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Gittermast
Für die Verlegung von Freileitungen, insbesondere für Hochspannung, haben sich überwiegend sogenannte Gittermaste eingebürgert, die mit vier Eckstielen ausgeführt sind. Es sind auch Gittermaste mit nur drei Eckstielen bekannt. Eine derartige Mastausführung hat jedoch den Nachteil, dass sie gegen Torsionsbelastung empfindlich ist und bei gleicher Torsionsfestigkeit wie der Vierstielmast gleicher Grundfläche einen wesentlich erhöhten Materialaufwand aufweist. Dies ist vor allem dadurch gegeben, dass das Torsionsmoment von nur drei Ebenen aufgenommen wird, die nur einen geringen Abstand vom Mastmittelpunkt aufweisen, wodurch grössere Querkräfte in den Mastwänden auftreten.
Durch die grö- ssere Wandbreite des Dreistielmastes und die dadurch längeren druckbelasteten Diagonalen ergibt sich eine zusätzliche Erhöhung des Materialaufwandes im Vergleich zum Vierstielmast. Die Fachwelt hat daher Dreistielmaste trotz ihres geringeren Fundamentaufwandes abgelehnt, da diese aus den obengenannten Gründen nicht wirtschaftlich dimensioniert werden konnten.
Es sind auch sogenannte Portalmaste in A-Form bekannt, bei denen mehrere, z. B. drei Maststiele, verwendet werden. Hiebei weist jeder Maststiel nahezu die gesamte Länge des Mastes auf und ist als besonderes Fachwerksystem ausgebildet. Bei einem Abspannmast mit drei Maststielen ist es hiebei auch bekannt, die drei Einzelfundamente so anzuordnen, dass ihre Verbindungslinien ein ungleichseitiges Dreieck bilden, dessen längste Seite mit der Hauptbelastungsrichtung des Mastes einen Winkel einschliesst, der kleiner als 30 ist. Der Vorteil dieser Anordnung der drei Einzelfundamente wird jedoch durch die Ausbildung des Mastes wieder aufgehoben, da ein derartiger Mast einen besonders grossen Aufwand erfordert und trotzdem nur eine verhältnismässig geringe Torsionsfestigkeit aufweist.
Gemäss der Erfindung wird ein Gittermast, bestehend aus einer Fachwerkkonstruktion mit vier Eckstielen geschaffen, bei dem am unteren Ende des Mastes die vier Eckstiele durch Fachwerke andrei Einzelfundamenten im Boden verankert sind, von denen jedes der drei Fundamente mit zwei Eckstielen des Mastes verbunden ist und die drei Einzelfundamente in an sich bekannter Weise so angeordnet sind, dass ihre Verbindungslinien ein ungleichseitiges, insbesondere gleichschenkeliges Dreieck bilden, dessen längste Seite bzw. die beiden gleichlangen Seiten des gleichschenkeligen Dreiecks mit der Richtung der Hauptbelastung des Mastes einen Winkel einschliessen, der kleiner als 300 ist.
Erst durch diese besondere Kombination der genannten Merkmale wird ein Mast erzielt, der sich bei ausreichender Torsionsfestigkeit durch einen besonders geringen Aufwand sowohl in bezug auf die Mastgestaltung als auch bezüglich der Fundamente auszeichnet. In den meisten Fällen wird die Hauptbelastung ihr Vorzeichen wechseln, aber in der gleichen Richtungsebene wirken, z. B. beim Tragmast. Möglichst parallel zu dieser Ebene liegt die grössere Seitenlänge des Dreiecks. Eine horizontale Dauerbelastung in einer bestimmten Richtung ist dann nicht oder nur wenig vorhanden. Bei einer höheren Dauerlast in einer Richtung, z. B. bei Abspannmasten mit grösserem Ablenkwinkel und bei Endmasten, legt man zweckmässigerweise zwei grössere Seiten des Dreiecks möglichst parallel zur Dauerlast und wählt die dritte Seite kleiner.
Für die Kraftübertragung zwischen den vier Eckstielen des normalen Mastoberteiles und den drei Einzelfundamenten sind drei Ebenen mit je zwei Hauptstäben vorgesehen, so dass diese statisch bestimmt mit sechs Hauptstäben erfolgt. Die Hauptstäbe jeder der obengenannten drei Ebenen können mit Stütz-
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stäben untereinander ausgesteift werden, damit die Knicklängen in der Ebene kleiner sind. Um senkrecht zur Richtung dieser Ebenen auch kleinere Knicklängen zu erreichen, sind die Ebenen untereinander ein-oder auch zweimal abgestützt.
Das Verhältnis der Seitenlängen des möglichst gleichschenkeligen Dreiecks kann so bestimmt werden, dass alle Fundamente eine gleiche Zugbelastung erleiden und damit gleiche Abmessungen erhalten, was fertigungstechnisch vorteilhaft ist. Der erfindungsgemässe Mast ergibt bei kleinster Grundfläche eine sehr geringe Fundamentbelastung, er weist einen übersichtliche Kraftfluss auf und erfordert nur einen geringen Materialaufwand.
