Проектування металевих опор ЛЕП і фундаментів

Металеві опори ЛЕП та фундаменти до них проектуються на основі і з урахуванням:

• результатів інженерно-геологічних вишукувань для будівництва;
  
• відомостей про сейсмічності району будівництва;
• даних, що характеризують призначення, конструктивні і технологічні особливості металевих опор і фундаментів і умов їх експлуатації;
• діючих на сталеві багатогранні опори і фундаменти навантажень;
  
• умов існуючої забудови і впливу на неї нового будівництва;
  
• екологічних вимог;
  
• розмірів земельних ділянок для розміщення конструкцій ВЛ;
• техніко-економічного порівняння можливих варіантів проектних рішень для прийняття варіанту, що забезпечує найбільш ефективне використання сталевих опор і фундаментів.

---

Конструктивні особливості багатогранних опор ЛЕП

Мінімальна товщина стінки сталевих багатогранних опор ПЛ напругою 110-500 кВ застосовується не менше 5 мм.  Нижній діаметр стійки гнутих опори (діаметр фланця) прийматися з урахуванням передбачуваного типу і габаритних розмірів фундаменту.  Стійки гранованих опор можуть складатися з однієї, двох або кількох секцій в залежності від необхідної висоти опори.  Максимальна довжина секцій (довжина відправних елементів), як правило, становить не більше 12 м і обумовлюється зручністю їх транспортування.  При з'єднанні секцій між собою можливі два варіанти виконання: фланцеве і телескопічне з'єднання.  При з'єднанні секцій багатогранних оцинкованих опор ПЛ за допомогою телескопічного стику орієнтовна довжина стику приймається в залежності від діаметрів з'єднуються секцій: рівний півтора - двом діаметрам (орієнтовно 1.8 середнього діаметра з'єднуються секцій).  При проектуванні враховується можливе відхилення довжини стійки за рахунок допуску на довжину телескопічного стику при з'єднанні секцій при монтажі.  Допустиме відхилення складає 10-12% від довжини стику.
Оцинковані металеві опори ПЛ з телескопічним з'єднанням мають деталі для стягання секцій і забезпечення щільної посадки. Стягування секцій рекомендується проводити зростаючим навантаженням з кроком, що залежать від діаметра з'єднуються секцій, до припинення переміщення секцій відносно один одного.

У конструкціях опор електропередач використовуються фланцеві з'єднання з розташуванням болтів по колу (в стиках секцій стійок між собою і з фундаментом) і по контуру прямокутника (в вузлах примикання багатогранних траверс до стійки опори).

Фланцеве з'єднання секцій стійки між собою забезпечує точну відповідність висоти стійки, отриманої при монтажі опори, її проектному значенню.

Багатогранні опори ПЛ повторюють класифікацію типових металевих опор ЛЕП відповідно до ПУЕ. За конструктивним рішенням багатогранні опори можуть бути на відтягненнях та опорами, що стоять вільно. Вільностоячі багатогранні стовпи ЛЕП можуть бути одностоєчне або багатостоєчні (дво- і трьохстоєчні). Двостійкові вільностоячі багатогранні опори можуть бути портальними з внутрішніми зв'язками: гнучкими або жорсткими. За типом з'єднання секцій між собою багатогранні опори поділяються на опори з телескопічним і опори з фланцевими сполуками. Траверси оцинкованих опор можуть бути виконані багатогранними, гратчастими або ізолюючими.

У разі багатогранного виконання траверс їх з'єднання зі стійкою опори виконується під фланцеве. Багатогранні траверси можуть кріпитися до стійки опори перпендикулярно або похило вгору або вниз. Самі багатогранні траверси можуть бути прямими або вигнутими. У разі гратчастого виконання траверс, з'єднання траверс зі стійкою і елементів траверс між собою виконуються болтовими. Ізолюючі траверси, призначені для ізоляції і кріплення дротів до опори, кріпляться до стійки багатогранної опори за допомогою спеціально розроблених вузлів кріплення на основі зварного і болтового з'єднань.

Провіди фаз можуть кріпитися до траверс з використанням ізоляторів або безпосередньо до ізолюючих траверс. При кріпленні проводів фаз з використанням ізоляторів можливі наступні варіанти: вертикальна, V-образна і Λ-образна гірлянди ізоляторів. V-подібні гірлянди ізоляторів розташовуються поперек осі ПЛ в міжфазному просторі. Λ-образні гірлянди розташовуються уздовж осі ПЛ.

Конструктивно-технологічні рішення фундаментів опор ЛЕП є індивідуальними конструкціями і залежать від конкретних ґрунтових умов і навантаження від конкретної опори.  Серед існуючих рішень можна виділити ряд основних, найпоширеніших фундаментів:

При проектуванні пальових фундаментів кількість паль у фундаменті і їх розміри слід призначати з умови максимального використання міцності матеріалу паль і фізико-механічних і деформаційних властивостей ґрунтів основи при розрахунковому навантаженню, що допускається на палю. Вибір довжини паль повинен проводитися в залежності від ґрунтових умов будівельного майданчика, рівня розташування нижньої частини ростверку з урахуванням можливостей наявного обладнання для облаштування пальових фундаментів.

