CH714681A2 - Electricity pylon consisting of one or two single masts. - Google Patents
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Abstract
Ein Mast aus dünnwandigen Stahlrohren mit Material-optimierten Querschnitten bezüglich von normalerweise richtungsabhängig unterschiedlichen Krafteinwirkungen, der als Einzelmast oder Doppelmast eingesetzt werden kann. Basis ist ein Einzelmast mit einer Grundgeometrie, welche aus Bögen oder Geraden oder Bögen und Geraden zusammengesetzt ist. Der Mast-Querschnitt ist an mindestens einer seiner äussersten Seiten vorzugsweise verstärkt in Form von Stahl-Beton-Verbundquerschnitt, durch aufgeschweisste Walzprofile oder durch verdickte Stahlbleche. Der Doppelmast besteht aus zwei identischen einzelnen Masten (1), die mit biegesteif angeschlossenen Querriegeln (6) zu einen Vierendeel-Rahmentragwerk verbunden sind, das in der Hauptrichtung und der Nebenrichtung einen unterschiedlichen Tragwiderstand aufweist. Der Mast besteht in seiner Höhe aus mehreren Segmenten, die auf der Baustelle mittels Flanschstoss zusammengefügt werden können. Der Einzelmast wie auch der Doppelmast können mit Auslegern und Hängeisolatoren, Isoliertraversen oder anderem Equipment ausgerüstet werden. Der Mast kann insbesondere als Freileitungsmast, aber auch für andere Zwecke eingesetzt werden.A mast made of thin-walled steel tubes with material-optimized cross-sections with respect to usually direction-dependent different forces, which can be used as a single mast or a double mast. The basis is a single mast with a basic geometry, which is composed of arcs or straight lines or arcs and straight lines. The mast cross-section is preferably reinforced on at least one of its outermost sides in the form of steel-concrete composite cross-section, by welded-on rolled sections or by thickened steel sheets. The double mast consists of two identical individual masts (1), which are connected with rigidly connected cross bars (6) to a Vierendeel framework, which has a different load-bearing resistance in the main direction and the secondary direction. The height of the mast consists of several segments that can be joined together on the construction site by means of a flange joint. The single mast as well as the double mast can be equipped with outriggers and suspension insulators, insulated trusses or other equipment. The mast can be used in particular as an overhead line, but also for other purposes.
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft einen freistehenden Freileitungsmast aus Stahlrohr nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.Description: The present application relates to a freestanding overhead line mast made of steel tube according to the preamble of claim 1.
[0002] Die Versorgung mit elektrischer Energie erfolgt über Stromleitungsnetze, welche als unterirdische Kabel oder überirdische Freileitungen erstellt werden. Für Freileitungen mit niedrigen Übertragungsspannungen werden üblicherweise leichte Mastkonstruktionen aus Holz oder Beton mit kleinen Masthöhen eingesetzt.The supply of electrical energy takes place via power line networks, which are created as underground cables or overhead overhead lines. Light overhead constructions made of wood or concrete with small mast heights are usually used for overhead lines with low transmission voltages.
[0003] Im mittleren Spannungsbereich werden üblicherweise Stahlrohrmaste, armierte Schleuderbetonmaste oder Stahlgittermaste verwendet. Die Masthöhen liegen üblicherweise im Bereich zwischen ca. 25 bis 50 m.In the medium voltage range, steel tube masts, reinforced centrifugal concrete masts or steel lattice masts are usually used. The mast heights are usually in the range between approx. 25 to 50 m.
[0004] Im höchsten Spannungsbereich von 220 kV bis 400 kV werden Freileitungsmaste typischerweise als Stahlgittermaste ausgebildet. Solche Konstruktionen sind schon vielfach beschrieben worden. Diese traditionelle Konstruktionsart ermöglicht relativ leichte Mäste. Die Montage dieser Mäste kann vollständig am Aufstellungsort auf der Baustelle stattfinden oder es können im Herstellwerk Bauteile vormontiert werden, welche danach auf der Baustelle unter Einsatz von Autokran oder Helikopter fertig montiert werden.In the highest voltage range from 220 kV to 400 kV, overhead line masts are typically designed as steel lattice masts. Such constructions have been described many times. This traditional type of construction enables relatively light masts. These masts can be fully assembled on site at the construction site or components can be preassembled in the manufacturing plant, which are then assembled on site using a mobile crane or helicopter.
[0005] Die Mäste sind mit Auslegern (Querträger) ausgestattet, an denen die Leiterseile mittels isolierenden Hänge-Elementen (Isolatoren-Ketten) befestigt werden.The masts are equipped with cantilevers (cross beams), on which the conductor cables are attached by means of insulating hanging elements (insulator chains).
