AB Stubovi- Gostevčić Aldin

Bosna i Hercegovina Federacija Bosne i Hercegovine Hercegovačko-neretvanski kanton J.U. „Srednja škola“ Konjic Elektrotehnička škola

Maturski rad iz elektroenergetskih mreža ARMIRANO-BETONKI STUBOVI

Mentor:

Učenik:

Trnka Hikmet, prof.

Gostevčić Aldin Konjic, maj 2015.

SADRŽAJ UVOD.........................................................................................................................................1 1

STUBOVI...........................................................................................................................2 1.1 Armirano-betonski stubovi...........................................................................................2 1.1.1 Proizvodnja armirano-betonskih stubova.................................................................4 1.1.2 Ukopavanje armirano betonskih stubova................................................................5 1.1.3 Betonske konzole......................................................................................................8 1.1.4 Uzemljenje stubova..................................................................................................9 1.1.5 Prednosti armirano-betonskih stubova:..................................................................11 1.1.6 Mane armirano-betonskih stubova.........................................................................12

ZAKLJUČAK.........................................................................................................................13 LITERATURA........................................................................................................................14

2

UVOD Dosadašnjim, tradicionalnim, načinima proizvodnje betonskih konstrukcija nije se mogao postići zahtjevani kvalitet kojeg nameću nove evropske norme, kao i norme zemalja koje žele da se uključe u jedinstveno tržište. Od konstruktivnih elemenata se zahtjeva da imaju veću nosivost, sigurnost u eksploataciji, duži period eksploatacije, manju deterioraciju u ekstremnim uslovima te ekonomičnost i praktičnost. U vezi s tim, za ispunjenje takvih uslova, nameće se i zahtjev za promjenu osobina gradivnih materijala i njihovih performansi, tehnoloških postupaka izrade, tehnike kao i višim stepenom edukacije radne snage. Pojedinim tehnološkim postupcima izrade betonskih elemenata novijeg datuma kao što su torkretiranja, otvorena betoniranja pod vodom, centrifugiranja i sl. povećava se kvalitet betona čime se postiže njegova trajnost, jednostavnija izrada i lakša ugradnja. Primjenom betona modifikovanih polimerima u tehnološkom procesu zaparivanja učinjen je krupan korak naprijed u tehnologiji betona, jer se skraćuju vremena odležavanja u kalupima i smanjuje trajanje ciklusa. Metodom centrifugiranja se za izradu cijevi, stubova itd, kako klasično armiranih tako i prethodno napregunutih, dodatno povećavaju osobine očvrslog betona kao štu su čvrstoće na pritisak, zatezanje i savijanje, otpornost na djelovanje mraza, ekstremnnih atmosferskih uslova, smanjuje se paropropusnost betona, povećavaju otpornosti na habanje. U ovom radu je objašnjena tema armirano-betonski stubovi. Rad se sastoji od x poglavlja u kojima je objašnjeno šta su stubovi, za šta služe, koje su vrste stubova i detaljno je opisana primjena AB stubova u elektroenergetici kao i njihova konstrukcija i način montaže.

3

1

STUBOVI

Pod stubom podrazumijevamo svaki drveni, čelicni ili betonski, pa i aluminijski predmet određene dužine,ukopan u zemlju koji nosi nadzemni električni vod. Prema materijalu stubove dijelimo na:  drvene,  armirano-betonske i  čelično-rešetkaste(gvozdene).

Pored ovih izrađuju se stubovi sa izbetoniranim čeličnim cijevima i od aluminijuma. Oblik i razmjera stuba zavisi od materijala, funkcije i sile koju stub treba da izdrži. Također zavisi i od napona, broja i presjeka provodnika, dalje od raspona terena i od nosivosti zemlje. Dijelovi stuba su: temelj, direk, prečke, konzole, podupirači i sidra (kotve). Stub ima dužinu L, visinu iznad zemlje v, dubinu ukopavanja t, tj. dio stuba u zemlji ili betonu. Visina stuba iznad zemlje određuje se prema: rasporedu provodnika pri vrhu stuba, ugibu provodnika f, propisanom odstojanju najnižeg provodnika (pod naponom) od zemlje, a kod visećih izolatora (lanac) prema dužini lanca i od visine gromobranskog užeta postavljenog iznad provodnika kod vodova veoma visokog napona.

