Abstrak

Anggota baja sudut tunggal adalah komponen mendasar di menara transmisi daya, membawa beban tekan yang signifikan karena tuntutan struktural jalur transmisi tegangan tinggi dan ultra-tinggi. Kapasitas penahan beban tekan utama dari anggota ini sangat penting untuk memastikan stabilitas dan keamanan menara dalam berbagai kondisi pemuatan, termasuk angin, Es, dan gaya seismik. Artikel ini memberikan analisis komprehensif tentang penelitian tentang kapasitas tekan utama baja sudut tunggal, fokus pada sifat material, perilaku tekuk, dan studi eksperimental dan numerik. Melalui tabel komparatif, Kami mengevaluasi kinerja nilai baja yang berbeda, konfigurasi cross-sectional, dan parameter desain, seperti rasio kelangsingan dan eksentrisitas. Studi Terbaru, termasuk tes menara tipe nyata dan analisis elemen hingga, ditinjau untuk menyoroti kemajuan dalam memahami mode tekuk dan mekanisme kegagalan. Analisis ini bertujuan untuk memandu para insinyur dan peneliti dalam mengoptimalkan desain anggota baja sudut untuk meningkatkan kapasitas bantalan beban dan efisiensi struktural di menara transmisi.

1. pengantar

Menara transmisi daya adalah komponen infrastruktur penting yang mendukung garis tegangan tinggi dan ultra-tinggi, memungkinkan transfer listrik yang efisien melintasi jarak yang luas. Anggota baja sudut tunggal, biasanya berbentuk L dalam penampang, banyak digunakan di menara ini karena rasio kekuatan-ke-berat yang tinggi, kemudahan fabrikasi, dan keserbagunaan dalam konfigurasi struktural. Namun, Anggota ini terutama dikenakan beban tekan, menjadikan kapasitas penahan beban utama mereka sebagai pertimbangan desain utama. Mode kegagalan seperti tekuk lokal, Tekuk Global, dan hasil bahan dapat secara signifikan mengurangi kapasitas baja sudut, berpose risiko untuk menara stabilitas.

Meningkatnya permintaan menara yang lebih tinggi dan lebih berat, Didorong oleh tegangan ultra-tinggi (UHV) sistem seperti 1000 KV Tin-Meng-Shadong Line, telah mengharuskan penelitian lanjutan ke dalam perilaku tekan baja sudut. Studi Terbaru, seperti tes menara tipe nyata dan simulasi numerik, berfokus pada mengoptimalkan pemilihan material, desain cross-sectional, dan detail koneksi untuk meningkatkan kapasitas penahan beban. Artikel ini mensintesis temuan ini, Memberikan analisis terperinci tentang faktor -faktor yang mempengaruhi kapasitas tekan utama baja sudut tunggal, termasuk sifat material, kelangsingan, dan kondisi batas. Tabel komparatif dan analisis parameter disajikan untuk menawarkan kerangka kerja yang kuat untuk memahami penelitian saat ini dan membimbing perkembangan di masa depan.

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

2. Sifat material dan parameter desain

Kapasitas tekan baja sudut tunggal tergantung pada sifat material dan karakteristik geometrisnya. Nilai baja biasa digunakan di menara transmisi termasuk Q235, Q345, dan Q420, dengan nilai kekuatan lebih tinggi seperti Q460 dan baja berkekuatan tinggi canggih (Ahss) Mendapatkan traksi untuk aplikasi UHV. Bahan -bahan ini dipilih berdasarkan kekuatan luluh, kekuatan tarik, keuletan, dan kemampuan las.

2.1 Sifat material utama

Sifat material utama yang mempengaruhi kapasitas tekan termasuk:

• yield Strength (f_y): Stres di mana deformasi plastik dimulai, penting untuk menolak tekuk dan menghasilkan.
• Daya tarik (f_u): Stres maksimum sebelum patah, menunjukkan kapasitas akhir material.
• Modulus Young (E): Kekakuan material, mempengaruhi perilaku tekuk elastis.
• Daktilitas: Kemampuan untuk cacat secara plastis, penting untuk menyerap energi di bawah beban dinamis.

2.2 Parameter Desain

Parameter desain utama termasuk:

• Rasio Kelangsingan (λ = l/r): Rasio panjang efektif (L) untuk radius girrasi (R), mengatur tekuk global.
• Luas penampang (SEBUAH): Menentukan kapasitas beban aksial.
• Keanehan (e): Off-Center Loading karena detail koneksi, mendorong momen lentur tambahan.
• Kondisi batas: Tetap, disematkan, atau ujung yang ditahan sebagian mempengaruhi mode tekuk.

2.3 Perbandingan Nilai Baja

Meja 1 membandingkan sifat mekanik dari kadar baja umum yang digunakan dalam baja sudut tunggal untuk menara transmisi.

