Zona Badai Beban Angin Tinggi NESC C2: Kontrol Ketebalan Dinding dan Kedalaman Penanaman untuk Tiang Baja Tubular Meruncing

Tantangan Struktural Zona Badai untuk Jalur Transmisi AS

Wilayah pesisir tenggara AS, Gulf Coast, dan Atlantik menghadapi ancaman langsung dari badai setiap tahunnya. Kecepatan angin ekstrim akibat angin topan dapat menyebabkan kerusakan parah pada tiang baja transmisi:beban angin pada konduktor dan kabel ground berlipat ganda secara eksponensial,badan tiang menahan momen lentur transversal yang sangat besar, Danpondasi mengalami gaya angkat dan guling.

Peristiwa bencana besar seperti Badai Katrina (2005), Badai Harvey (2017), dan Badai Ian (2022) semuanya mengakibatkan runtuhnya menara transmisi secara luas. Peristiwa ini telah mendorong perusahaan utilitas dan regulator AS untuk terus memperkuat standar desain saluran transmisi di wilayah rawan badai.

Untuk tiang baja tubular tirus 69 kV hingga 230 kV,ketebalan dinding dan kedalaman penanamanadalah dua parameter inti yang menentukan kapasitas hambatan angin. Artikel ini secara sistematis menguraikan persyaratan beban dan kontrol parameter untuk desain tiang zona badai, berdasarkan peraturan NESC dan standar desain ASCE/SEI 48-19.

Kerangka Persyaratan Beban Zona Badai NESC

ItuKode Keamanan Listrik Nasional (NESC, ANSI C2)adalah standar dasar wajib untuk desain saluran transmisi overhead di AS. NESC membagi negara tersebut menjadi tiga distrik pemuatan cuaca:BERAT,SEDANG, DanLAMPU. Untuk zona badai, Distrik Pemuatan CAHAYA terutama berlaku:

Sumber: NESC Tabel 250-1

Seluruh negara bagian Florida termasuk dalam Distrik Pemuatan CAHAYA, yang memerlukan perancangan fasilitas udaraAngin 60 mph (tekanan angin 9 psf) + suhu 30°F. Sebaliknya, Pennsylvania berada di Distrik Pemuatan BERAT, yang memerlukan desain untuk es 0,5 inci + kecepatan angin 40 mph.

NESC Rule 250C (Beban Angin Ekstrim)merupakan persyaratan penting lainnya untuk desain zona badai: struktur yang melebihi batas60 kaki (18,3 m)tingginya, beserta fasilitas pendukungnya, harus dirancang untuk beban angin ekstrim berdasarkan kecepatan angin dasar pada NESC Gambar 250-2 (Hembusan 90 hingga 170 mph 3 detik, tergantung lokasi).

Faktor Beban untuk Struktur Bajadi bawah Konstruksi NESC Grade B ditentukan sebagai berikut:

Tingkat B mewakili margin keselamatan tertinggi di NESC, yang diperlukan ketika tiang penyangga melintasi jalan raya dengan akses terbatas, rel kereta api, dan jalur air yang dapat dilayari.

ASCE/SEI 48-19 Standar Desain Struktural dan Perhitungan Beban Angin

ASCE/SEI 48-19, Desain Struktur Tiang Transmisi Baja, adalah standar desain khusus yang dikeluarkan oleh American Society of Civil Engineers, yang memberikan dasar teknis yang seragam untuk desain, perincian, fabrikasi, pengujian, perakitan, dan pemasangan struktur baja tubular tirus bentuk dingin.

Untuk aplikasi zona badai, ASCE/SEI 48-19 mengharuskan perancang untuk mempertimbangkan kombinasi beban NESC berikut:

• Aturan NESC 250B (Pembebanan Distrik): Kombinasi standar tekanan angin 9 psf (tanpa es) untuk distrik CAHAYA

• Aturan NESC 250C (Angin Ekstrim): Beban angin ekstrim berdasarkan kecepatan angin dasar Gambar 250-2, berlaku untuk struktur yang tingginya melebihi 60 kaki

• NESC Rule 250D (Es Ekstrim dengan Angin Bersamaan): Kombinasi es dan angin ekstrem periode ulang 100 tahun

Manual ASCE 74, Pedoman Pembebanan Struktural Saluran Transmisi Listrik, selanjutnya memberikan metodologi perhitungan beban berbasis keandalan dan berfungsi sebagai referensi resmi untuk analisis beban angin zona badai.

Teknik Perhitungan Beban Angin: Peraturan NESC 250C menetapkan bahwa tekanan angin ekstrim dihitung sebagai berikut:

Tekanan Angin = 0,00256 × V² × kz × GRF × I × Cd × Area Proyeksi

dimana V adalah kecepatan hembusan angin 3 detik dari Gambar 250-2 (90–170 mph), kz adalah koefisien paparan tekanan kecepatan (0,92–1,40), dan GRF adalah faktor respons hembusan.