Глибина закладення фундаментів з одиночних буронабивних паль або сталевих паль-оболонок при діаметрі палі від 0.7 до 2.5 м може досягати 15-20 м в залежності від навантажень на фундамент і ґрунтових умов. Оптимальна глибина закладення фундаментів - 4-6 м.
Рекомендована кількість буронабивних паль або сталевих паль-оболонок великого діаметра (не менше 500 мм) пальових фундаментах з ростверком становить дві, три, чотири, шість і більше; малого діаметру (менше 500 мм) і гвинтових паль - дві, чотири, вісім, дванадцять і більше. Рекомендована довжина паль в пальових фундаментах - до 12 м.

---

Конструювання фундаментів багатогранних опор

Вибір конструкції і розмірів закріплення багатогранних опор повинен здійснюватися з урахуванням значень і напрямки дії навантажень на фундаменти (у тому числі монтажних навантажень), а також технології будівництва.
Відмінною особливістю закріплення багатогранних одностійкових опор є значна концентрація зусиль на кільцевій базі стовбура опори. Основним розрахунковим навантаженням на фундамент багатогранної опори є згинальний момент в рівні поверхні грунту. Для сприйняття великих величин згинаючих моментів рекомендується конструювати пальові фундаменти з одиночних паль великого діаметру (паль-оболонок або буронабивних паль) або багатопальові фундаменти з максимально можливою відстанню між палями. Кількість паль у фундаменті і їх розміри слід призначати з умови максимального використання міцності матеріалу паль і грунтів основи при розрахунковому навантаженні, що допускається на палю. При конструюванні пальових фундаментів необхідно дотримуватися умова обмеження мінімальної відстані між палями: відстань між осями паль повинно бути не менше 3-х діаметрів палі. Для гвинтових паль відстань повинна бути не менше 3-х діаметрів лопаті палі.

Фундаменти з буронабивних паль великого діаметру слід проектувати переважно у вигляді одиночних паль.
Фундаменти із сталевих паль-оболонок в залежності від діючих навантажень слід проектувати у вигляді одиночних паль або пальових кущів. Рекомендована кількість сталевих паль-оболонок в кущах: дві, три, чотири, шість і більше.

Фундаменти з гвинтових паль слід проектувати у вигляді пальових кущів. Рекомендована кількість гвинтових паль в кущах: дві, три, чотири, шість і більше. Вибір довжини паль повинен проводитися в залежності від ґрунтових умов будівельного майданчика.

При проектуванні фундаментів зі сталевих паль-оболонок і буронабивних паль великого діаметру необхідну несучу здатність паль рекомендується забезпечувати за рахунок збільшення глибини занурення палі, а не за рахунок збільшення її діаметра. В пісках, а також у твердих, напівтвердих і тугопластичных глинистих грунтах рекомендується застосовувати безригельное закріплення. Сталеві палі-оболонки в цих випадках рекомендується занурювати з мінімальним порушенням структури ґрунту (без виїмки грунту або з пристроєм свердловини діаметром, рівним діаметру сталевий палі-оболонки).

При застосуванні фундаментів з ригелями ригелі мають бути встановлені перпендикулярно рівнодіючої навантажень на опору. Напрям рівнодійної навантажень на опору при однаковому тяжении проводів і тросів в суміжних прольотах співпадає з бісектрисою кута, суміжного з кутом повороту траси ВЛ.

В залежності від конструктивних особливостей закріплюється опори застосовуються фундаменти з монолітним залізобетонним чи металевим ростверками. Залізобетонні ростверки застосовують для забезпечення жорсткості фундаменту, а також для зменшення тиску на грунт при сприйнятті великих величин згинаючих моментів. Металеві ростверки застосовують для фундаментів зі сталевих паль-оболонок і гвинтових паль. Залізобетонний або металевий ростверк може бути розташований нижче рівня поверхні землі для поліпшення естетичного виду фундаменту (видно тільки його опорна частина) і його екологічності (на поверхні землі проектуються зелені насадження), зменшення землевідведення. У цьому випадку необхідно вжити додаткові заходи щодо гідроізоляції і захисту від корозії розташованих нижче рівня поверхні землі елементів фундаменту. При будівництві на пучинистих грунтах необхідно передбачати заходи, що запобігають або зменшують вплив сил морозного пученія грунту на фундаментну конструкцію. При проектуванні фундаментів зі сталевих паль-оболонок і буронабивних паль на підставах, що включають органо-мінеральні та органічні грунти, слід призначати глибину занурення нижніх кінців паль більше глибини залягання шарів цих грунтів. Розрахунок фундаментної конструкції повинен проводитися за схемою високого пальового ростверку без урахування несучої здатності органо-мінеральних і органічних грунтів.