Această lucrare prezintă cele mai frecvente evenimente care cauzează defectarea prematură a structurilor de stâlpi, în special pe terenuri înclinate, și oferă inginerilor de proiectare a liniilor de stâlpi o metodă dovedită pentru calcularea adâncimii și amplasării corecte a stâlpilor pe pante.

Stâlpii de utilități transportă fire de transmisie de înaltă tensiune, fire de distribuție de tensiune mai mică, linii de comunicații și transformatoare. Stâlpii înclinați sunt mai susceptibili de a sparge, aducând transformatorul să se prăbușească și să rănească oamenii sau să deterioreze proprietățile din proces. Chiar și liniile de distribuție a tensiunii mai mici pot provoca răni grave. Ramurile copacilor care ating o linie electrică pot energiza arborele și solul din jurul acestuia, ceea ce face o situație periculoasă.

Nu este atât de neobișnuit să vezi liniile electrice înclinate; mai des sunt poli de distribuție care transportă o cantitate mai mică de energie către case și proprietăți comerciale. Stâlpii de distribuție pot fi supuși unor abordări formulare ale instalării care pot ignora solurile, greutățile și, cel mai frecvent, pante. Stâlpii sunt instalați frecvent pe pante înclinate sau pe părțile laterale ale șanțurilor, deoarece trebuie menținută o anumită distanță de drumuri și proprietăți private. Problema cu stabilirea stâlpilor pe versanți este pierderea suportului lateral al solului pe partea descendentă a stâlpului.

Orice număr de evenimente poate compromite susținerea stâlpului și poate cauza mai multe tipuri de îngrijorare - eroziunea apei din cauza ploilor abundente, mai multă greutate de la componentele mai noi, mai grele și liniile de comunicații montate pe stâlpi, daune de construcție sau furtuni de gheață care adaugă greutate pe fire și vânturile puternice sunt doar câteva.

Următoarele fotografii (Fotografiile 1 și 2) luate de la ambele capete ale liniei polului arată efectele unei furtuni de zăpadă asupra liniilor de distribuție. Pământul era umed și nu era suficient de înghețat pentru a susține stâlpii. Observați stâlpul B înclinat puternic, așezat pe o pantă abruptă, fără retragere. Aceasta este o ilustrare clară a problemei stabilirii stâlpilor pe pante. Este clar că polul A și polul D sunt stabiliți într-o zonă aproape plană. Încorporarea lor este stabilă, cu o rezistență suficientă pentru a preveni înclinarea. Evident, polii A și D contribuie la susținerea polilor B și C. Dacă toți acești patru poli ar fi așezați pe o pantă similară polului B și nu s-ar oferi suport suplimentar din polii adiacenți, probabil că toți ar eșua și ar cădea drum.

Fotografiile arată un eșec progresiv, deoarece cantitatea de sprijin slăbește pe măsură ce șanțul se adâncește. La fel ca acest caz, eșecurile apar în mijlocul unei secțiuni. Când lungimea spanului se dublează, sarcina de solicitare crește de patru ori, deteriorând următorii poli până când firul se află pe sol, oprind creșterea tensiunii.

pentru

Furtunile vor provoca mai multe daune liniilor care merg într-o singură direcție. Liniile de circulație est și vest vor fi deteriorate de o furtună, în timp ce cele nordice și sudice nu vor fi. Dar următoarea furtună, ei bine, așteaptă și speră. Acest lucru a avut loc în furtuna „Vinerea Mare” din 24 martie 1978 în 24 de județe din Illinois. Majoritatea liniilor de nord și de sud au fost distruse, provocând puterea unui milion de oameni. Acest lucru se datorează faptului că un front de furtună se mișcă de obicei - și își face daune - într-o direcție.

Alte motive pentru deteriorarea stâlpului

După o furtună, sunt preluate motive practice pentru a nu reinstala stâlpii, astfel încât să poată rezista următorului. Fixarea stâlpilor poate fi ultima pe lista unui utilitar după ce s-au luat toate măsurile pentru restabilirea alimentării. Este mai ușor să parcurgeți ruta oportună și să săpați o altă gaură pentru a reseta stâlpul, dar de multe ori gaura nu este suficient de adâncă, uneori pentru că grătarul standard nu poate merge mai adânc de 10 picioare. Gaura poate fi umplută din nou cu agregat zdrobit, dar este o îmbunătățire marginală, costă mult și forță de muncă și poate eșua în continuare.