Kontrol Parameter Ketebalan Dinding untuk Zona Badai

RUS Bulletin 1724E-224 mengamanatkan ketebalan logam dasar minimum untuk komponen menara baja galvanis:

• Anggota sudut utama: ≥3/16 inci (4,76 mm)

• Anggota lainnya: ≥1/8 inci (3,18 mm)

Di zona badai, desainer biasanya melangkah lebih jauhmeningkatkan ketebalan dinding pantatuntuk mengatasi momen garis tanah maksimum yang dihasilkan dari kombinasi beban NESC. Ketebalan dinding pantat spesifik harus ditentukan berdasarkan momen garis tanah yang dihitung dari kasus beban NESC, memastikan rasio tegangan tidak melebihi 1,0.

Desain Tiang Meruncing: Jalur zona badai paling baik dilayanitiang meruncingyang memvariasikan ketebalan dinding dan diameter bagian sepanjang tinggi tiang, memperkuat bagian pantat sambil mempertahankan kekakuan atas yang memadai. Untuk desain slip-fit ​​multi-bagian, perhatian khusus harus diberikan pada verifikasi tekuk lokal di zona sambungan (biasanya panjang pengikatan ≥24 inci/610 mm).

Kontrol Parameter Kedalaman Penanaman untuk Zona Badai

Kedalaman penanaman tiang baja penanaman langsung merupakan parameter inti lainnya dalam desain zona badai. Beban angin melintang yang disebabkan oleh angin topan disalurkan langsung ke bagian tertanam, sehingga memerlukan kedalaman penanaman yang cukup untuk memberikan ketahanan tanah lateral.

Prinsip Desain Kedalaman Penanaman:

1. Tentukan Kedalaman Penanaman Berdasarkan Momen Garis Tanah

Kedalaman penanaman harus cukup untuk menahan momen dan geser permukaan tanah. Perancang harus menghitung kombinasi beban berdasarkan NESC Rule 250B (tekanan angin 9 psf) dan Rule 250C (angin ekstrem), dengan mengambilnilai amplopuntuk menentukan kedalaman penanaman yang diperlukan.

2. Kisaran Kedalaman Penanaman yang Khas

Untuk tiang baja tirus 69 kV–230 kV, kedalaman penanaman umumnya adalah10%–15%dari tinggi tiang. Untuk tiang setinggi 70 kaki, ini setara dengan kira-kira7–10,5 kakipenyematan.

3. Pertimbangan Kondisi Tanah

Perhitungan kedalaman penanaman harus memperhitungkan jenis tanah dan daya dukung. Tanah lunak atau area pengisian mungkin memerlukankedalaman penanaman yang lebih besar atau penambahan pelat bantalan pondasiuntuk memberikan resistensi lateral yang memadai.

4. Persyaratan Garis Beku

Meskipun zona badai sebagian besar beriklim tropis, wilayah tertentu (seperti pantai Atlantik tengah) masih mengalami penetrasi embun beku musiman. Bagian yang tertanam harus memanjangdi bawah garis beku, atau bahan pengurukan yang tidak rentan terhadap embun beku (misalnya batu pecah, pasir/kerikil) harus digunakan.

Perlindungan Korosi Galvanisasi dan Pertimbangan Zona Badai

Zona badai sering kali bersamaanlingkungan pesisir yang tinggi garam, memberlakukan persyaratan perlindungan korosi yang ketat untuk tiang baja:

• Standar Galvanisasi:ASTM A123, denganKelas 100 (100μm)ketebalan lapisan yang direkomendasikan untuk lingkungan pesisir

• Perlindungan Tambahan untuk Bagian Tertanam:Lapisan bitumen atau pelindung selongsong heat-shrinkdi atas lapisan galvanis dianjurkan

Ringkasan Parameter Kunci

Kesimpulan

Desain struktural tiang baja tubular tirus 69 kV – 230 kV di zona badai harus benar-benar mematuhiNESC C2persyaratan beban danASCE/SEI 48-19metodologi desain struktural. Dari tekanan angin distrik LIGHT sebesar 9 psf hingga kecepatan angin ekstrem hingga 170 mph pada Gambar 250-2, dari faktor beban angin sebesar 2,50 hingga ambang batas ketebalan dinding minimum 3/16 inci, dan dari persyaratan kedalaman penanaman 10%–15% — setiap parameter berdampak langsung pada keselamatan struktural dalam kondisi badai.

Bagi pemasok yang berencana berpartisipasi dalam tender proyek transmisi di wilayah tenggara AS, Gulf Coast, atau pesisir Atlantik, dengan menyebutkan secara eksplisit“Sesuai dengan Distrik Pemuatan Ringan NESC”,“Desain angin ekstrim NESC Rule 250C”,“Desain ASCE/SEI 48-19”, dan tabel parameter ketebalan dinding dan kedalaman penanaman yang lengkap dalam proposal teknis adalah dasar untuk membangun kredibilitas teknis.

• Perusahaan:Unit Struktur Logam Futao Co., Ltd.
• Situs Resmi: http://www.metalpowerpole.com
• Ada apa:0086-13812516912、13665163520
• E-mail:li@fu-tao.com、penjualan2@futaogroup.com