчитываем минимальный радиус инерции:

;

l₃ – длина стержня внутренней решетки опорной секции. Определяется из расчетной схемы опоры ЛЭП: l₃=1,05 м.

3) Принимаем уголок №4 (уголок менее № 4 не принимается по конструктивным соображениям). F=3,08 см², b=40 мм, d=4 мм, r_min=0,78 см.

4. Расчёт и конструирование узлов опорной секции.

4.1.Характеристика узлов опорной секции:

 

Узел 1 – центральный  узел (выполняется в болтовом варианте);

Узлы 2 – верхние опорные  узлы (выполняются также в болтовом варианте);

Узлы 3 – нижние опорные узлы (выполняются в сварном варианте).

4.2. Расчёт цетрального узла опорной секции:

1) В центральном узле опорной секции появляются внутренние уравновешивающие силы.

Уравновешивающие силы могут быть найдены графическим и аналитическим методами.

По теореме косинусов:

2) Расчёт болтового соединения на срез:

;

n_ср – количество болтов из условий на срез;

R – уравновешивающая сила;

[t] – касательное напряжение на срез. Можно принять [t] =5 даН/мм²;

d – диаметр болтов. Примем d=10 мм.

3) Расчет болтового соединения на смятие:

;

d_min – минимальная величина фасонки; d_min=(0,8…1) см=0,8 см;

[s]_см=R_см – расчетное сопротивление болтового соединения на смятие. Для соединяемых элементов из стали марки 10Г2С1-12 [s]_см=5000 даН/см²;

С учётом расчетов на срез и смятие принимаем максимальное количество болтов для центрального узла опорной секции – 4 штуки.

4.3. Расчет сварного соединения для нижнего опорного узла.

, .

a^п – относительная длина пера, a^п=0,3;

a^об – относительная длина обушка, a^об=0,7.

N_max – максимальное усилие в стержнях (либо на растяжение, либо на сжатие). N_max=N₄=14066,01 даН.

b - коэффициент, учитывающий вид сварки. Принимаем автоматический вид сварки,

b =1.

[t_св]=15 даН/мм²;

h_св – толщина привариваемого уголка (толщина полки