Polonii care au fost înființați cu zeci de ani în urmă, în special în zonele rurale, au o greutate mai mare decât au anticipat proiectele lor originale. Există conductori mai mari și mai mulți și mai multe linii de comunicații și date. Când se adaugă noi linii de fibră optică, vechile cabluri de cupru sunt adesea lăsate pe stâlpi. De exemplu, un acord comun al utilizatorului poate prevedea că utilizatorul trebuie să plătească pentru schimbarea stâlpilor pentru goluri și sarcini mai grele, dar asta ar încuraja utilizatorii să-și îngroape liniile subterane, iar utilitatea ar pierde taxele anuale pentru stâlpi.

O abordare a stabilirii stâlpului pe un teren înclinat

Pentru stâlpii așezați pe un teren înclinat continuu sau în partea de sus a unui șanț rutier, există o pierdere a suportului lateral al solului pe partea descendentă a stâlpului. Fig.1 ilustrează această pierdere de sprijin și modul în care poate fi înlocuit. Devine mai complicat dacă stâlpul este îndepărtat din vârful unei pante sau panta se termină într-un șanț superficial sau unul cu o secțiune transversală neuniformă.

Dacă nu se face nicio reglare pentru acest suport pierdut, acești poli vor înclina spre versantul descendent și, în unele cazuri, vor cădea. Nu este neobișnuit să vezi câțiva stâlpi de-a lungul vârfului unui șanț rutier, înclinați spre drum. Acest lucru este valabil mai ales pe liniile multifazice unde stâlpii sunt încărcați puternic și sunt necesari stâlpi mai înalți, de clasă superioară, dar sunt utilizate adâncimi de setare standard.

În unele cazuri, atunci când stâlpii sunt încărcați puternic și rezistența solului a fost redusă din cauza ploii sau a dezghețului sau din alte motive, pot cădea pe drum. Dacă rezistența solului polilor adiacenți nu a fost, de asemenea, redusă, acești poli adiacenți pot prelua o parte din sarcină și pot preveni colapsul complet (vezi Fotografiile 1 și 2).

Această lucrare sugerează o abordare pentru determinarea adâncimii de setare suplimentare necesare pentru a compensa această pierdere de sprijin pentru aceste situații. Soluțiile furnizate sunt doar o aproximare a adâncimii de setare suplimentare necesare. O soluție exactă nu este posibilă și nu este justificată din mai multe motive.

În primul rând, nu există adesea informații cu privire la proprietățile solului, altele decât o observare vizuală a suprafeței la fața locului în timpul mizei de către personalul neinstruit în proprietățile solului. În plus, suprafața solului nu este întotdeauna pe o pantă îngrijită și constantă și nici vârful sau forma șanțului nu sunt definite brusc. Există, de asemenea, incertitudinea suprafeței de avarie și aproximarea estimării pantei solului.

Includem o metodă pentru a compensa efectul retragerii unui stâlp din vârful unei pante și, de asemenea, o metodă pentru a compensa șanțurile care sunt suficient de puțin adânci sau înguste pentru a reduce adâncimea de setare suplimentară care ar fi necesară pentru o pantă continuă.

Nu a existat nicio încercare de a analiza situația în care forța este întotdeauna în direcția pantei ascendente, cum ar fi un unghi mic sau tip de robinet. Cu toate acestea, dacă sunt utilizate soluțiile prezentate aici, rezultatele ar trebui să fie mai mult decât adecvate și oarecum prea conservatoare. Nu este necesară o adâncime de reglare suplimentară pentru pante mai plate decât un raport de 2 orizontale la 1 vertical sau pentru șanțuri mai mici decât adâncimea critică. Structurile tipizate, desigur, nu au nevoie de o adâncime de setare suplimentară.

Este adecvată adâncimea standard?

Înainte de a decide cât de multă adâncime de reglaj suplimentară trebuie utilizată, trebuie să se stabilească dacă adâncimea standard este adâncimea adecvată pentru terenul plat. Pentru un pol slab care nu este încărcat la capacitatea sa, ceva mai mic decât adâncimea standard poate fi adecvat. Nu poate fi necesară o adâncime de reglare suplimentară pentru a compensa terenul înclinat.