An Hand der Fig. l - 6 ist die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt den Unterteil des Mastes. Darin sind nur die Stäbe eingetragen, die für die Kraftübertragung wesentlich sind. Von den vier Eckstielen des Oberteils 1, 2,3 und 4 werden 1 und 2 durch die Stäbe 14 und 15 zum Fundament weitergeführt. Die Eckstiele 3 und 4 teilen sich auf in je zwei Hauptstäbe, u. zw. in 16,17 und in 18,19. Das ganze bildet ein räumliches statisch bestimmtes Fachwerk, an dessen unterem Ende die drei Einzelfundamente 5,6 und 7 im Boden verankert sind. Die Verbindungslinien 5-6, 6-7, 7-5
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zelnen, z. B. für Tragmaste, Abspannmaste und Endmaste, zu ersehen ist.
Fig. 2 zeigt einen Tragmast mit den vier Eckstielen 1 - 4 und der Traverse 8 mit den Leitungen 9.
Die Hauptbelastung durch den. Wind verläuft in Richtung des Pfeiles 10 senkrecht zu den Leitungen 8.
Gemäss der Erfindung ist nun die längste Seite 5 - 6 des Dreiecks, welches die Verbindungslinien der Einzelfundamente bildet, in Richtung der Hauptbelastung angeordnet.
Fig. 3 ist ein Beispiel für einen Abspannmast gezeigt, bei dem die Hauptbelastung durch die Leitungen 9 gegeben ist, die entsprechend den Pfeilen 11 und 12 verläuft. Den Winkel, den die Pfeile 11 und 12 mit der längsten Seite 5 - 6 des Dreiecks einschliessen, ist kleiner als 300.
Fig. 4 zeigt eine entsprechende Anordnung bei grösserer Dauerlast in einer Richtung, z. B. bei einem Endmast, wo die Hauptbelastungsrichtung gemäss dem Pfeil 13 weitgehend parallel zu den beiden längeren Seiten 5 - 7 und 6 - 7 liegt.
Die Kraftübertragung zwischen den vier Eckstielen 1-4 und den drei Einzelfundamenten 5,6 und 7 erfolgt durch drei Ebenen, die von sechs Hauptstäben 14,15, 16,17, 18 und 19 gebildet sind. Diese Stäbe bilden ein räumliches Fachwerk, die in den genannten Ebenen mitStützstäben20 ausgesteift sind, wie Fig. 5 zeigt. Ausserdem können auch zwischen den einzelnen Ebenen untereinander Stützstäbe 21 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 6 schematisch dargestellt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wie Fig. l zeigt, die Einzelfundamente 5 und 6, welche den grössten Abstand voneinander aufweisen, nur mit je einem Hauptstab 14 und 15 mit den beiden unteren Enden der Eckstiele 1 und 2 zu verbinden. Es ergibt sich ein übersichtlicher Kraftfluss bei entsprechend einfacher Mastberechnung und geringem Materialaufwand. Bei kleinster Grundfläche ist eine verhältnismä- ssig geringe Fundamentbelastung vorhanden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gittermast, insbesondere für Hochspannungsfreileitungen, bestehend aus einer Fachwerkkonstruktion mit vier Eckstielen, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Mastes die vier Eckstiele durch Fachwerke an drei Einzelfundamenten im Boden verankert sind, von denen jedes der drei Fundamente mit zwei Eckstielen des Mastes verbunden ist und die drei Einzelfundamente in an sich bekannter Weise so angeordnet sind, dass ihre Verbindungslinien ein ungleichseitiges, insbesondere gleichschenkeliges Dreieck bilden, dessen längste Seite bzw. die beiden gleich langen Seiten des gleichschenkeligen Dreiecks mit der Richtung der Hauptbelastung des Mastes einen Winkel einschliessen, der kleiner als 300 ist.
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Lattice mast
For the laying of overhead lines, especially for high voltage, so-called lattice masts have predominantly become established, which are designed with four corner posts. Lattice masts with only three corner posts are also known. However, such a mast design has the disadvantage that it is sensitive to torsional loads and, with the same torsional strength as the four-legged mast with the same base area, has a significantly increased material expenditure. This is mainly due to the fact that the torsional moment is absorbed by only three levels that are only a short distance from the center of the mast, as a result of which greater transverse forces occur in the mast walls.
The larger wall width of the three-legged mast and the resulting longer pressure-loaded diagonals result in an additional increase in the cost of materials compared to the four-legged mast. The professional world has therefore rejected three-leg masts despite their lower foundation effort, since these could not be economically dimensioned for the reasons mentioned above.
