Metalni stupovi nadzemnih elektroenergetskih vodova (PTL)

Područje primjene metalnih nosača nadzemnih vodova (PTL) uglavnom je određeno nizom značajnih prednosti koje povoljno razlikuju nosači od metala od nosača od drva i armiranog betona.

Prednosti metalnih nosača u odnosu na drvene su sljedeće:

• Duži vijek trajanja;

• Sposobnost da izdrži vatru i razaranje od pražnjenja groma u nosaču;

• Podrška za znatno više kabela i gotovo neograničene visine potpore;

• Visoka radna pouzdanost i jednostavnost održavanja;

• Najbolji uvjeti za uzemljenje i vješanje zaštitnih kabela;

• Najbolje arhitektonsko rješenje pilona;

• Veliki sklop, koji omogućuje proizvodnju cijelih glavnih potpornih elemenata ili pojedinačnih dijelova u tvornicama, što značajno smanjuje radno intenzivan rad na stazi. Osim toga, metalni nosači s istim opterećenjem i visinom približno su lakši od drvenih i armiranobetonskih.

Nedostaci metalnih nosača su:

• Potreba za njihovim periodičnim slikanjem kako bi se spriječilo hrđanje;

• Slabo iskorištenje kapaciteta vozila pri prijevozu rekvizita;

• Potreba za izvođenjem posebnih radova na stazi (instalacija, bušenje i ponekad zavarivanje metalnih konstrukcija), što zahtijeva kvalificiranu radnu snagu različitih specijalnosti i komplicira instalaciju;

• Povećani početni troškovi izgradnje linije.

Metalni nosači izrađuju se:

• na vodovima gdje se zahtijeva visoka pogonska pouzdanost, dug radni vijek nosača, kao i kod dvolančanih vodova;

• na velikim prijelazima kroz razne inženjerske građevine ili kroz rijeke;

• u urbanim i industrijskim područjima te u planinskim područjima gdje se ne postavljaju drveni nosači zbog velikih tlocrtnih dimenzija.

Konstrukcijski elementi metalnih nosača

Metalni nosač sastoji se od sljedeća četiri glavna strukturna elementa:

• temelj;

• oslonac glavnog stupa ili osovine;

• prijeći;

• užad ili potporne rogove.

Podnožje stopala služi za učvršćivanje stopala u vatri i osigurava stabilnost stopala. U nekim slučajevima, baze nosača izrađene su od metala.

Glavni stup, kao oslonac za pričvršćivanje pragova i užadi na određenoj visini od tla, percipira sva vanjska opterećenja od žica i kabela i prenosi ih na podlogu.

Po dizajnu, glavni stup ili potporna osovina je lagana rešetkasta prostorna rešetka s pravokutnim ili kvadratnim poprečnim presjekom. U gotovo svim vrstama nosača, dimenzije poprečnog presjeka potpornog stupa smanjuju se odozdo prema gore.

Prostorni nosač, koji služi kao nosač, sastoji se od:

• četiri glavne šipke (rebra), zvane tetive, koje nose najveći dio tereta;

• sustavi pomoćnih šipki ili rešetki koji se nalaze na četiri strane nosača i povezuju pojaseve;

• nekoliko sustava vodoravnih nosača koji se nalaze u zasebnim presjecima nosača i nazivaju se dijafragmama.

Spojevi rešetkastih šipki s pojasom ili međusobno nazivaju se čvorovi. Središte čvora je točka sjecišta uzdužnih osi šipki koje konvergiraju u danom čvoru.

Metalni srednji dvolančani nosač

Dio tetive koji se nalazi između dva susjedna čvora naziva se ploča, a udaljenost između središta tih čvorova je duljina ploče.

Rešetke i granite stupova razlikuju se po položaju u odnosu na os linije.

Poprečne ili prednje plohe (rešetke) su noseće plohe koje se nalaze poprijeko osi pravca, a uzdužne ili bočne plohe su plohe paralelne s osi pravca.

Često mreže na dvije strane stupca ili čak na sve četiri imaju istu konfiguraciju (dijagram).

Potporni pragovi dizajnirani su za pričvršćivanje žica na nosač pomoću izolatora s armaturom na određenoj udaljenosti između njih i od potporne osovine.