Pentru un stâlp foarte puternic încărcat până aproape de capacitate, adâncimea suplimentară ar trebui luată în considerare chiar și pe teren plat. Adâncimea de reglare a acestor ajustări este considerată „adâncimea de reglare normală” utilizată pentru toate calculele și graficele ulterioare. Dacă se utilizează umplutura îmbunătățită pentru adâncimi de reglare normale, ar trebui folosită și pentru stâlpi care necesită adâncimi de reglare suplimentare.

Iată o metodă simplificată de a determina dacă un pol trebuie setat mai adânc. Presupunerea este că o pană de sol trebuie deplasată lateral și în sus pentru ca stâlpul să se sprijine. Se consideră că această pană este adâncimea unei jumătăți din adâncimea normală de reglare a polului (aproximativ la punctul de rotație) cu o pantă de două orizontale la una verticală.

Când solul care susține un stâlp eșuează, stâlpul cade și, pe măsură ce cade, există un punct sub linia solului în jurul căruia stâlpul se rotește. Vizualizați-l ca vârful stâlpului mergând într-un sens și fundul mergând în celălalt sens, pivotând ca și cum un știft sau o axă mare ar fi traversat stâlpul la jumătatea distanței dintre linia solului și fund. Punctul de rotație real este rar în această locație teoretică, dar nu va varia cu mult în majoritatea solurilor.

Niciuna dintre aceste ipoteze nu este exactă, dar simplifică matematica și oferă o adâncime rezonabilă a penei și o pantă rezonabilă pentru solurile obișnuite. Punctul de rotație al stâlpilor în soluri uniforme este mai mare de jumătate din adâncimea de reglare, iar panta penei va varia în funcție de proprietățile solului. Având în vedere aceste aproximări, rezultatele sunt încă rezonabile și consistente.

Se presupune că rezistența la mișcare este fricțiunea de-a lungul ambelor părți triunghiulare ale penei. Aceasta este o aproximare rezonabilă a rezistenței reale. Acesta ignoră orice curbură a suprafeței de defecțiune și fricțiunea de-a lungul bazei penei. Adâncimea de reglare suplimentară ar fi afectată mai puțin de acestea decât fricțiunea laterală, astfel încât rezultatul va fi pe partea sigură. O derivare a ecuațiilor și o ilustrație sunt în FIG. 2.

Calcule de adâncime

FIG. 3 este o soluție grafică pentru adâncimea de reglare suplimentară pentru stâlpii cu adâncimi normale de reglare de la 6 la 12 picioare pe pante continue, de la 1 orizontală la 1 verticală până la 12 orizontale la 1 verticală și fără niciun fel de retrogradare. Setarea adâncimii este întotdeauna măsurată pe partea de pantă în jos a stâlpului.

În cazul în care stâlpii sunt stabiliți la o anumită distanță înapoi față de vârful unei pante, acest suport suplimentar permite o reducere a adâncimii de setare crescute. Când regresul este egal cu adâncimea de reglare normală, nu mai este necesară adâncimea de reglare suplimentară.

Soluțiile grafice pentru stâlpi cu retrageri de la un picior până la adâncimea de reglare normală și adâncimi de reglare normale de la 6 la 12 picioare și pante de sol de la 1 orizontală la 1 verticală până la 10 orizontală la 1 verticală sunt prezentate în FIG. 4.1a prin FIG. 4.7a. Numărul de trepte furnizate ar trebui să fie suficient pentru a permite o interpolare rezonabilă pentru valorile intermediare. Gama este probabil peste ceea ce majoritatea oamenilor ar considera relevant.

O metodă mai eficientă de determinare a adâncimii de reglare suplimentare este programarea ecuațiilor într-un dispozitiv portabil pentru a accepta variabilele de adâncime de reglare, înclinare și regresare și calcularea adâncimii de reglare suplimentare necesare.

Dacă un șanț este mai puțin adânc sau mai îngust decât o anumită adâncime sau lățime critică, se pot face reduceri suplimentare în adâncimea de reglare. Această adâncime critică este prezentată grafic în FIG. 4.1b prin FIG. 4.7b. Lățimea critică Cw este adâncimea critică Cd înmulțită cu panta plus 2 sau Cw = Cd (s + 2), unde s este distanța orizontală pentru un picior de cădere.

