Стальная или бетонная опора деревянного столба: бетонные столбы или опоры освещения из стали?

Какими могу быть опоры ЛЭП?

Электрическим проводам требуется поддержка, и этой цели служат многочисленные бетонные столбы и ажурные металлические башни. Такие опоры обычно вкапываются непосредственно в землю или устанавливаются на постаменте и используются для поддержки как высоковольтных энергетических линий, так и телефонных проводов, кабелей связи, систем уличного освещения и оборудования, связанного с движением. Эти конструкции варьируются по высоте, форме и материалу. Самым распространённым в прошлом был обычный деревянный столб, соединённый с другими деревянными собратьями, выстроившимися в линию на расстоянии 50 и более метров друг от друга. Его современными аналогами являются конструкции из железобетона, стали или композитных материалов. В городе многие столбы и конструкции для поддержки ЛЭП законно или незаконно увешаны всевозможными устройствами: фонарями, знаками, светофорами, табличками, терминалами, антеннами и прочим оборудованием, и только высоковольтные опоры обычно избавлены от таких «украшений».

Сначала было дерево

Первые электрические столбы, используемые для поддержки телеграфных линий в 19-м веке, делались из старых деревьев, как правило, плотных и твердых пород.Деревянные столбы до сих пор используются, однако по сравнению с другими материалами древесина считается наименее прочной, поскольку не сопротивляется зараженности насекомыми, растрескиванию, влаге и древесным гнилям, а следовательно, имеет более короткий срок службы. Для повышения долговечности современные деревянные столбы обрабатываются химическими веществами, такими как пентахлорфенол, креозот, антисептики «Элемсепт» и «ЖТК».

Металлические конструкции представляют собой отличную альтернативу деревянным столбам с целым рядом существенных преимуществ, главным из которых является способность противостоять суровым погодным условиям. Снег и лед добавляют вес проводам. Ветер может валить деревья на линии и в определенных условиях даже привести к обрыву кабелей и обрушению самих опор. К тому же влажность и перепады температур разрушительно действуют на древесину, тогда как прочные и долговечные стальные опоры обеспечивают надежную и длительную службу, к тому же способствуют уменьшению вырубки лесов, сохраняя экологию.

Опоры из композитных материалов (композиционные материалы) обеспечивает превосходную прочность и долговечность, служа на протяжении многих десятилетий, обладая лёгким весом, отличной коррозионной устойчивостью, влаго- и сейсмостойкостью. Ударопрочные, экологически чистые и прекрасно переносящие любые атмосферные воздействия, они не будут разрушены благодаря нерезонансной структуре материала, противостоя ураганным ветрам скоростью до 220 км/ч. Правда, их производство влетает «в копеечку», из-за чего вследствие экономии материала недобросовестными производителями, снижения качества и толщины изделий такие опоры становятся хрупкими и ломаются даже от удара автомобиля на скорости 100 км/ч.

Эстетический вид 

Опоры, поддерживающие провода, могут быть самыми разными по форме и размеру, всё зависит от их предназначения. Одиночные столбы или огромные решетчатые сооружения, Т-, Y-, А-, П-, Н-образные формы, высота от 5 до 200 метров, многоэтажные и веерные подключения — в современном мире можно наблюдать огромное разнообразие подобных изделий. Большинство линий электропередач имеют ряд одиноких унылых конструкций без какого-либо эстетического вида, созданных исключительно для утилитарных задач. Мы привыкли к их вездесущности и серости. Но почему бы не сделать их интересными? Исландская фирма Choi and Shine придумала свой привлекательный дизайн, который не слишком отличается по структуре от современных опорных башен, но визуально делает этот мир радостнее. Имеющие форму человека башни могут быть сделаны в различных положениях для любых конфигураций линий. Это интересная художественная концепция, которая могла бы скрасить вид из окна машины, пока вы едете вниз по шоссе. Кроме того, они похожи на богов электричества, не правда ли?

Сравнение ЖБ и деревянных опор ЛЭП

Одно из самых больших объёмов потребления древесины связано со строительством и эксплуатацией линий электропередач и связи.

