Розрахунок щогли вітрогенератора: склад, порядок, документи

Вихідні дані

Розрахунок починають із даних, яких немає в нормах: їх дають виробник турбіни, замовник і майданчик.

• від виробника турбіни: маса гондоли з ротором, діаметр ротора, діапазон обертів, осьова сила на ротор у робочому режимі та за екстремального вітру, розміри й конструкція верхнього фланця, положення центра мас, вимоги до жорсткості опори;
• від майданчика: вітровий і ожеледний райони, тип місцевості, висота над рівнем моря, рельєф, ґрунтові умови;
• від замовника: потрібна висота, строк служби, клас наслідків, вимоги до доступу й обслуговування.

Склад розрахунку

Розрахунок ведуть за етапами, і кожен спирається на результати попереднього.

Навантаження від турбіни

Навантаження від ротора задає виробник турбіни. Зазвичай розглядають кілька розрахункових ситуацій: робочий режим із зупинкою й аварійним гальмуванням, екстремальний вітер, на який розрахована турбіна, та екстремальний вітер за нормою для району будівництва із зупиненим ротором. Для кожної ситуації окремо визначають силу на ротор, моменти й крутний момент у верхньому вузлі опори.

Вітер на стовбур рахують за ДБН В.1.2-2, а в сполученнях беруть найнесприятливішу з ситуацій. Окремо розглядають другу групу граничних станів за характеристичними навантаженнями.

Що часто визначає переріз

Для опор вітрогенераторів міцність нерідко має запас, а розмір перерізу визначають вимоги до жорсткості: допустимі переміщення верху, кут нахилу голови й положення першої власної частоти відносно частот обертання ротора. Тому жорсткість перевіряють на ранньому етапі, а не після підбору перерізу за міцністю.

Межі розрахунку

Розрахунок потребує спектра утомних навантажень від виробника, тож перевірку швів і фланцевих стиків на втому виконують за ним. Окремо розглядають монтажні й транспортні навантаження, ослаблення отворами й вплив фундаменту на жорсткість основи.

Кожну опору розраховують під конкретну турбіну й конкретну точку встановлення, тож стаття описує склад розрахунку, а не дає готових розмірів. Що надіслати для розрахунку, описано в статті Щогли для вітрогенераторів.

Нормативи й чинність

• ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи. Норми проектування»;
• ДБН В.2.6-198:2014 «Сталеві конструкції. Норми проєктування»;
• ДСТУ EN 1090-2: виконання сталевих конструкцій; ДСТУ EN ISO 1461: гаряче цинкування;
• ДБН В.2.1-10:2018 «Основи й фундаменти будинків і споруд»: фундамент.

Чинність документів перевіряють перед початком роботи, а числа з довідкових таблиць беруть із чинної редакції.