There are also so-called portal masts in A-shape known in which several, z. B. three mast stems can be used. Each mast stem has almost the entire length of the mast and is designed as a special framework system. In the case of a guy mast with three mast posts, it is also known to arrange the three individual foundations so that their connecting lines form an unequal triangle, the longest side of which forms an angle smaller than 30 with the main load direction of the mast. The advantage of this arrangement of the three individual foundations is, however, canceled out by the design of the mast, since such a mast requires a particularly high level of effort and nevertheless only has a relatively low torsional strength.
According to the invention, a lattice mast consisting of a framework construction with four corner posts is created, in which the four corner posts are anchored in the ground by frameworks and three individual foundations at the lower end of the mast, each of the three foundations being connected to two corner posts of the mast and the three individual foundations are arranged in a manner known per se so that their connecting lines form a non-equilateral, in particular isosceles triangle, the longest side or the two equally long sides of the isosceles triangle with the direction of the main load on the mast form an angle that is less than 300 .
It is only through this special combination of the features mentioned that a mast is achieved which, with sufficient torsional strength, is characterized by particularly low expenditure both with regard to the mast design and with regard to the foundations. In most cases the main load will change its sign, but act in the same directional plane, e.g. B. at the mast. The larger side of the triangle is as parallel as possible to this plane. There is then little or no permanent horizontal load in a certain direction. With a higher continuous load in one direction, e.g. B. For guy masts with a larger deflection angle and end masts, it is advisable to place two larger sides of the triangle as parallel as possible to the permanent load and choose the third side smaller.
For the power transmission between the four corner posts of the normal top part of the mast and the three individual foundations, three levels with two main rods each are provided, so that this is statically determined with six main rods. The main bars of each of the above three levels can be supported with
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bars are stiffened with each other so that the effective lengths in the plane are smaller. In order to achieve smaller buckling lengths perpendicular to the direction of these planes, the planes are supported one or two times one below the other.
The ratio of the side lengths of the isosceles triangle as far as possible can be determined in such a way that all foundations suffer the same tensile load and thus have the same dimensions, which is advantageous in terms of manufacturing technology. The mast according to the invention results in a very low load on the foundation with the smallest footprint, it has a clear flow of forces and requires only a small amount of material.
The invention is explained in greater detail using FIGS. 1-6, for example. Fig. 1 shows the lower part of the mast. Only the bars that are essential for power transmission are entered in it. Of the four corner posts of the upper part 1, 2, 3 and 4, 1 and 2 are continued through the rods 14 and 15 to the foundation. The corner posts 3 and 4 are divided into two main bars, u. between 16.17 and 18.19. The whole thing forms a spatially statically determined framework, at the lower end of which the three individual foundations 5, 6 and 7 are anchored in the ground. The connecting lines 5-6, 6-7, 7-5
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individual, e.g. B. for supporting masts, guy masts and end masts can be seen.
FIG. 2 shows a support mast with the four corner posts 1-4 and the traverse 8 with the lines 9.
The main burden of the. The wind runs in the direction of the arrow 10 perpendicular to the lines 8.
According to the invention, the longest side 5-6 of the triangle, which forms the connecting lines of the individual foundations, is now arranged in the direction of the main load.
FIG. 3 shows an example of a guy mast in which the main load is given by the lines 9, which run according to the arrows 11 and 12. The angle that arrows 11 and 12 make with the longest side 5-6 of the triangle is less than 300.
Fig. 4 shows a corresponding arrangement with a greater continuous load in one direction, for. B. at a terminal mast, where the main load direction according to the arrow 13 is largely parallel to the two longer sides 5-7 and 6-7.
The power transmission between the four corner posts 1-4 and the three individual foundations 5, 6 and 7 takes place through three levels, which are formed by six main rods 14, 15, 16, 17, 18 and 19. These bars form a three-dimensional framework, which are stiffened in the aforementioned planes with support bars 20, as FIG. 5 shows. In addition, support rods 21 can also be provided between the individual levels, as shown schematically in FIG.
It is particularly advantageous, as shown in FIG. 1, to connect the individual foundations 5 and 6, which are at the greatest distance from one another, to the two lower ends of the corner posts 1 and 2 with only one main rod 14 and 15 each. The result is a clear flow of forces with a correspondingly simple mast calculation and low material expenditure. With the smallest footprint there is a relatively low load on the foundation.
PATENT CLAIMS:
1. Lattice mast, especially for high-voltage overhead lines, consisting of a truss construction with four corner posts, characterized in that the four corner posts are anchored by trusses on three individual foundations in the ground at the lower end of the mast, each of the three foundations being connected to two corner posts of the mast and the three individual foundations are arranged in a manner known per se in such a way that their connecting lines form an unequal, in particular isosceles triangle, the longest side or the two equally long sides of the isosceles triangle with the direction of the main load on the mast form an angle that is less than 300.