U većini konstrukcija pragova 35 i 110 kV pragovi su izrađeni od uglova u obliku malih trokutastih konzolnih konstrukcija pričvršćenih na nosivo okno. Rjeđe se traverze izrađuju od kanala. Rešetke su često u obliku dugih prostornih rešetki kvadratnog ili pravokutnog presjeka.

Za pričvršćivanje zaštitnih kabela na određenoj udaljenosti iznad vodiča koriste se užad otporna ili rogovi. Izrađene su u obliku laganih konstrukcija koje čine gornji dio nosača.

Prostorne rešetke, koje čine glavne dijelove nosača, razlikuju se od konvencionalnih građevinskih metalnih rešetki:

• lakoća osi strukture, koja se sastoji od šipki izrađenih gotovo isključivo od pojedinačnih kutova, često malih i srednjih profila;

• povećana za 1,5 - 2 puta fleksibilnost pojedinačnih šipki i cijele rešetke u cjelini;

• značajne poprečne dimenzije nosača i njegovu veliku visinu.

Zbog navedenih karakteristika, metalne konstrukcije nosača nadzemnih vodova imaju malu zapreminsku masu, što stvara nizak koeficijent iskorištenja nosivosti vozila tijekom transporta. Osim toga, prisutnost malih uglova u konstrukciji, s povećanim faktorom fleksibilnosti, stvara značajne poteškoće u njihovom očuvanju od oštećenja tijekom utovara, istovara i transporta.

U procesu proizvodnje i ugradnje metalnih nosača, način spajanja šipki nije od manjeg proizvodnog značaja od vrste konstrukcije. Sljedeći tračni spojevi odnose se na tvorničke i metalne potporne sklopove:

• zakivanje;

• zavarivanje;

• vijčane veze.

Način spajanja odabire se u tehničkom projektu, a tijekom izvedbenog projekta nosača razvijaju se odgovarajući nacrti čvorova. Ovu okolnost treba uzeti u obzir u građevinarstvu i pravodobno riješiti pitanje načina spajanja koji je najprikladniji za uvjete izgradnje ove pruge.

Ranije su spojevi sa zakovicama bili jedna od glavnih metoda spajanja šipki u nosačima, a sada su, zbog proizvodnih razloga, potpuno zamijenjeni zavarivanjem ili vijcima, ne samo tijekom ugradnje, već čak iu tvornici.

Zavarivanje je jedna od uobičajenih metoda spajanja šipki u konstrukciji metalnih nosača. Niska cijena zavarivanja u tvornici, značajno pojednostavljenje procesa proizvodnje zavarenih konstrukcija i određeno smanjenje njihove težine određuju široku upotrebu ove metode spajanja, koja ima značajne prednosti u odnosu na druge.

U proizvodnji metalnih nosača spajanje šipki se gotovo isključivo izvodi elektrolučnim zavarivanjem. Značajne poteškoće s opskrbom linije zavarivačkih jedinica, troškovi tekućeg goriva i održavanje uređaja od strane kvalificiranog osoblja, kao i potreba za rotacijom prilikom zavarivanja konstrukcija, ograničavaju mogućnost korištenja zavarivanja u instalaciji.

Vijčani spojevi koriste se u postavljanju nosača na vodove zbog poteškoća u proizvodnji zakovica i električnog zavarivanja podmetača.

Korištenje vijčanih spojeva u potpornim sklopovima je zbog niza sljedećih prednosti u odnosu na zakivanje i zavarivanje:

• veliko pojednostavljenje procesa ugradnje nosača, koji ne zahtijeva nagibne strukture, posebne alate, opremu ili mehanizme;

• sposobnost izrade vijčanih spojeva bez upotrebe kvalificirane radne snage (zakovice ili zavarivači);

• značajno smanjujući vrijeme utrošeno na montažu nosača.

Nedostaci spojeva s crnim vijcima uključuju:

• određeno smanjenje pouzdanosti vijčanog spoja u odnosu na zavareni ili zakovani, zbog neravnomjerne raspodjele sila između vijaka;

• značajni troškovi okova (vijci, matice i podloške), čiji su broj i veličine veći nego za zakovice iste čvrstoće.