[0006] Stahlgittermaste weisen verschiedene Nachteile auf:Steel lattice masts have several disadvantages:
a) Sie benötigen eine breite Leitungstrasse, weil einerseits die Mäste grosse Grundriss-Abmessungen aufweisen und die Hänge-Isolatoren infolge Ausschwingens unter Windeinwirkung eine zusätzliche Sicherheitszone erfordern.a) You need a wide cable route, because on the one hand the masts have large floor plan dimensions and the hanging insulators require an additional safety zone due to swinging out under the influence of wind.
b) Zudem sind die Instandhaltungskosten der Mäste infolge der feingliedrigen Stahlbauweise hoch.b) In addition, the maintenance costs of the masts are high due to the slender steel construction.
c) Im Weiteren ist der Gesamt-Montageaufwand hoch und relativiert den geringen Materialaufwand bei Betrachtung der Gesamtkosten.c) Furthermore, the total assembly effort is high and relativizes the low material costs when considering the total costs.
d) Das Erscheinungsbild dieser Mäste ist nicht zeitgemäss.d) The appearance of these masts is not up to date.
[0007] Vereinzelt werden für Übertragungsleitungen im Höchstspannungsbereich (220 kV bis 400 kV) Stahlrohrmaste mit kreisförmigem oder einem einer Kreisform angenäherten polygonalem Querschnitt eingesetzt. Solche Mäste wurden schon verschiedentlich beschrieben. Stahlrohrmaste sind schlanker als Stahlgittermaste. Sie sind aber nur bis zu beschränkten Höhen und Tragfähigkeiten wirtschaftlich machbar. Falls sie für grössere Höhen und grössere Krafteinwirkungen eingesetzt werden, benötigen sie sehr grosse Querschnittsabmessungen und Wandstärken und können nur durch spezialisierte Unternehmungen hergestellt und montiert werden.Steel pipelines with circular or a polygonal cross-section approximating a circular shape are used for transmission lines in the highest voltage range (220 kV to 400 kV). Such masts have been described in various ways. Steel tube masts are slimmer than steel lattice masts. However, they are only economically feasible up to limited heights and load capacities. If they are used for greater heights and greater forces, they require very large cross-sectional dimensions and wall thicknesses and can only be manufactured and assembled by specialized companies.
[0008] Als Material für die Isolatoren wurde traditionellerweise Keramik eingesetzt. Die Leiterseile sind in diesem Falle an isolierenden «Zugketten» aufgehängt und schwingen unter Windeinwirkung aus wie oben erwähnt ist. Solche KeramikIsolatoren wurden schon verschiedentlich beschrieben.[0008] Ceramic has traditionally been used as the material for the insulators. In this case, the conductor ropes are suspended from insulating "pull chains" and swing out under the influence of wind as mentioned above. Such ceramic insulators have been described in various ways.
[0009] Anstelle von Keramik-Isolatoren werden heute vermehrt Glas- oder Kunststoff-Isolatoren (Verbundisolatoren) angewendet, welche schon verschiedentlich beschrieben wurden. Insbesondere mit Kunststoffisolatoren lassen sich isolierte Aufhängesysteme hersteilen, mit welchen auf Querträger bei den Masten verzichtet werden kann. Diese so genannten Isoliertraversen bestehen aus je einem isolierendem Zugstab und Druckstab, welche als Dreieck angeordnet sind und um eine Achse mit einer Neigung von ca. 22 Grad gegenüber dem vertikalen Mast frei drehbar sind. Die Leiterseile sind dadurch in Querrichtung der Freileitung fixiert und können sich in Längsrichtung zwängungsfrei bewegen. Dadurch kann der Platzbedarf einer Freileitung (Trassebreite) um das «Ausschwingmass» gegenüber der Konstruktionsart mit Hängeketten reduziert werden. Solche Systeme wurden schon beschrieben, z.B. im Patent EP 1 873 331 A2.Instead of ceramic insulators, glass or plastic insulators (composite insulators) are increasingly being used today, which have already been described in various ways. Insulated suspension systems can be manufactured with plastic insulators, in particular, with which there is no need for crossbeams on the masts. These so-called insulating crossbars each consist of an insulating tension rod and compression rod, which are arranged as a triangle and can be freely rotated about an axis with an inclination of approximately 22 degrees with respect to the vertical mast. The conductor cables are thus fixed in the transverse direction of the overhead line and can move freely in the longitudinal direction. As a result, the space required for an overhead line (line width) can be reduced by the “swing-out dimension” compared to the type of construction with hanging chains. Such systems have already been described, e.g. in patent EP 1 873 331 A2.
[0010] Die Montage von solchen Isoliertraversen ist bei Stahlgittermasten konstruktiv schwierig zu bewerkstelligen und eignet sich besser bei der Anwendung von Stahlrohrmasten.The assembly of such Isoliertraversen is structurally difficult to accomplish in steel lattice masts and is better suited for the use of tubular steel masts.
[0011] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Freileitungsmast zu beschreiben, der die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist.The present invention is therefore based on the object to describe an overhead line mast that does not have the disadvantages mentioned above.
[0012] Der Lösung dieser Aufgabe liegt im Wesentlichen die Erkenntnis zugrunde, dass die Krafteinwirkung bei Freileitungsmasten im Allgemeinen längs zur Freileitungsachse und quer zur Freileitungsachse unterschiedlich gross ist.The solution to this problem is based essentially on the knowledge that the force applied to overhead line masts is generally different in size along the overhead line axis and transversely to the overhead line axis.