1.1

Armirano-betonski stubovi

Ovi stubovi se izrađuju centrifugovanjem ili vibriranjem betona. Armirano-betonski stubovi se izrađuju do napona 110 kV, ali se praktično upotrebljavaju u niskonaponskim mrežma i srednjenaponskim mrežama do nazivnog napona od 35 kV. U mrežama visokog napona armirano-betonski stubovi se ne upotrebljavaju zbog pretjerane težine i teškoća vezanih za njihov transport. Armirano betonski stubovi se rade od betona i čeličnih žica. Veoma su trajni, pod uslovom da su dobro izvedeni. Vijek trajanja armirano-betonskih stubova je oko 50 godina. Ovi stubovi su istovremeno lahki za održavanje. Na slici 1 i 2 prikazane su siluete armirano-betonskih stubova gdje je prikazano:  a,b,c i d s čeličnim nosačima izolatora  e,f,g i h s betonskim poprečnim gredama

4

Slika 1. Siluete armirano-betonskih stubova s čeličnim nosačima izolatora

Slika 2. Siluete armirano-betonskih stubova s betonskim poprečnim gredama 5

1.1.1

Proizvodnja armirano-betonskih stubova

Ovi stubovi se proizvode prema standardnom nizu sila za visine od 6 do 12 metara, a primenjuju se kao krajnji, ugaoni, zatezni i noseći. AB stubovi izrađuju se prvenstveno za potrebe elektroprivrede naročito za izradu, rekonstrukciju i održavanje zračnih mreža. Osnovni parametri stubova nalaze se u tabelama. Armirano-betonski stubovi su armirano betonske cijevi okruglog presjeka, uzdužnog konusnog oblika sa konstantnim povečanjem (prirastom) vanjskog promjera od 1,5 cm po dužnom metru stuba, gledano od vrha prema dole. Stubovi su karakterizirani svojom korisnom ili tzv. nazivnom silom koja predstavlja rezultantu kojom se stub može opteretiti na visini od 10 cm ispod vrha. Kao osnovni materijal koristi sa beton i čelik za armiranje. Marka betona je MB-40 (iz vlastitih betonara i sirovine) a glavna uzdužna armatura je rebrasta armatura RA 400/500. Svi armirano-betonski stubovi se proizvode u čeličnim kalupima postupkom centrifugiranja. Centrifugiranje je postupak presovanja betona koji se pri velikim brzinama presuje i tako poboljša svoje mehaničke osobine (elastičnost, čvrstoću i težinu). Izrađuju se tako što se u kalup stavi najpre armaturni skelet od gvožđa. Zatim se u kalup sipa betonska masa. Nakon toga se kalup okreće velikom brzinom, usled toga se betonska masa čvrsto zbija uz zidove kalupa i dobija potpuno druge karakteristike. Nakon postupka stub se može izvaditi iz kalupa i mašinama odnijeti na skladište. Tek izliven stub se prilikom prenosa od kalupa do skladišta zbog svoje fleksibilnosti izvije, međutim, vremenom kako se stub suši on dobija svoj pravi izgled. Na slici 3 prikazan kalup za centrifugiranje a na slici 4 prikazan je armirano betonski stub koji je završio sa procesom centrifugiranja.

Slika 3. – Kalup za centrifugiranje armirano-betonskog stuba

6

Slika 4. – Armirano-betonski stubovi na skladištu

1.1.2

Ukopavanje armirano betonskih stubova

Dubina jame ukopavanja stuba treba da bude najmanje 1/6 ukupne dužine stuba. Zbog toga se predviđa najmanja dubina ukopavanja 1.6m za stubove vodova niskog napona, a za stubovevodova visok og napona 1,8 metara. Kod nosećeg stuba djeluje ukupna vertikalna sila na površinu zemlje u jami ispod površine naleganje samog stuba na dnu. Ta površina iznosi: Π ∙d 32 ( cm2 ) S= 4

7

Gdje je

d3

prečnik stuba u cm na donjem krajnjem dijelu, koji vertikalno vrši pritisak na

zemlju.