В России, также существует такая отрасль народного хозяйства, как мачтопропитка, с целым рядом специализированных заводов. Столбы на этих предприятиях пропитываются на специальном оборудовании (автоклавах), позволяющем проводить пропитку в режиме «вакуум—давление—вакуум» специальными трудновымываемыми составами.

Многие из нас обращали внимание, что где-то стоят деревянные опоры линий электропередач и связи, а где-то — железобетонные. Попробуем разобраться, в причинах этого и в чём преимущество тех или других:

1. Деревянные пропитанные опоры дешевле железобетонных на 10-15%. И когда закупаются крупные объёмы, это позволяет экономить значительные суммы.
2. В некоторых местах, например, за полярным кругом на вечной мерзлоте невозможна установка тяжелых железобетонных опор или очень затруднена. Это связанно с тем, что опоры в таких местах устанавливаются, как правило, в насыпных основаниях.
3. Деревянные столбы пропитывают трудновымываемыми антисептическими составами, что позволяет реже менять столбы за счёт увеличения их нормативного срока службы (45-50 лет). У железобетонных опор нормативный срок службы всего лишь 25-33 года.
4. Доставка железнодорожным транспортом деревянных столбов в два раза дешевле железобетонных, так как удельный вес пропитанных опор ЛЭП (0,6 т/м3) в четыре раза меньше удельного веса железобетонных (2,4 т/м3), в результате этого требуется в два раза меньше вагонов для транспортировки деревянных опор. При доставке автотранспортом также получается сэкономить в два раза при доставке деревянных опор ЛЭП, за счет грузовых рейсов. Также необходимо отметить, что деревянные столбы лучше выдерживают механические воздействия при транспортировке (удары, тряску), а у железобетонных, в результате ударов часто возникают сколы, трещины и тд.
5. При установке деревянных столбов меньше расходов на подготовительные мероприятия, применение специальной техники зачастую не требуется. Что касается железобетонных, то всё наоборот — необходима тяжелая техника ввиду большой массы столбов. Погрузочно- разгрузочные работы, монтаж, установка столбов и работы во время эксплуатации железобетонных столбов требуют больших финансовых издержек и специальной техники. Демонтировать и утилизировать железобетонные опоры, также сложнее.
6. Деревянные опоры в 2,5 раза более устойчивы к погодным явлениям и другим климатическим нагрузкам, в том числе изгибающим, например — ветровым (ураганы, штормы, падение деревьев на линии электропередач). У железобетонных — преимущество в высокой устойчивости против влияния коррозии и химических реагентов, которые находятся в воздухе. Они могут выдерживать значительно больший вес, чем деревянные. Но у ЖБ конструкции плохая переносимость циклических колебаний температуры, что при смене температур ведет к выкрашиванию бетона в приповерхностном слое грунта.
7. Ещё одно из преимуществ деревянных опор — при падении она не тянет за собой соседние, а в случае с железобетонными — падает весь пролёт (в среднем 8 опор). По статистике, энергосетями ежегодно приходится менять примерно 2% от общего числа железобетонных столбов, из-за причин, связанных с погодой, авариями и наездами.

Резюмируем

Таким образом, если все вышеприведенное резюмировать получается, что деревянные опоры по сравнению с железобетонными:

• Имеют, как правило, меньшую цену, особенно по доставке, установке, монтажу и эксплуатации.
• Обладают большей технологичностью (меньший вес, требование к оборудованию и даже транспортированию, поскольку железобетонные опоры могут быть разрушены при транспортировке).
• Являются более устойчивыми к ветровым и ледовым нагрузкам (высокий изгибающий момент), в том числе имеют устойчивость к внешним воздействиям, например, падению деревьев на ЛЭП.
• Обладают большей долговечностью и надежностью.

Дерево против бетона и стали

Древесина использовалась в строительстве на протяжении тысячелетий. Его свойства были проверены и признаны превосходящими другие материалы с древнейших времен до наших дней. Мы все чаще видим, как архитекторы и инженеры возвращаются к этому экологически чистому, естественно превосходному материалу для всех видов строительных проектов.

Обработанные деревянные столбы использовались для передачи и распределения электроэнергии с древнейших времен до наших дней. Страны первого мира, такие как США, Австралия, Англия, Норвегия и Франция, до сих пор используют деревянные столбы для передачи электроэнергии. Каждая из этих стран провела испытания на соответствие деревянных опор другим материалам, таким как сталь, бетон и композиты, и пришла к выводу, что древесина по-прежнему является предпочтительным материалом для передачи электроэнергии.

