Σχεδιασμός δικτυωτού μεταλλικού πυλώνα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι αναπόσπαστο και αναγκαίο πλέον, κομμάτι της καθημερινής ζωής κάθε ανθρώπου. Όπως είναι γνωστό, η μεταφορά του ρεύματος σε μεγάλες αποστάσεις γίνεται με τους πυλώνες της Δ.Ε.Η. Οι πυλώνες της ΔΕΗ είναι σύνθετες δικτυωτές μεταλλικές κατασκευές πολύ μεγάλου ύψους, που τοποθετούνται συνήθως μακριά από κατοικημένες περιοχές λόγω της υψηλής τάσης που μεταφέρουν. Η σημασία μιας τέτοιας κατασκευής είναι τεράστια και λόγω της μεγάλης χρησιμότητας της αλλά και λόγω της συχνότητας με την οποία κατασκευάζεται. Για το λόγο αυτό απαιτείται, ακριβής ανάλυση και διαστασιολόγηση τους ώστε να προκύψει ο βέλτιστος συνδυασμός διατομών και ως προς την επάρκεια , τη λειτουργικότητα, το βάρος και το κόστος του φορέα. Το μεγάλο ύψος των πυλώνων, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι πρόκειται για μεταλλικές κατασκευές, αυξάνει την ευαισθησία τους στις φορτίσεις του ανέμου. Τα φορτία που επιπλέον λαμβάνονται υπ’όψιν για την ανάλυση τους είναι τα φορτία των καλωδίων που στηρίζονται στον πυλώνα, τα φορτία του χιονιού, και φυσικά τα σεισμικά φορτία. Στην εργασία αυτή αναλύεται και διαστασιολογείται ένας δικτυωτός πυλώνας τέτοιου τύπου. Στο πρώτο κεφάλαιο, δίνονται κάποια γενικά στοιχέια για τους δικτυωτούς πυλώνες και γίνεται περιγραφή της γεωμετρίας του φορέα που εξετάζεται στην παρούσα εργασία, καθώς και των διατομών των στοιχείων που τον απαρτίζουν. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναφέρονται τα φορτία και οι συνδυασμοί των φορτίσεων που λαμβάνονται για την ανάλυση του φορέα σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 3, με τη χρήση προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων του προσομοιώματος, και η τελική διαστασιολόγηση των στοιχείων του φορέα. Επίπλέον, περιγράφονται οι απαραίτητοι ελέγχοι που πρέπει να γίνουν στα στοιχεία του φορέα και παρουσιάζονται ενδεικτικά οι έλεγχοι που έγιναν στα περισσότερα καταπονούμενα στοιχεία, από κάθε ομάδα διατομών. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των λεπτομερειών των συνδέσεων των μελών του φορέα και γίνονται οι απαραίτητοι έλεγχοι των συνδέσεων σε δύο τυπικούς κόμβους του φορέα.

Nowadays, electricity is an integral and necessary part of the daily life of every human being. It is a fact that electric power is transferred over long distances through transmission towers. The towers of ΔΕΗ are very high steel latticed structures, which are usually placed far from residential areas due to the high voltage they carry. The importance of such a construction is very significant because of their great utility but also because of the fact that they are constructed very frequently. For this reason a precise analysis and design is required, in order to obtain the optimum combination of the sections, regarding the adequacy, the utility, the weight and the cost of the structure. The height of the towers, in conjunction with the fact that we are dealing with steel structures, increases their sensitivity to the wind loads. The loads that are also considered, in the analysis, are the ones of the cables that are attached onto the tower, the ice, and of course the seismic loads. In this work, a latticed tower of that type is being analysed and dimensioned. The first chapter presents some general information on the steel towers and also gives a full description of the geometry of the structure considered in this work. The second chapter describes the loads and the combinations of the loads that are taken into account,for the analysis, according to the Eurocode 3 provisions, using the finite element program SAP2000v15. The third chapter presents the results of the analysis and the final design of the elements of the tower. Finally, the fourth chapter presents the connections details of the members of the tower and as well as the nessecary checks performed for the connections in some typical joints.