8

Ako je teren rovit i slabe nosivosti, tada se moraju na dnu ispod stuba postaviti, po potrebi, isipovi koji se spustedo zdravice. Na normalno zdrav teren, kontrola ovog dozvoljenogvertikalnog pritiska nije od naročite važnosti, već je mnogo važnija kontrola bočnog pritiska nazemlju. Bočni pritisak u jami ukopa stuba zavisi od momenta sila savijanja, koji se javlja kodstuba. Pretpostavlja se, da čvrstoća zemlje raste sa dubinom ukopa, dok zbijenost zemlje opada sa dubinom. Utvrđeno je, da se stub prevaljuje oko tačke na 2/3 dubine ukopa, mjereno odozgosa površine zemlje, te je specifični pritisak na zemlju izražen pomoću parabole sa tjemenom na 1/3 dubine, posmatrano odozgo, što pokazuje slika 5.

Slika 5. – Specifični bočni pritisak na zemlju u jami ukopa

Da bi postojala ravnoteža, potrebno je da momenat pritiska zemlje bude ravan momentu sile dejstva na stubu. Prema tome, najveći pritisak na zemlju jame-ukopa je na donjem dijelu jame.Taj pritisak se izračunava po obrascu: σt=

2∙ M fu kg , d sr ∙t 2 cm 2

( )

Gdje je: σt

- bočni specifični pritisak na zemlju,

d sr

– srednji prečnik stuba ukopanog dijela d2+d3/2 u cm,

T – dubine jame ukopa u cm, Mfu – ukopan moment sila na savijenja u kg/cm.

9

U sljedećoj tabeli je prikazana nosivost zemlje za proračun temelja. Vrsta tla Treset blato Humus, oranice, vinogradi Nasipi od lake zemlje Vlažan sitan pijesak, meka vlažna glina Srednječvrsta suha ilovača ili glina Čvrsto staložena suha ilovača ili glina Čvrsto staložen krupan zrnast pijesak

Zapreminska težina kg/m3 650 1500 1600

Dozvoljeni potisak na tlo kg/cm2 Do 0,2 Do 0,5 Do 1,0

1700

Do 1,0

1700

Do 2,0

1700

Do 3,0

1700

Do 4,0

Tabela 1. nosivost zemlje za proračun temelja

Danas se AB stubovi ukopavaju u već pripremljene temelje tj. u betonske cijevi koje su prethodno ukopane. Na slici 6 su prikazane betonske cijevi za temelj stubova, a na slici 7 je prikazan pripremljen temelj za ukop armirano-betonskih stubova.

Slika 6. – betonske cijevi za temelj armirano-betonskih cijevi

10

Slika 7. – Pripremljen temelj za ukop AB stuba

1.1.3

Betonske konzole

Goli provodnici elektroenergetskih nadzemnih vodova niskog napona postavljaju se na stubove preko potpornih izolatora, pričvršćenih na savijene ili prave nosače izolatora. Savijeni nosači izolatora pričvršćuju se direktno za stub, a pravi na stubne konzole. Stubne konzole se mogu podijeliti prema funkciji koju ima stub u liniji voda. Tako se konzole dijele na noseće i zatezne. Stubne konzole su obično izrađene od istog materijala kao i sam stub, osim za poliesterske i drvenestubove koji imaju aluminijumske ili čelične konzole. Betonske konzole su dosta teške i glomazne, ali znatno jeftinije od čeličnih, za vodove istih karakteristika. Primenjuju se samo na betonskimstubovima. Oblik i dimenzije usklađene su sa vrstom i dimenzijama određenih betonskih stubova. Na sljedećoj slici je prikazana jedan tip betonskih konzola (mala i velika).

Slika 8. Mala i velika betonska konzola

Pored golih provodnika u elektroenergetskim niskonaponskim mrežama do 1 kV se upotrebljavaju i samonosivi kablovski snopovi (SKS) koji se na armirano-betonske stubove pričvršćuju pomoću ovješnih (nosnih) i zateznih stezaljki kao što je prikazano na sljedećim slikama. 11

Slika 9. – pričvršćivanje SKS-a na armirano betonski stub pomoću nosnih stezaljki

Slika 10. – Zatezanje SKS-a zateznim stezaljkama

1.1.4

Uzemljenje stubova

Svi metalni i armirano betonski stupovi nadzemnog voda visokog napona moraju imati pouzdano izvedenu vodljivu vezu sa zemljom, odnosno oni moraju biti uzemljeni. Samim ukopavanjem temelja stupa u zemlju, dobiva se tzv. prirodno uzemljenje. Ukoliko prirodno uzemljenje stupa ne zadovoljava zahtjevima propisa, onda se moraju ukopati posebni uzemljivači.