[0013] Sinngemäss ist der erfindungsgemässe Mast normalerweise nicht wie herkömmliche Mäste mit konzentrischem Querschnitt ausgebildet, sondern weist in Hauptrichtung und der - rechtwinklig dazu stehenden - Nebenrichtung einen an die normalerweise unterschiedlichen Beanspruchungen angepassten, materialoptimierten Querschnitt auf.Analogously, the mast according to the invention is normally not designed like conventional masts with a concentric cross-section, but instead has a material-optimized cross-section in the main direction and the secondary direction, which is at right angles thereto, which is adapted to the normally different loads.
[0014] Diese Materialoptimierung des Querschnittes wird mit drei verschiedenen Mitteln erreicht, die miteinander kombiniert werden können.This material optimization of the cross section is achieved with three different means that can be combined with each other.
CH 714 681 A2CH 714 681 A2
a) Ausbildung der Grundgeometrie des Querschnittes in elliptischer Geometrie oder Annäherung an eine elliptische Geometriea) Formation of the basic geometry of the cross section in elliptical geometry or approximation to an elliptical geometry
b) Verstärkung der äussersten Bereiche des Querschnittes der Grundgeometrieb) Reinforcement of the outermost areas of the cross-section of the basic geometry
c) Biegesteife Verbindung zweier Mäste zu einem Vierendeel-Rahmentragwerk.c) Rigid connection of two masts to a Vierendel framework.
[0015] Falls die Krafteinwirkung in der Hauptrichtung und der - rechtwinklig dazu stehenden - Nebenrichtung unterschiedlich ist, wird als Grundgeometrie ein elliptischer oder einer Ellipse angenäherter Grundquerschnitt vorgeschlagen. Durch die optimale Wahl dieser Geometrie kann der Tragwiderstand des Mastes an die Krafteinwirkung sehr genau angepasst werden. Daraus resultiert eine Minimierung des Materialaufwandes und des Gewichtes für die Mastkonstruktion.If the action of force in the main direction and the secondary direction - at right angles thereto - is different, an elliptical or an ellipse-approximated basic cross section is proposed as the basic geometry. The optimal choice of this geometry means that the load-bearing resistance of the mast can be adjusted very precisely to the force. This results in a minimization of the material expenditure and the weight for the mast construction.
[0016] Für die Verstärkung der Grundgeometrie der Querschnitte werden ein vorzugsweise am Aufstellungsort eingebrachter Betonquerschnitt oder im Herstellwerk aufgeschweisste Stahlprofile vorgeschlagen, welche von Mastanfang über eine bestimmte Höhe gegen Mastende verlaufen.For the reinforcement of the basic geometry of the cross-sections, a concrete cross-section preferably introduced at the installation site or steel profiles welded in the manufacturing plant are proposed, which run from the beginning of the mast over a certain height towards the end of the mast.
[0017] Eine der Grundlagen der Erfindung ist also die Erhöhung des Tragwiderstandes und Minimierung des Gewichtes durch die Verstärkung des Stahlquerschnittes mit Beton oder einem betonartigen Werkstoff zu einem Beton-Stahl-Verbundquerschnitt an den diametral gegenüberliegenden Seiten. Diese Betonverstärkung wird vorzugsweise auf der Baustelle am Aufstellungsort in vorbestimmte Hohlräume des Mast-Querschnittes eingebracht. Vorzugsweise wird dazu selbstverdichtender Beton verwendet. Dadurch kann die Tragfähigkeit des Stahlrohr-Querschnittes auf sehr wirtschaftliche Art und Weise erheblich erhöht werden.One of the basics of the invention is thus to increase the load resistance and minimize the weight by reinforcing the steel cross-section with concrete or a concrete-like material to form a concrete-steel composite cross-section on the diametrically opposite sides. This concrete reinforcement is preferably installed on site at the installation site in predetermined cavities of the mast cross section. Self-compacting concrete is preferably used for this. As a result, the load-bearing capacity of the steel tube cross section can be increased considerably in a very economical way.
[0018] An Stelle einer Verstärkung mit Beton kann der Querschnitt auch mit Stahl verstärkt werden. Dazu werden an den diametral gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes entweder Walzprofile oder Abkantbleche mit grosser Blechdicke aufgeschweisst. Auch diese Methode führt zu einer bedeutsamen Erhöhung der Tragfähigkeit des Querschnittes.Instead of reinforcement with concrete, the cross section can also be reinforced with steel. For this purpose, either rolled sections or folded sheets with a large sheet thickness are welded onto the diametrically opposite sides of the cross section. This method also leads to a significant increase in the load-bearing capacity of the cross-section.
[0019] Um die Tragfähigkeit und das Deformationsverhalten des Mastes über die gesamte Masthöhe optimal an die Einwirkungen anzupassen, ist der Mast-Querschnitt über seine Höhe konisch gestaltet. Die grösste Querschnittsabmessung liegt am Fuss und verjüngt sich gegen die Spitze des Freileitungsmastes.In order to optimally adapt the load-bearing capacity and the deformation behavior of the mast over the entire mast height to the effects, the mast cross section is conical over its height. The largest cross-sectional dimension lies at the foot and tapers towards the top of the overhead line mast.