Este inclusă o diagramă care prezintă un șanț tipic împărțit într-o pătrime pe verticală și orizontală (a se vedea FIG. 5). Dacă șanțul real este mai puțin adânc sau mai îngust decât șanțul critic sau o secțiune transversală neregulată, se poate estima reducerea în fiecare direcție și se poate număra numărul 1/16 din zona care reduce zona critică și se poate regla setarea suplimentară adâncimea în consecință. Sunt incluse patru exemple care folosesc fracții diferite de adâncime și lățime critică.

Ar fi de așteptat ca dimensiunile șanțului fracționat să fie determinate prin observare vizuală, deși ar putea fi utilizate instrumente de măsurare. În majoritatea situațiilor din lumea reală pentru liniile de distribuție, această ajustare va fi minoră și poate fi adesea ignorată.

Considerații de sol

Pentru majoritatea solurilor obișnuite, o pantă mai mare de 1,5 la 1 sau chiar 2 la 1 nu poate fi menținută. Pentru unele argile foarte moi, nămoluri și nisipoase, această pantă maximă poate fi de la 3 la 1. Dacă se întâlnesc pante abrupte în soluri de această natură, ar trebui presupus că din cauza eroziunii, a acțiunii de îngheț-dezgheț, gravitațională, acestea se vor deteriora până la valorile de mai jos (a se vedea FIG. 6). Cea mai bună abordare este evitarea acestei situații. Dacă evitarea este imposibilă, adâncimea de reglare a stâlpului trebuie ajustată așa cum se arată în figură. Pentru pante foarte lungi, acest lucru se poate dovedi a fi imposibil.

Aplicare pe teren: Măsurați cu precizie pante

Singurele cerințe noi de mizare, dincolo de activitățile normale de mizare a liniei, sunt măsurarea pantei, retragerea, adâncimea șanțului și, uneori, lățimea șanțului. După o anumită experiență, majoritatea acestor măsurători se pot face de obicei simplu și probabil cu o precizie suficientă prin estimare vizuală. Pentru condiții neobișnuite, ar trebui utilizate mijloace mai sofisticate pentru toate valorile.

Panta este cel mai critic element și trebuie măsurată cu un anumit grad de precizie dincolo de observația vizuală sau cel puțin observațiile vizuale ar trebui verificate periodic. Din fericire, majoritatea oamenilor estimează pantele mai abrupte decât sunt de fapt, iar rezultatul este o încastrare mai mare decât este necesară și pe partea sigură.

Regresul poate fi măsurat prin orice număr de instrumente de măsurare. Un mijloc simplu de a măsura panta este de a utiliza două șipci sau chiar bețe de curte. Una este menținută vertical și una orizontală, iar măsurătorile respective sunt înregistrate și convertite în pantă, H/V. Sau latura orizontală poate fi făcută o dimensiune constantă, cum ar fi trei sau patru picioare, și latura verticală calibrată pentru a citi direct panta (a se vedea FIG. 7). Sunt disponibile multe alte metode.

Adâncimea șanțului poate fi măsurată folosind GPS sau o tijă de nivel și nivel manual sau orice altă scară verticală. Pentru șanțurile mai mici sau mai înguste decât dimensiunile critice ale șanțului, o soluție matematică pentru toate diferitele variații devine prea complexă și nu poate fi justificată. Este sugerat ca proiectantul să estimeze vizual forma și dimensiunile șanțului și să le compare cu FIG. 5 și reglați în consecință.

Concluzie

Informațiile prezentate ar trebui să ofere proiectanților de linie informațiile necesare pentru a determina cu consistență polii de adâncime suplimentari necesari pe terenul înclinat pentru a compensa suportul pierdut pe partea de pantă descendentă a stâlpului.

Confirmare

Această lucrare este inspirată de conducerea defunctei Marlyn Schepers, care s-a retras pe 10 aprilie 1998, după 42 de ani ca inginer structural și de proiectare foarte respectat la Stanley Consultants. Marlyn a susținut problemele banale, cum ar fi stabilitatea polului sau lipsa acestuia, îndrumând proiectanții de linie, inclusiv prezentatorul acestei lucrări, cu o metodă simplă de ajustare incrementală a adâncimii de reglare a stâlpului atunci când întâlnește un teren înclinat.

Declinare de responsabilitate

Aici sunt prezentate ideile unei persoane. Alții pot alege diferit. Aici nu există nicio intenție de a include suficiente materiale de referință pentru a realiza un design complet. Oricine alege să utilizeze aceste concepte ar trebui mai întâi să își revizuiască cu atenție propriile idei înainte de a lua decizia de a accepta, respinge sau modifica.