12

Uzemljenje stupova nadzemnih vodova ima dvostruki zadatak: a) S obzirom na sigurnost ljudi, spriječava eventualnu pojavu previsokog napona dodira i koraka na stupu i u neposrednoj blizini stupa u slučaju prolaza struje greške kroz stup u zemlju, b) S obzirom na sigurnost pogona, u slučaju pražnjenja atmosferskog prenapona kroz stub, u što većoj mjeri sprječava pojavu povratnog preskoka napona na fazne vodiče dalekovoda. Za način izvođenja uzemljenja stubova, od velikog značaja je način pogona električne mreže, odnosno da li električna mreža radi s izoliranim ili izravno uzemljenim zvijezdištem. U mrežama visokog napona koje nisu izravno uzemljene, pretpostavlja se dulje trajanje zemljospoja, te uzemljenje stubova na obradivim površinama, pokraj prometnih cesta i u naseljenim mjestima, treba izvesti tako da otpor uzemljenja ne prijeđe vrijednost danu sljedećim izrazom:

R z=

U dz (Ω) , Iz

gdje je: Udz – 125V dozvoljeni napon uzemljivača Iz – Stvarna struja zemljospoja koja teče kroz zemljospoj

Budući da je struja zemljospoja (Iz) prvenstveno ovisna o ukupnoj duljini mreže tog napona, kod dugačkih i razgranatih mreža koje se napajaju iz jedne transformatorske stanice, otpor uzemljenja mora biti nizak. U mrežama visokog napona u kojima je nulta točka uzemljena izravno ili preko malog otpora, struje zemljospoja su redovito vrlo visoke, nadzemni vodovi moraju biti opremljeni takvim zaštitnim uređajima koji će vrlo brzo, nakon nastanka kvara, isključiti nadzemni vod iz pogona. Da bi se spriječile moguće pojave previsokog napona dodira ili koraka u neposrednoj blizini stupa kod nadzemnog voda sa uzemljenom neutralnom točkom, oko stupa treba ukopati uzemljivač u obliku prstena sa svrhom ublažavanja strmine potencijala. Uzemljenje stubova za zaštitu od munje: U slučaju udara munje u stub ili u zaštitno uže nadzemnog voda, treba prema odabranom stupnju izolacije nadzemnog voda, odrediti maksimalno dopušten otpor uzemljenja da bi se smanjila opasnost preskoka napona na vodiče na što podnošljivu mjeru. Pritom treba uzeti u obzir izloženost trase nadzemnog voda munjama, jačinu struja munje, važnost voda i troškove za izradu uzemljenja. Smatra se da nije vjerojatan povratni preskok napona na vodič ako otpor uzemljenja stuba udovoljava sljedećem izrazu: 13

Ruz =

Ui ( Ω) , Iu

gdje je: Ruz – otpor uzemljenja stuba, Iu – temeljna vrijednost udarne struje munje na potporni stup i Ui – podnosivi udarni napon (kV) izoliran u suhom Podnosivi napon izolatora u suhom, dat je u sljedećoj tablici. Nazivni napon (kV) 10 20 35 110 1.1.5

Uzemljenje mreže Neizravno Neizravno i izravno Neizravno i izravno Neizravno

Podnosivi udarni napon (kV) 75 125 170 550

Prednosti armirano-betonskih stubova:

 Nezapaljivost Armirani beton po otpornosti prema požaru pripada povoljnijim građevinskim materijalima. Kako je poznato, čelik sam po sebi nije otporan na visoke temperature i jako se deformira. Beton je materijal otporan na djelovanje požara, na što osobito utječe vrsta upotrebljenog agregata. Najbolje vrste agregata prema požaru su od bazalta, diabaza, vapnenca i dolomita a posebno od šamota i zgure iz visokih peći. Za vrijeme požara voda ispari iz betona, što znatno povećava njegovu termičku otpornost.  Trajnost Trajnost armiranobetonskih stubova osigurana je velikim dijelom time što beton štiti armaturu od korozije i što mu se čvrstoća u tijeku vremena povećava. To sve vrijedi uz uvjet da je konstrukcija betona načinjena od kompaktnog betona.  Relativno mali troškovi održavanja Troškovi održavanja armiranobetonskih stubova vrlo su mali za razliku od troškova održavanja čeličnih i drvenih stubova. U pogledu higijene armiranobetonske konstrukcije su u prednosti u odnosu na drvene i čelične zbog svoje monolitnosti, u kojoj nema šupljina za leglo parazita i skupljanje prašine.  Relativno visoka tlačna čvrstoća  Beton dobiva na kvaliteti što je stariji.