[0020] Falls die Krafteinwirkung in der Hauptrichtung und der - rechtwinklig dazu stehenden - Nebenrichtung unterschiedlich ist, verläuft die Konizität in der Hauptrichtung polynomisch und in der Nebenrichtung linear. Daraus resultiert eine hohe Wirtschaftlichkeit für die Herstellung des Mastes.If the action of force in the main direction and the - at right angles thereto - secondary direction is different, the taper in the main direction is polynomial and linear in the secondary direction. This results in high economic efficiency for the manufacture of the mast.
[0021] Im Weiteren werden die Wandstärken des Stahlrohr-Querschnittes normalerweise über die Masthöhe segmentweise variiert. Am Fuss sind die Wandstärken am grössten und an der Spitze am kleinsten.[0021] Furthermore, the wall thicknesses of the steel tube cross section are normally varied in segments over the mast height. The wall thicknesses are greatest at the foot and smallest at the top.
[0022] Anstelle einer kontinuierlichen Konizität kann der Mast auch segmentweise zylindrisch ausgebildet und dadurch einer konischen Geometrie angenähert sein.Instead of a continuous taper, the mast can also be cylindrical in segments and thereby be approximated to a conical geometry.
[0023] Der Mast besteht in seiner Höhe aus mehreren Segmenten. Die Länge der Segmente ist abhängig von den Herstellmöglichkeiten im Werk sowie den Transportmöglichkeiten und Montagebedingungen.The height of the mast consists of several segments. The length of the segments depends on the manufacturing options in the factory as well as the transportation options and installation conditions.
[0024] Die einzelnen Segmente werden typischerweise am Aufstellungsort mittels eines Schraubstosses, auch Flanschstoss genannt, kraftschlüssig verbunden. Es können auch einzelne Herstellsegmente vorgängig im Werk, vorzugsweise durch Schweissverbindung, zusammengefügt werden, wenn dies die Transportmöglichkeiten und Montagbedingungen zulassen.The individual segments are typically non-positively connected at the installation site by means of a screw joint, also called a flange joint. Individual manufacturing segments can also be joined together beforehand in the factory, preferably by a welded connection, if the transport options and installation conditions permit.
[0025] Zur weiteren Erhöhung der Tragfähigkeit werden zwei identische Einzelmaste mittels biegesteif angeschlossenen Querriegeln zu einem Rahmentragwerk verbunden. Diese Art von Tragstruktur basiert auf einer bewährten Struktur, welche als Vierendeel-Träger bekannt ist.To further increase the load capacity, two identical single masts are connected to a frame by means of rigid cross bars. This type of support structure is based on a tried and tested structure known as the Vierendeel beam.
[0026] Die Abstände der Querriegel des Vierendeel-Trägers verkleinern sich nach oben in einem harmonischen Verhältnis. Daraus resultieren eine ausgeglichene Beanspruchung des Maststiels und ein ansprechendes Erscheinungsbild.The distances between the crossbars of the Vendeel beam decrease upwards in a harmonious ratio. This results in a balanced load on the mast post and an attractive appearance.
[0027] Die Querriegel des Vierendeel-Trägers sind am Maststiel kraftschlüssig angeschweisst und in der Mitte mittels einem Schraubstoss für die Montage des Mastes verbunden.The crossbars of the Vierendeel beam are non-positively welded to the mast post and connected in the middle by means of a screw for the assembly of the mast.
[0028] Die Mastsegmente des einzelnen Mastes bestehen aus zwei identischen Halbschalen welche im Herstellwerk kraftschlüssig miteinander zusammengeschweisst werden. Dies ermöglicht die korrekte Verbindung der Querriegel mit dem Mast als Rahmenecke.The mast segments of the individual mast consist of two identical half-shells which are welded together in a non-positive manner in the manufacturing plant. This enables the crossbars to be correctly connected to the mast as a frame corner.
[0029] Der einzelne Mast oder der aus zwei Masten bestehende Vierendeel-Träger kann mit Auslegern und Hängeisolatoren oder mit Isoliertraversen oder mit anderem Equipment ausgerüstet werden.The single mast or the Vierendeel beam consisting of two masts can be equipped with brackets and hanging insulators or with insulating beams or with other equipment.
[0030] Die Fundation des Mastes wird nach geologischen Kriterien mit bekannten und bewährten Fundationsmethoden wie zum Beispiel Blockfundament oder Plattenfundament mit Köcher realisiert.The foundation of the mast is realized according to geological criteria with known and proven foundation methods such as block foundation or slab foundation with quiver.