Sumber: Diadaptasi dari GB/T. 700-2006 dan GB/T. 1591-2018 standar

3. Mode perilaku tekuk dan kegagalan

Kapasitas tekan utama baja sudut tunggal terutama dibatasi oleh tekuk, yang dapat terjadi di lokal, global, atau mode flexural-torsional. Mode tekuk tergantung pada rasio kelangsingan, geometri cross-sectional, dan kondisi pemuatan.

3.1 Tekuk lokal

Tekuk lokal terjadi di flensa atau jaring bagian sudut saat rasio lebar terhadap ketebalan (b/t) tinggi. Mode ini lazim di bagian berdinding tipis dan dapat secara signifikan mengurangi kapasitas. Studi pada baja sudut besar Q420 (misalnya, L200X20) telah menunjukkan bahwa tekuk lokal memulai tekanan di bawah kekuatan luluh, mengharuskan desain bagian kompak.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)

3.2 Tekuk Global

Tekuk Global, atau tekuk Euler, terjadi pada anggota ramping dengan rasio kelangsingan tinggi (l > 80). Beban tekuk kritis (P_cr) diberikan oleh:

P_cr = π²i / (KL)²

dimana e adalah modulus Young, Saya adalah momen inersia, K adalah faktor panjang efektif, dan L adalah panjang anggota. Untuk baja sudut tunggal, Sumbu lemah (biasanya sumbu z-z) mengatur tekuk global karena penampang asimetris.

3.3 Tekuk lentur-torsional

Tekuk lentur-torsional sering terjadi pada baja sudut tunggal karena pemuatan eksentrik pada koneksi baut, yang menginduksi bending dan torsi gabungan. Studi pada baja sudut Q345 (L125X10) menunjukkan bahwa eksentrisitas meningkatkan risiko mode ini, mengurangi kapasitas hingga 20% dibandingkan dengan pemuatan konsentris.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

3.4 Perbandingan kapasitas tekuk

Meja 2 membandingkan kapasitas tekan utama dari anggota baja sudut tunggal dengan penampang yang berbeda dan nilai baja, Berdasarkan data eksperimental dan numerik.

Sumber: Disusun dari studi eksperimental dan analisis elemen hingga

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)

4. Studi eksperimental dan numerik

Penelitian terbaru telah menggunakan pengujian eksperimental dan simulasi numerik untuk menyelidiki kapasitas tekan baja sudut tunggal di menara transmisi. Studi -studi ini memberikan wawasan yang berharga tentang perilaku tekuk, distribusi beban, dan optimasi desain.

4.1 Tes menara tipe nyata

Tes menara tipe nyata melibatkan model menara skala penuh atau skala yang dikenakan beban desain untuk memvalidasi perhitungan teoritis. Contoh penting adalah uji tipe sejati dari menara ZBC30105BL untuk timah-men-shandong 1000 KV UHV Line. Menara, dibangun dengan baja sudut tunggal dan ganda Q345b, diuji dalam berbagai kondisi beban, termasuk angin (30 Nona) dan es (10 mm). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas tekan yang diukur dari anggota sudut tunggal (misalnya, L160X12) berada di dalam 5% nilai -nilai teoretis, mengkonfirmasi keandalan standar desain seperti DL/T 5154-2002.

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

4.2 Analisis Elemen Hingga

Analisis Elemen Hingga (FEA) Menggunakan perangkat lunak seperti ANSYS dan ABAQUS telah banyak digunakan untuk memodelkan perilaku tekuk baja sudut. Studi pada baja sudut Q420 (L200X16) Di bawah kompresi eksentrik menunjukkan bahwa FEA secara akurat memprediksi inisiasi tekuk lokal dan kapasitas tertinggi, dengan kesalahan kurang dari 10% dibandingkan dengan hasil eksperimen. Studi ini juga merekomendasikan formula rasio kelangsingan yang dimodifikasi untuk anggota sumbu paralel untuk memperhitungkan efek koneksi.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)

4.3 Perbandingan hasil eksperimental dan numerik

Meja 3 Membandingkan kapasitas tekan utama dari tes eksperimental dan FEA untuk anggota baja sudut yang dipilih.

Sumber: Disusun dari tes tipe sejati dan studi FEA

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)

5. Standar dan Rekomendasi Desain

Standar Desain Cina, seperti DL/T. 5154-2002 dan dl/t 5219-2023, Berikan pedoman untuk menghitung kapasitas tekan baja sudut di menara transmisi. Standar ini akun untuk mode tekuk, keanehan, dan detail koneksi.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

Rekomendasi utama termasuk:

• Batas rasio kelangsingan: Morain λ < 120 Bagi anggota utama untuk mencegah tekuk global.
• Pertimbangan eksentrisitas: Gunakan rumus desain yang dimodifikasi untuk memperhitungkan pemuatan eksentrik pada koneksi baut.
• Bagian kekompakan: Pastikan rasio B/T memenuhi kriteria bagian yang ringkas untuk meminimalkan tekuk lokal.
• Pemilihan Bahan: Gunakan Q420 atau Q460 untuk menara UHV untuk mencapai kapasitas yang lebih tinggi dengan pengurangan penampang.