1.1.6

Mane armirano-betonskih stubova

 znatna vlastita težina 14

     

teško naknadno provjeravanje armature potrebna je stručna radna snaga otežana naknadna adaptacija ili pojačanje gotove konstrukcije korozija armature u betonu osjetljivost na mraz mogućnost pojave pukotina koje ne narušavaju sigurnost i trajnost, ali ipak kvare vanjski izgled.

ZAKLJUČAK Primjenom tehnologije centrifugiranja rješeni su mnog zahtjevi u Kanadi, Rusiji, Australiji, skandinavskim zemljama i zemljama žarkog pojasa. 15

Idući korak sa vremenom i prateći tehnološka dostignuća svjetskog ranga, pojedini proizvođači su u svoje tehnološke linije za pojedine proizvode uključili metodu centrifugiranja kao tehnološki postupak izrade betonskih elemenata. Stalnim tehnološkim nadzorom nad kvalitetom komponenti i proizvoda sa vodećim institutima za ispitivanje materijala i konstrukcija osigurava se kvalitet proizvoda koji je iznad zahtjevanog. Svi proizvodi sadrže identifikacionu karticu sa tehničkim podacima i potrebnu atestnu dokumentaciju. Dosadašnje tehnologije izrade stubova za elektro mrežu jake i slabe struje, koje uključuju tradicionalan način izrade livenjem u kalupima, zaostaju po pitanju kvaliteta, estetskog izgleda, pitanja trajnosti kao i odnosa cijena/performanse, te gube trku na sve zahtjevnijem tržištu. Cijeneći iskorak naprijed u cilju povećanja kvaliteta usluge ( proizvođač ) i investitora (elektro prenos ) sve prednosti su na strani proizvoda koji se rade metodom centrifugiranja. Armirano-betonski stubovi danas imaju široku primjenu u elektroenergetskim mrežama niskog i srednjeg napona. Duži vijek trajanja, ne moraju se štititi od atmosferskih uticaja, lahki za ugradnju i podnošenje većih sila su osobine koje ovu vrstu stubova odabire elektroprivreda za prenos električne energije u niskonaponskim i srednjenaponskim mrežama.

16

LITERATURA Web stranice:

1. Prominvest.ba, http://prominvest.ba/bih/katalozi/elektropttprogram.pdf 2. Mrvoljak Ahmet, Scribd.com, 2012, http://www.scribd.com/doc/104728887/MATURSKI-Mehani%C4%8Dki-prora %C4%8Dun-stubova#scribd 3. Dalekovod-proizvodnja.com, http://www.dalekovodproizvodnja.com/EasyEdit/UserFiles/pdf/samonosivi-kabelski-snop-hr.pdf 4. Vitomir Komen, veleri .hr, http://www.veleri.hr/files/datoteke/nastavni_materijali/k_sigurnost_1/SUPEE_POG_0 6.pdf 5. Scribd.com, http://www.scribd.com/doc/15047178/Projekat12#scribd 6. Ebb.rs, http://www.ebb.rs/proizvodi.htm

17

Datum predaje maturskog rada: ___________________

M.P.

Mišljenje profesora-mentora o radu:

Ocjena maturskog rada: ____________ ( ) Datum odbrane maturskog rada: ______________ Komisija u sastavu:

Potpis članova komisije:

1. Predsjednik: ____________________ ______________________________ 2. Ispitivač:

____________________

3. Stalni član: ____________________

______________________________ ______________________________

Pitanja na usmenom obrazloženju rada: 1. _____________________________________________________________________ 2. _____________________________________________________________________ 3. _____________________________________________________________________

Ocjena usmenog obrazloženja rada: ________________ ( )

Ocjena rada: ________________ ( )

M.P.

18