[0031] Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Mastes gegenüber herkömmlichen Freileitungsmasten liegen also darin, dass die Konstruktion schlanker gebaut werden kann als Gittermaste. Zudem ist die Montage von Isoliertraver3The main advantages of the mast according to the invention compared to conventional overhead line masts are that the construction can be made slimmer than lattice masts. In addition, the installation of Isoliertraver3
CH 714 681 A2 sen einfacher zu bewerkstelligen als bei Gittermasten. Die grössere Schlankheit des Mastes sowie die Anwendung von Isoliertraversen ermöglichen den Bau von Freileitungen mit weniger Platzbedarf im Gelände.CH 714 681 A2 sen easier to do than with lattice masts. The greater slenderness of the mast and the use of insulating cross beams enable the construction of overhead lines with less space in the field.
[0032] Gegenüber gebräuchlichen einstieligen, konzentrischen, nicht verstärkten Stahlrohrmasten ist der erfindungsgemässe Mast leichter und dadurch wirtschaftlicher.Compared to conventional single-stemmed, concentric, not reinforced tubular steel masts, the mast according to the invention is lighter and therefore more economical.
[0033] Da der erfindungsgemässe Mast aus dünnwandigen Stahlblechen hergestellt ist, kann er ohne kapitalintensive Spezial-Einrichtungen auch von mittelständischen Herstellern produziert werden. Selbst Stahlbaufirmen, welche keine eigenen Betriebseinrichtungen für Abkanten oder Rollen von Blechen haben, können auf Mass vorbearbeitete Bleche bei entsprechenden Spezialfirmen beziehen.Since the mast according to the invention is made of thin-walled steel sheets, it can also be produced by medium-sized manufacturers without capital-intensive special facilities. Even steel construction companies that do not have their own operating facilities for folding or rolling sheet metal can obtain custom-made sheet metal from corresponding specialist companies.
Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Freileitungsmasten ist das ansprechende Erscheinungsbild, welches die Akzeptanz des Mastes in der Landschaft erhöht.Another advantage over conventional overhead line masts is the attractive appearance, which increases the acceptance of the mast in the landscape.
[0034] Der erfindungsgemässe Mast kann auch für andere Verwendungszwecke wie zum Beispiel als Funkmast oder als Windmast oder als Werbemast oder als Lichtmast oder als Pfeiler oder Pylon eingesetzt werden.The mast according to the invention can also be used for other purposes, for example as a radio mast or as a wind mast or as an advertising mast or as a light mast or as a pillar or pylon.
[0035] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is explained in more detail with reference to drawings. It shows:
Fig. 1: Grundgeometrien des Mast-Querschnittes eines Mast-Segmentes,1: basic geometries of the mast cross section of a mast segment,
Fig. 2: Draufsicht auf einen Freileitungsmast mit mehreren Mast-Querschnitten,2: top view of an overhead line mast with several mast cross sections,
Fig. 3: Ansicht der polynomischen Konizität in der Hauptrichtung des Freileitungsmastes,3: View of the polynomial taper in the main direction of the overhead line mast,
Fig. 4: Ansicht der linearen Konizität in der Nebenrichtung des Freileitungsmastes,4: View of the linear conicity in the secondary direction of the overhead line mast,
Fig. 5: Darstellung der zwei identischen Halbschalen eines Einzelmastes,5: representation of the two identical half-shells of a single mast,
Fig. 6: Ansicht eines Doppelmastes, bestehend aus zwei gleichartigen Einzelmasten,6: View of a double mast, consisting of two identical single masts,
Fig. 7: Grundriss-Darstellung zu Fig. 6,7: plan view of FIG. 6,
Fig. 8: Doppelmast mit Mastsegmenten und Querriegel,8: double mast with mast segments and crossbars,
Fig. 9: Grundriss mit biegesteifem Anschluss der Querriegel,Fig. 9: Floor plan with rigid connection of the crossbars,
Fig.10: Schnitt A-A zu Fig. 9,Fig. 10: Section A-A of Fig. 9,
Fig.11: Schnitt B-B zu Fig. 9,Fig. 11: Section B-B to Fig. 9,
Fig.12: Freileitungsmast mit Auslegern und Hängeketten,Fig. 12: Transmission tower with brackets and hanging chains,
Fig.13: Freileitungsmast mit Isoliertraversen,Fig. 13: overhead line mast with insulating crossbars,
Fig.14: Verstärkungen eines Querschnittes mit Beton im Grundriss,Fig. 14: Reinforcements of a cross section with concrete in the floor plan,
Fig.15: Verstärkungen eines Querschnittes mit Walzprofilen oder Blechen,Fig. 15: Reinforcement of a cross section with rolled profiles or sheets,
Fig.16: Abspannmast, Ansicht quer zur Leitungsrichtung,Fig. 16: guy mast, view transverse to the direction of the cable,
Fig.17: Abspannmast gemäss Fig. 16, Ansicht in Leitungsrichtung,Fig. 17: guy boom according to Fig. 16, view in line direction,
Fig.18: Abspannmast im Grundriss gemäss Fig. 16,Fig. 18: guy mast in the floor plan according to Fig. 16,
Fig.19: Winkelmast, Ansicht zur Winkelhalbierenden,Fig. 19: Angled mast, view to bisect the angle,
Fig.20: Winkelmast, Ansicht in der Winkelhalbierenden gemäss Fig. 19,Fig. 20: Angled mast, view in the bisector according to Fig. 19,
Fig.21: Winkelmast, Grundriss zur Fig. 19,Fig. 21: Angled mast, floor plan for Fig. 19,
Fig.22: Isoliertraverse,Fig. 22: Insulating traverse,
Fig.23: Freileitungsmast mit zylindrischer Ausbildung.Fig. 23: Transmission tower with a cylindrical design.