На африканском континенте Eskom (Южно-Африканская национальная электроэнергетическая компания) является крупнейшей генерирующей и распределительной компанией в Африке с общей выходной мощностью 44 МВт. Компания Eskom широко использовала деревянные опоры производства TTP с момента своего основания в 1939 году и до сегодняшнего дня, история поставок насчитывает 77 лет. TTP всегда поставлял и до сих пор поставляет Eskom больше обработанных деревянных столбов, чем любой другой производитель.

Преимущества древесины:

• Древесина легкая. Это упрощает транспортировку в гористой местности и делает его более экономичным по сравнению с бетоном и сталью.
• Древесина — прочный, но гибкий материал. При сильном ветре древесина немного сгибается, а затем возвращается в исходное положение. Под одним и тем же давлением сталь будет гнуться, формировать линию сгиба и уже никогда не выпрямится. Бетон треснет, обнажая стальную арматуру, которая затем ржавеет, и вскоре столб рушится. Композиты слабые и хрупкие, они не прогибаются и ломаются при одинаковом давлении.
• Древесина экологически чистая. Все деревья, используемые для производства столбов на ТТП, выращиваются на коммерческих плантациях. В течение +-10 лет, которые требуются этим деревьям для роста, они производят кислород и сохраняют углекислый газ в своих волокнах, которые затем не выбрасываются в атмосферу. Производство бетона, композитов и стали наносит вред окружающей среде. Например, стальной столб использует в 8 раз больше ископаемого топлива, чем деревянный столб.
• Древесина дешевая. Без учета огромной экономии на транспорте деревянные столбы дешевле в производстве, чем бетонные, композитные и стальные.
• Дерево служит долго*. При правильной обработке деревянные столбы могут служить дольше бетонных, композитных и стальных столбов. Столбы из обработанной древесины, обработанные в 1954 году (см. фотографию ниже), которые до сих пор находятся в эксплуатации (2016 год)! То есть срок жизни 62 года. Эти столбы были проданы Telkom (Южно-Африканская национальная телекоммуникационная компания) и недавно были проверены и переданы. Затем были подняты столбы, а медные провода заменены оптоволоконными линиями.
• Древесина универсальна. Деревянные опоры гораздо легче адаптировать к различным конфигурациям линий и арматуре линий, чем бетонные и стальные. Это связано с возможностью сверления отверстий в деревянных столбах любого указанного заказчиком количества и диаметра перед обработкой.
• Деревянные столбы прочные. Для погрузки, разгрузки и перемещения деревянных столбов не требуется специального оборудования, которое часто не имеет доступа к местам, где должны проходить линии. Разгрузка и погрузка выполняются быстро, а столбы можно хранить в штабелях, экономя место во дворах. Вышеизложенное не относится к бетонным или стальным опорам.

Государственные предприятия, все еще использующие бетонные, композитные или стальные опоры, не только платят за каждую опору гораздо больше, но и покупают некачественный продукт. Чем раньше они перейдут на деревянные столбы, тем лучше.

*Важно отметить, что деревянная опора будет иметь желаемую долговечность, упомянутую выше, только в том случае, если она была изготовлена ​​правильно, в соответствии с высокими международно-признанными спецификациями.

Нажмите на изображение ниже, чтобы просмотреть PDF. ( Изображение и файл в формате pdf принадлежат Североамериканскому совету по деревянным столбам (NAWPC). Это список их причин, почему древесина является предпочтительным материалом для распределения электроэнергии в США (в эксплуатации находится более 130 миллионов деревянных столбов). в США) ).

Выбор между деревянными, бетонными и стальными конструкциями

Ecohome Обновлено: 16 февраля 2021 г.

