Què és una columna de gelosia d'acer?
Una columna de gelosia d'acer és un element estructural de càrrega lleugera-constituït a partir d'elements d'acer prims com ara angles, canals o seccions buides, interconnectats per barres de cordons o plaques de llistó en una disposició triangular o quadrada. Les cordes principals suporten la càrrega axial, mentre que els membres de la xarxa distribueixen les forces internes entre les cordes de manera que la columna actua com un únic membre monolític. Com que l'estructura oberta manté el material allunyat del baricentre, una columna de gelosia aconsegueix un gran radi de gir i una gran resistència al pandeig amb substancialment menys acer que una columna de-secció sòlida d'igual capacitat de càrrega.
Per què s'utilitzen columnes de gelosia per a torres de transmissió
Les línies de transmissió aèries es basen en torres que són fortes, lleugeres i econòmiques per aixecar en terrenys remots. La geometria de gelosia oberta respon als tres requisits:
Permeabilitat del vent: la baixa relació de solidesa de la gelosia permet que el vent passi a través de l'estructura, reduint el coeficient d'arrossegament en comparació amb una secció sòlida i reduint el moment de gir a la base de la torre.
Eficiència del material: les forces són transportades per cordes i diagonals en tensió o compressió directa, de manera que l'armadura suporta càrregues elevades amb un tonatge d'acer mínim, la qual cosa també redueix els requisits de fonamentació.
Logística i muntatge: els membres estan fabricats en botiga,-fabricats, galvanitzats en calent-per immersió i muntats in situ amb connexions cargolades-d'alta resistència, evitant la soldadura de camp pesada i permetent el transport de paquets lleugers a llocs difícils.
Els mateixos principis estructurals s'apliquen a tot el rang de tensió, des de línies de distribució fins a sistemes de transmissió d'ultra{0}}alta-tensió i fins a torres de telecomunicacions on l'alçada, la càrrega útil i el rendiment del vent són els factors que regeixen.
Aplicacions a les classes de tensió
| Classe de tensió | Estructura típica | Notes de disseny |
|---|---|---|
| Distribució (per sota de 110 kV) | Torres de gelosia d'un-circuit o de doble-circuit, estructures de marc en H- | Angles lleugers, alçades moderades, fonaments senzills |
| Alta tensió (110 kV - 220 kV) | Torres de gelosia autoportants | Elements galvanitzats en calent-, muntatge cargolat, càrregues de gel i vent segons el codi local |
| Tensió molt-alta (330 kV - 750 kV) | Grans torres de gelosia de quatre-potes amb-braços creuats | Càrregues de corda més altes, plaques de refus pesades, toleràncies de fabricació més estrictes |
| Ultra-tensió (750 kV i més) | Torres de quatre-potes molt altes, torres de tirants per a travessies especials | Governant per tensió del conductor i llargs traves; fatiga i vibració considerades a les connexions |
Consideracions de disseny per a les columnes de la torre de transmissió
Càrregues de disseny: les càrregues del conductor, les càrregues del vent, les càrregues de gel i les càrregues de manteniment s'han de combinar segons el codi de govern, com ara ASCE 10 per a estructures de transmissió d'acer enreixat, IEC 60826 per als criteris de disseny de línies aèries, EN 50341-1 per a línies elèctriques aèries o GB 50545 per a projectes xinesos.
Qualitat d'acer: els graus comuns inclouen S235 i S355 a EN 10025-2, Q235B i Q355B a GB/T 1591 i ASTM A36 o A572 Grau 50. La selecció de grau equilibra la força amb la soldabilitat i la disponibilitat.
Protecció contra la corrosió: la galvanització en calent-per immersió segons ISO 1461 és la protecció estàndard per a torres de transmissió perquè protegeix la geometria complexa de les unions i requereix poc manteniment durant dècades de servei.
Qualitat de fabricació: el tall de membres, la perforació i la soldadura segueixen la classe d'execució definida a la norma EN 1090-2 o la norma de fabricació corresponent, amb toleràncies dimensionals verificades durant el muntatge en taller.
Torre Lattice vs Torre Monopole
| Característica | Torre de gelosia | Torre Monopole |
|---|---|---|
| Forma estructural | Armadura espacial d'angles, canals o tubs en disposició triangular o quadrada | Pal d'acer poligonal cònic simple |
| Capacitat d'alçada | Estructures molt altes assolibles; alçada limitada principalment per fonamentació i logística | S'utilitza habitualment per a altures baixes a mitjanes |
| Comportament del vent | El marc obert redueix la càrrega del vent | Cos de farol sòlid amb major resistència |
| Material i erecció | Menor pes de la matèria primera; més mà d'obra de cargol de camp | Major cost del material; erecció del camp més ràpida |
| Manteniment | Inspecció periòdica de les juntes cargolades i del recobriment | Menys components, però la secció base necessita una protecció acurada contra la corrosió |
Preguntes freqüents
Per què es construeixen les torres de transmissió com a estructures de gelosia?Les torres de gelosia aconsegueixen una relació de resistència-a-elevada i permeten que el vent passi a través de l'estructura, reduint les càrregues laterals. El disseny obert també redueix els costos de material i fonamentació en comparació amb les alternatives de-secció sòlida.
Quins graus d'acer s'utilitzen per a les torres de transmissió de gelosia?Els graus comuns són S235JR i S355JR/J0/J2 a EN 10025-2, Q235B i Q355B a GB/T 1591 i ASTM A36 o A572 Grau 50. El grau es selecciona segons les forces dels membres, el gruix i l'especificació del projecte.
Com es connecten els membres de la torre de gelosia?Els membres es connecten amb-perns d'alta resistència a les plaques de fuelle o mitjançant soldadura a la botiga. Les connexions de camp cargolats simplifiquen l'erecció, redueixen la dependència del temps i faciliten la inspecció.
Les torres de gelosia es poden utilitzar en zones urbanes o residencials?Poden, però la seva petjada i aspecte industrial els fan menys comuns a les zones urbanes denses, on sovint es prefereixen els monopolis. A la pràctica, l'elecció es basa en l'alçada, la càrrega, el dret--de pas i els requisits de zonificació.
Quina protecció contra la corrosió s'aplica a les torres de transmissió?La galvanització en calent-per immersió segons ISO 1461 és la protecció més utilitzada. Els sistemes dúplex amb una capa de pintura addicional s'especifiquen en atmosferes costaneres o industrials agressives.
Quins estàndards de disseny regeixen les estructures de transmissió de gelosia?Les referències habituals són ASCE 10, IEC 60826, EN 50341-1 i GB 50545, juntament amb estàndards de fabricació com EN 1090-2 i GB/T 2694 per a torres d'acer galvanitzat.