Fig.24: Ansicht eines Doppelmastes bestehend aus zwei gleichartigen Einzelmasten mit Beton-Verstärkung, dargestellt im Querschnitt A-A [0036] Fig. 1 zeigt verschiedene Grundgeometrien G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 des Mast-Querschnittes eines Mastsegmentes, welche aus Bögen oder Geraden oder Bögen und Geraden zusammengesetzt sind. Diese Grundgeometrien können für alle der nachfolgenden Beschreibungen angewendet werden.Fig. 24: View of a double mast consisting of two identical single masts with concrete reinforcement, shown in cross section AA. Fig. 1 shows different basic geometries G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 of the mast cross section of a Mast segments, which are composed of arches or straight lines or arches and straight lines. These basic geometries can be used for all of the following descriptions.
CH 714 681 A2 [0037] Der in Fig. 6 gezeigte Freileitungsmast ist als Doppelmast ausgeführt und setzt sich aus zwei identischen einzelnen Masten 1 zusammen, welche auch als Einzelmast eingesetzt werden können. Die beiden einzelnen Mäste 1 bestehen aus mehreren Mast Segmenten 2. Die Mastsegmente 2 sind dünnwandige Stahlrohr-Querschnitte mit Grundgeometrien wie die Beispiele in Fig. 1 zeigen. Die einzelnen Mastsegmente 2 sind kraftschlüssig miteinander verbunden. Die beiden identischen einzelnen Mäste 1 sind mittels biegesteif angeschlossen Querriegeln 6 miteinander verbunden, die in Achsmitte der beiden einzelnen Mäste mittels eines geschraubten Laschenstosses zusammengefügt sind.CH 714 681 A2 The overhead line mast shown in FIG. 6 is designed as a double mast and is composed of two identical individual masts 1, which can also be used as a single mast. The two individual masts 1 consist of several mast segments 2. The mast segments 2 are thin-walled tubular steel cross sections with basic geometries, as the examples in FIG. 1 show. The individual mast segments 2 are non-positively connected to one another. The two identical individual masts 1 are connected to one another by means of rigid cross bars 6, which are joined together in the middle of the axis of the two individual masts by means of a screwed tab joint.
[0038] Bei dieser Art Mastkonstruktion mit den zwei identischen einzelnen Masten 1 wirkt die grösste Beanspruchung quer zur Richtung der Freileitung 34, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist.In this type of mast construction with the two identical individual masts 1, the greatest stress acts transversely to the direction of the overhead line 34, as can be seen from FIG. 7.
[0039] Fig. 8 verdeutlicht in einer Ansicht die einzelnen Bauteile der Mastkonstruktion gemäss Ausführungsart in Fig. 6. Die Länge der einzelnen Mastsegmente 2 wird auf Grund der Herstellmöglichkeiten und der Montagebedingungen festgelegt. Die Abstände der Querriegel 6 des Freileitungsmastes verkleinern sich nach oben in einem harmonischen Verhältnis so, dass der Abstand a2 dem Abstand a1 mal einen Faktor f beträgt, der Abstand a3 = a2 mal den Faktor f und so fort. Der Faktor f wird in Abhängigkeit von statischen Überlegungen und ästhetischen Aspekten festgelegt und liegt üblicherweise im Bereiche zwischen 0.65 und 0.85. Der einzelne Mast 1 besteht aus einem Stahlrohr, dessen Grundgeometrien aufgebaut sind wie in Fig. 1 dargestellt.Fig. 8 illustrates in a view the individual components of the mast construction according to the embodiment in Fig. 6. The length of the individual mast segments 2 is determined based on the manufacturing options and the installation conditions. The distances between the crossbars 6 of the overhead line mast decrease upwards in a harmonic relationship so that the distance a2 is a1 times the factor f, the distance a3 = a2 times the factor f and so on. The factor f is determined depending on static considerations and aesthetic aspects and is usually in the range between 0.65 and 0.85. The individual mast 1 consists of a steel tube, the basic geometries of which are constructed as shown in FIG. 1.
[0040] Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen einzelnen Mast mit dem obersten Mast-Querschnitt Q1und dem untersten Mast-Querschnitt Q5 und drei dazwischen liegenden Mast-Querschnitten Q2, Q3, Q4. Die Mastgeometrie verläuft über die gesamte Höhe vorzugsweise konisch in der Hauptrichtung (HR) und in der Nebenrichtung (NR) des Querschnittes. Die Wandstärke 3 nimmt nach oben segmentweise ab.Fig. 2 shows a plan view of a single mast with the top mast cross section Q1 and the bottom mast cross section Q5 and three mast cross sections Q2, Q3, Q4 in between. The mast geometry is preferably conical over the entire height in the main direction (HR) and in the secondary direction (NR) of the cross section. The wall thickness 3 decreases in segments upwards.