Sebuah studi tentang komponen menara khas merekomendasikan formula rasio kelangsingan yang direvisi untuk anggota sumbu paralel untuk meningkatkan prediksi kapasitas, khususnya untuk rasio kelangsingan tinggi.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

6. Inovasi dan aplikasi terbaru

Penelitian terbaru telah mengeksplorasi pendekatan inovatif untuk meningkatkan kapasitas tekan baja sudut tunggal. Sebagai contoh, Sebuah studi tentang baja sudut besar Q420 untuk menara UHV yang diselidiki mode tekuk dan mekanisme, mengusulkan desain cross-sectional yang dioptimalkan untuk menunda tekuk lokal. Studi lain meneliti penggunaan baja pelapukan untuk menara transmisi, yang menawarkan peningkatan resistensi korosi dan kapasitas jangka panjang yang berpotensi lebih tinggi di lingkungan yang keras.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

Penerapan baja pelapukan yang dibentuk dingin dalam uji menara tipe sejati menunjukkan kapasitas tekan yang sebanding dengan baja Q345 yang sedang panas, dengan manfaat daya tahan tambahan. Selain itu, Penelitian tentang penguatan baja saluran paralel untuk anggota sudut menunjukkan a 30% Peningkatan kapasitas tekan, menawarkan solusi retrofit untuk menara penuaan.

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?index=cgk_journal&ketik = pencapaian&ID = CJFDLAST2016_GYJZ201608001)[](https://www.energina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?Viewtype = html)

7. Diskusi dan Arah Masa Depan

Penelitian tentang kapasitas tekan utama baja sudut tunggal telah membuat langkah yang signifikan, khususnya dalam konteks menara transmisi UHV. Tes jenis sejati dan FEA telah memvalidasi pendekatan desain, Sementara baja berkekuatan tinggi seperti Q420 dan Q460 telah memungkinkan desain menara yang lebih ringan dan lebih efisien. Namun, Tantangan tetap ada, termasuk kompleksitas pemodelan pemuatan eksentrik, Biaya bahan berkekuatan tinggi, dan dampak korosi pada kapasitas jangka panjang.

Penelitian di masa depan harus fokus:

• Mengembangkan baja berkekuatan tinggi yang hemat biaya dengan resistensi korosi yang lebih baik.
• Memajukan model FEA untuk memprediksi lebih baik tekuk-tekuk di bawah pemuatan yang kompleks.
• Menjelajahi konfigurasi hybrid, seperti baja sudut dengan bala bantuan komposit, untuk meningkatkan kapasitas.
• Mengintegrasikan kembar digital dan pembelajaran mesin untuk memprediksi perilaku tekuk dan mengoptimalkan desain.

Selain itu, Menyelaraskan standar desain internasional dan Cina dapat memfasilitasi adopsi global desain baja sudut canggih, Meningkatkan keamanan dan efisiensi menara transmisi di seluruh dunia.

Referensi

1. Penelitian dan Aplikasi Menara Baja Weathering: Perilaku korosi di lingkungan atmosfer yang berbeda. www.corrdata.org.cn

[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

2. Analisis uji tipe nyata ZBC30105BL Tower untuk Tin-Meng-Shandong 1000 Jalur transmisi KV UHV. html.rhhz.net

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

3. Studi tentang kapasitas penahan beban baja sudut dengan penguatan saluran paralel. www.energina.press

[](https://www.energina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?Viewtype = html)

4. Studi Eksperimental tentang Kapasitas Bantalan Beban Komponen Menara Khas. www.cepc.com.cn

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

5. Analisis eksperimental dan teoritis penguatan baja sudut di menara transmisi. jace.chd.edu.cn

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?ketik = tampilan&ID = 202405011)

6. Studi uji tipe nyata tentang pelapukan menara transmisi baja yang terbentuk dingin. www.lwinst.com

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?index=cgk_journal&ketik = pencapaian&ID = CJFDLAST2016_GYJZ201608001)

7. GB / T 700-2006: Karbon baja struktural. Standar Nasional Tiongkok.

8. GB / T 1591-2018: kekuatan tinggi paduan rendah baja struktural. Standar Nasional Tiongkok.

9. DL/T 5154-2002: Kode Teknis untuk Desain Struktur Menara Jalur Transmisi Overhead. Standar Industri Cina.

10. DL/T 5219-2023: Kode Teknis untuk Desain Yayasan Jalur Transmisi Overhead. Standar Industri Cina.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)