Лидия Паради Болдук

Дерево, сталь и бетон имеют определенные структурные преимущества , каждый со своими характеристиками. Ниже приводится сравнение жизненного цикла, проведенное Институтом устойчивых материалов Athena (ASMI) только материалов, и оно не включает никаких соображений того, как каждый из них влияет на тепловые характеристики, движение пара или воздуха через стеновые сборки. 9№ 0003

• Бетон позволяет проектировать очень прочные и долговечные здания, а использование его тепловой массы внутри ограждающих конструкций помогает регулировать внутреннюю температуру. Сборный железобетон также все чаще используется в строительной отрасли, что дает преимущества с точки зрения воздействия на окружающую среду, стоимости и скорости строительства, особенно при выборе углеродоотрицательных бетонных блоков CMU с использованием Carbicrete, а также низкоуглеродистого бетона от CarbonCure.
• Сталь выделяется своей скоростью и эффективностью в строительстве. Относительный легкий вес и простота конструкции позволяют использовать рабочую силу примерно на 10–20% меньше, чем при строительстве аналогичной бетонной конструкции. Стальные конструкции также обладают отличной износостойкостью.
• Древесина намного легче по объему, чем бетон и сталь, с ней легко работать, и она легко адаптируется на месте. Он прочен, приводит к меньшему тепловому мостику, чем его аналоги, и легко включает сборные элементы. Его структурные характеристики очень высоки, а его прочность на сжатие аналогична прочности бетона.

Благодаря разнообразию доступных пиломатериалов и размеров (включая каркасные стены 2×4 и 2×6, стойки и балки и клееный брус) древесина обеспечивает превосходную гибкость в архитектурном дизайне. Хотя он встречается в основном в жилом секторе (односемейные и малоэтажные многоквартирные дома), растет интерес к изучению зданий большей высоты. Например, Oakwood Tower, предлагаемый для лондонского Сити в Великобритании, будет иметь 80 этажей и 300 метров в высоту.

Воздействие конструкционных материалов на окружающую среду:

Конструкционные продукты подвергаются все более тщательному изучению из-за их потенциально значительного воздействия на окружающую среду, включая выбросы CO2 во время производства и воплощенную энергию материалов, также называемую воплощенным углеродом и углеродным следом.

У производителей есть разные методы смягчения этих последствий, и все эти материалы имеют сложный жизненный цикл. Для значимого сравнения материалы должны быть оценены в рамках анализа жизненного цикла (LCA) на глобальном уровне. LCA учитывает воздействие материалов на окружающую среду от колыбели до могилы.

Конкретный пример:

Канадский совет по дереву поручил Институту устойчивых материалов Athena сравнить влияние деревянных, стальных и бетонных конструкций на окружающую среду. Изученный образец здания представлял собой типичный дом на одну семью площадью 2300 квадратных футов в Северной Америке. В исследовании отличалась только несущая конструкция, все остальные строительные компоненты оболочки здания были постоянными и основаны на типичной канадской строительной практике.

Результаты показали, что древесина отлично подходит практически для всех компонентов здания и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. Конечно, когда древесина поступает из устойчиво управляемых лесов, древесина является лучшим выбором с точки зрения воздействия на окружающую среду. Он использует меньше природных ресурсов и выделяет меньше загрязняющих веществ в воздух и воду, чем металл или бетон.

Воздействие бетона и стали по сравнению с деревом:

Как насчет переработанного содержимого?

Включение переработанных материалов в новые продукты является важной переменной в LCA, особенно в случае продуктов из невозобновляемых ресурсов. Во многих случаях это уменьшит воплощенную энергию материала и придаст ему дополнительное доверие в мире зеленого строительства. Например, сталь может получить баллы в рейтинговой системе LEED, потому что она содержит высокий процент вторичного сырья. При этом производство стали, даже при высоком уровне содержания вторичного сырья, остается одним из самых энергоемких секторов промышленности.

Да, но дрова — это уничтожение лесов!

Это правильно. Действительно, срубленное дерево больше не будет выделять кислород. Именно здесь очень важно устойчивое управление лесами. Древесина является обильным и возобновляемым ресурсом, особенно здесь, в Канаде, но важно знать, как использовать ее с умом.

Стандарт FSC (Лесной попечительский совет) предназначен для идентификации изделий из древесины из устойчиво управляемых источников, и большинство поставщиков изделий из древесины в настоящее время предлагают широкий ассортимент продукции, сертифицированной FSC. Древесина выделяется как экологически чистый продукт, особенно если она поступает из хорошо управляемых местных лесов.