[0041] Fig. 3 zeigt die Konizität eines Mastes mit dem Mastanfang 7 und dem Mastende 8 in Hauptrichtung (HR) des Querschnittes, welche einen polynomischen Verlauf hat.Fig. 3 shows the taper of a mast with the mast beginning 7 and the mast end 8 in the main direction (HR) of the cross section, which has a polynomial course.
[0042] In Fig. 4 ist der Verlauf der Konizität in Nebenrichtung (NR) des Querschnittes aufgezeigt, die linear verläuft, falls die Grundgeometrie keine kreisförmige oder einem Kreis angenäherten polygonale Form aufweist.4 shows the course of the taper in the secondary direction (NR) of the cross section, which runs linearly if the basic geometry does not have a circular shape or a polygonal shape approximating a circle.
[0043] Anstelle eines konischen Verlaufes kann der Mast über seine gesamte Höhe auch zylindrisch ausgebildet sein mit abgestuften, nach oben verjüngten Querschnitten wie Fig. 23 zeigt.Instead of a conical course, the mast can also be cylindrical over its entire height with stepped, upwardly tapered cross sections as shown in FIG. 23.
[0044] Fig. 5 zeigt im Grundriss ein Mastsegment 2, das aus zwei identischen Halbschalen 13a, 13b hergestellt ist, die an den Verbindungsstellen 14a, 14b mittels Längsschweissnähten zusammengeschweisst sind. Die Trennlinie der beiden identischen Halbschalen 13a, 13b liegt auf der Diagonalen 12, die nicht auf einem der vier Schnittpunkte S1, S2, S3, S4 der Hauptachse HA und der - rechtwinklig dazu stehenden - Nebenachse NA der Querschnitt-Geometrie liegt, sodass die Kammern 15 für eine allfällige Betonverstärkung 26 oder die Verstärkungen mit Stahlprofilen 16 oder Abkantblechen nicht tangiert werden was in Fig. 14 und Fig. 15 ersichtlich ist.Fig. 5 shows in plan a mast segment 2, which is made of two identical half-shells 13a, 13b, which are welded together at the joints 14a, 14b by means of longitudinal welds. The dividing line of the two identical half-shells 13a, 13b lies on the diagonal 12, which is not on one of the four intersection points S1, S2, S3, S4 of the main axis HA and - at right angles thereto - the secondary axis NA of the cross-sectional geometry, so that the chambers 15 for a possible concrete reinforcement 26 or the reinforcements with steel profiles 16 or folding plates are not affected, which can be seen in FIGS. 14 and 15.
[0045] In Fig. 9 ist eine Ausführung mit biegesteifem Anschluss der Querriegel 6 im Grundriss gezeigt. In Fig. 10 ist der Schnitt A-A zu Fig. 9 und in Fig. 11 ist der Schnitt B-B zu Fig. 9 dargestellt. Der Querriegel 6 besteht aus zwei U-Profilen welche vollflächig auf die äussere Schale 13a eines Mast Segmentes 2 aufgeschweisst werden. Zur Ausbildung einer tragfähigen Rahmenecke werden am oberen und unteren Flansch der U-Profile 18 je eine erste Flanschverstärkung 19 aus Stahlblech eingeschweisst. Anschliessend kann die mit einer Aussparung 20 für die beiden U-Profile 18 versehene identische innere Schale 13a des Mastsegmentes angefügt und mit der äusseren, identischen Schale 13b an den Verbindungsstellen 14a und 14b verschweisst werden. Am oberen und unteren Flansch der U-Profile ist je eine zweite Flanschverstärkung 21 aus Stahlblech aufgeschweisst.In Fig. 9 an embodiment with rigid connection of the cross bar 6 is shown in plan. 10 shows the section A-A to FIG. 9 and in FIG. 11 the section B-B to FIG. 9 is shown. The cross bar 6 consists of two U-profiles which are welded over their entire surface to the outer shell 13a of a mast segment 2. To form a load-bearing frame corner, a first flange reinforcement 19 made of sheet steel is welded onto the upper and lower flange of the U-profiles 18. The identical inner shell 13a of the mast segment provided with a cutout 20 for the two U-profiles 18 can then be attached and welded to the outer, identical shell 13b at the connection points 14a and 14b. A second flange reinforcement 21 made of sheet steel is welded onto the upper and lower flange of the U-profiles.
[0046] In Fig. 12 ist ein Freileitungsmast mit Auslegern 22 (Querträgern) und daran angehängten Hängeisolatoren 23 dargestellt. Bei der Ausrüstungsart mit Hängeisolatoren benötigt die Freileitung zusätzlich zum normalen Platzbedarf eine Sicherheitszone für das Ausschwingmass 24 der Hängeisolatoren bei Windeinwirkung auf die Isolatoren.In Fig. 12 an overhead line mast with brackets 22 (cross members) and suspended insulators 23 is shown. When equipped with hanging insulators, in addition to the normal space requirement, the overhead line requires a safety zone for the swing-out dimension 24 of the hanging insulators when the insulators are exposed to wind.
[0047] Fig. 13 zeigt einen Freileitungsmast, der mit Isoliertraversen 25 ausgerüstet ist.Fig. 13 shows an overhead line mast, which is equipped with insulating cross members 25.
[0048] Fig. 14 zeigt verschiedene Beispiele für Mast-Querschnitte, die mittels einer Verstärkung aus Beton 26 zu einem Stahl-Beton-Verbundquerschnitt ausgestaltet sind.Fig. 14 shows various examples of mast cross sections, which are designed by means of a reinforcement made of concrete 26 to a steel-concrete composite cross section.
[0049] Fig. 15 zeigt zwei weitere Varianten der Querschnittsverstärkung mit an den diametral gegenüberliegenden, äussersten Bereichen aufgeschweissten Stahlprofilen 16 respektive mit angeschweissten dickwandigen, abgekanteten Stahlblechen 17.15 shows two further variants of the cross-sectional reinforcement with steel profiles 16 welded to the diametrically opposite, outermost regions, or with welded thick-walled, bent steel sheets 17.
[0050] Fig. 16 zeigt ein Beispiel für einen Abspannmast in der analogen Bauart. Da bei dieser Art Mastkonstruktion die grösste Beanspruchung in der Längs-Richtung der Freileitung 34 wirkt, steht der Abspannmast gegenüber dem Beispiel von Fig. 6 um 90 Grad gedreht, wie aus Fig. 18 ersichtlich. Fig. 17 zeigt die Ansicht dieser Ausführungsart.Fig. 16 shows an example of a guy mast in the analog design. Since with this type of mast construction the greatest stress acts in the longitudinal direction of the overhead line 34, the guy mast is rotated by 90 degrees compared to the example of FIG. 6, as can be seen from FIG. 18. 17 shows the view of this embodiment.
[0051] Fig. 19 zeigt ein Beispiel für einen Winkelmast in der analogen Bauart. Bei dieser Art Mastkonstruktion liegt die grösste Beanspruchung normalerweise in der Richtung der Winkelhalbierenden 35 der Freileitung 34. Die Haupttragrichtung des Mastes steht deshalb auch in der Winkelhalbierenden 35 der Freileitung, was in Fig. 21 dargestellt ist. Da einer der elektrischen Seilstränge zwischen den beiden Maststielen 36 durchgeführt wird, ist der Mindest-Abstand der beiden Einzelmaste auf Grund von elektrotechnischen Kriterien zu wählen. Die Ansicht dieser Ausführungsart ist in Fig. 20 ersichtlich.Fig. 19 shows an example of an angle mast in the analog design. In this type of mast construction, the greatest stress is normally in the direction of the bisector 35 of the overhead line 34. The main direction of support of the mast is therefore also in the bisector 35 of the overhead line, which is shown in FIG. 21. Since one of the electrical cable strands is passed between the two mast posts 36, the minimum distance between the two individual masts must be selected on the basis of electrotechnical criteria. The view of this embodiment is shown in Fig. 20.
CH 714 681 A2 [0052] Fig. 22 zeigt das Prinzip der Isoliertraverse. Der waagrechte Druckstab 27 und der schräg verlaufende Zugstab 28 der Traverse sind in einem gemeinsamen Knotenpunkt 29 miteinander verbunden, an dem die elektrische Leitung oder ein Leitungsbündel 30 befestigt ist. Die Isoliertraverse ist mittels der unteren Befestigung 31 und der oberen Befestigung am Mast befestigt. Die Isoliertraverse kann um eine gegenüber dem vertikalen Mast um ca. 22 Grad geneigte Achse frei schwingen.CH 714 681 A2 Fig. 22 shows the principle of the insulating cross member. The horizontal pressure rod 27 and the oblique tension rod 28 of the crossmember are connected to one another at a common node 29, to which the electrical line or a bundle of lines 30 is attached. The insulating crossmember is attached to the mast by means of the lower attachment 31 and the upper attachment. The insulating crossmember can swing freely around an axis inclined by approx. 22 degrees compared to the vertical mast.
[0053] Fig. 24 zeigt eine Ansicht eines Doppelmastes aus zwei identischen Einzelmasten 1 mit Betonverstärkung 26 und den Querriegeln 6. Im Schnitt A-A sind die beiden Einzelmaste 1 und die Querriegel 6 sowie die Betonverstärkungen 26 dargestellt.Fig. 24 shows a view of a double mast made of two identical single masts 1 with concrete reinforcement 26 and the crossbars 6. In section A-A the two single masts 1 and the crossbars 6 and the concrete reinforcements 26 are shown.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00231/18A CH714681A2 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electricity pylon consisting of one or two single masts. |
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CH00231/18A CH714681A2 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electricity pylon consisting of one or two single masts. |
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CH714681A2 true CH714681A2 (en) | 2019-08-30 |
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ID=67733546
Family Applications (1)
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CH00231/18A CH714681A2 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electricity pylon consisting of one or two single masts. |
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CH (1) | CH714681A2 (en) |
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2018
- 2018-02-27 CH CH00231/18A patent/CH714681A2/en not_active Application Discontinuation
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