ในเมืองและชานเมืองของสหรัฐอเมริกา สายส่งไม่ใช่โครงสร้างพื้นฐานที่ใช้งานได้เพียงอย่างเดียวอีกต่อไป ในขณะที่ชุมชนต้องการคุณภาพสิ่งแวดล้อมทางการมองเห็นที่สูงขึ้นมากขึ้นการออกแบบโครงสร้างระบบส่งกำลังที่สวยงามกำลังเปลี่ยนจาก "น่ามี" เป็น "เงื่อนไขบังคับสำหรับการอนุมัติโครงการ"
คณะทำงานเฉพาะกิจของ ASCE เพิ่งตีพิมพ์บทความเรื่องหนึ่งที่มีชื่อว่าการออกแบบที่สวยงามของโครงสร้างระบบส่งกำลังไฟฟ้าซึ่งเป็นความพยายามที่เกิดขึ้นในระหว่างการอภิปรายของคณะกรรมการเกี่ยวกับการออกแบบเสาส่งเหล็ก. ข้อสรุปหลักของบทความนี้ก็คือโครงสร้างสาธารณูปโภคจะต้องมีความอ่อนไหวตามบริบทและสวยงามตา โดยไม่สูญเสียฟังก์ชันการทำงานหรือผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ. สุนทรียศาสตร์ได้รับการพิจารณาแล้วสำหรับการออกแบบอาคารและสะพานและโครงสร้างระบบส่งกำลังก็ถือเป็นมาตรฐานเดียวกัน
ตัวแปรสำคัญที่มีอิทธิพลต่อความสวยงามของโครงสร้างระบบส่งกำลัง ได้แก่ ระดับแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงข้อกำหนดด้านโครงสร้างและด้านขวาของทางที่มากขึ้น) การจัดตำแหน่งเส้นทางและภูมิประเทศ (ส่งผลต่อความถี่ในการมองเห็นของสาธารณะ) ข้อกำหนดในการก่อสร้างและการบำรุงรักษา รอยเท้าที่อนุญาต และคุณสมบัติทางกล. สำหรับโครงการในเมืองรอยเท้าและผลกระทบต่อภาพมักเป็นสองมิติที่ชุมชนโต้แย้งกันมากที่สุด
เสาโมโนโพลเหล็กหลายด้านด้วยรูปแบบที่สะอาดตาและรอยเท้าที่น้อยที่สุด กำลังกลายเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับโครงการส่งสัญญาณในเมือง
ข้อได้เปรียบของรอยเท้า: หอคอยขัดแตะแบบดั้งเดิมต้องมีฐานรากที่แยกจากกันสี่ฐาน ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ245 ตร.มต่อโครงสร้าง Monopoles ต้องการฐานรากแบบจุดเดียวโดยมีรอยเท้าประมาณ33 ตร.ม- แค่1/16รอยเท้าของหอคอยขัดแตะ โครงการสร้างสายส่งความยาว 18 ไมล์ของ ComEd ใน Will County รัฐอิลลินอยส์ กำลังรื้อถอนและรื้อถอน110หอคอยขัดแตะเหล็กที่มีอยู่และแทนที่ด้วยโครงสร้างเหล็กโมโนโพลที่ทันสมัย. โครงสร้างโมโนโพลใหม่มีลักษณะเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางฐานเล็กกว่ากว่าโครงสร้างขัดแตะสี่เหลี่ยมในปัจจุบัน ช่วยลดแรงกระแทกบนพื้น.
บูรณาการความงาม: Monopoles มีรูปลักษณ์ที่สะอาดตาและคล่องตัวซึ่งผสมผสานกับสภาพแวดล้อมในเมืองได้ดีกว่าหอคอยขัดแตะ ในโครงการ High Point Transmission Line ของ Xcel Energy ในเมืองออโรรา รัฐโคโลราโด29มีการติดตั้งโครงสร้างโมโนโพลสองวงจร แต่ละจุดยืน90 ถึง 140 ฟุตเหนือพื้นดินโดยมีน้ำหนักเฉลี่ยประมาณ60,000 ปอนด์โดยมีช่วงประมาณ1,100 ฟุตระหว่างโครงสร้าง. โครงการนี้เพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายเพื่อรองรับการพัฒนาเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมใหม่ในพื้นที่.
ความจุหลายวงจร: โมโนโพลสามารถบรรทุกวงจรคู่หรือหลายวงจรบนขั้วเดียวได้ โครงการความน่าเชื่อถือภาคตะวันตกเฉียงใต้ของทูซอนในรัฐแอริโซนากำลังถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นการกำหนดค่าวงจรคู่บนเสาเหล็กโมโนโพลด้วยสาย 12kVสร้างขึ้นภายใต้โครงสร้างเดียวกัน (เรียกว่า underbuild). ในทางเดินในเมือง ความสามารถนี้หมายถึงเพิ่มความจุของสายเป็นสองเท่าโดยไม่ต้องซื้อพื้นที่ทางเดินใหม่.
เสาโมโนโพลในเมืองต้องได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับASCE/SEI 48-19 การออกแบบโครงสร้างเสาส่งเหล็ก. มาตรฐานนี้กำหนดพื้นฐานที่เหมือนกันสำหรับการออกแบบ รายละเอียด การผลิต การทดสอบ การประกอบ และการสร้างโครงสร้างเหล็กท่อขึ้นรูปเย็นสำหรับเสาส่งไฟฟ้า.
พารามิเตอร์โครงสร้างที่สำคัญ: :
| พารามิเตอร์ | ข้อกำหนด Monopole ในเมือง | พื้นฐาน |
|---|---|---|
| มาตรฐานการออกแบบ | ASCE/SEI 48-19 | พื้นฐานการออกแบบโครงสร้างที่สม่ำเสมอ |
| ภาพตัดขวาง | ท่อเรียวเหลี่ยม (12/16/18 ด้าน) | ประสิทธิภาพของโครงสร้างและความสวยงาม |
| เกรดวัสดุ | ASTM Gr50 (345 MPa) หรือ Gr65 (448 MPa) | เหล็กความแข็งแรงสูง ควบคุมขนาดเสา |
| ความหนาของผนังขั้นต่ำ (สมาชิกหลัก) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) | แถลงการณ์มาตุภูมิ 1724E-224 |
| มาตรฐานการชุบสังกะสี | ASTM A123 เกรด 75–85 สำหรับสภาพแวดล้อมในเมือง | การป้องกันการกัดกร่อนและรูปลักษณ์ |
| ช่วงความสูงของเสา | 65–140 ฟุต | มูลค่าโครงการในเมืองโดยทั่วไป |
| ระยะห่างของโครงสร้าง | 450–1,100 ฟุต | ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและภูมิประเทศ |
การควบคุมการโก่งตัว: ในสภาพแวดล้อมในเมืองแบบขั้วโลกการโก่งตัวส่งผลโดยตรงต่อความสวยงามของภาพและการยอมรับของสาธารณชน มาตรฐาน ASCE 48 เองไม่ได้จำกัดการโก่งตัวมากนัก ปล่อยให้เป็นข้อกำหนดเฉพาะของเจ้าของรถ. โดยทั่วไปแล้วแนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรมจะกำหนดไว้ขีดจำกัดการโก่งตัวที่ 1.5% –2% ของความสูงของเสาภายใต้สภาวะการทำงานปกติและไม่เกิน 5% ภายใต้ภาระสูงสุด. เมื่อโก่งตัวภายใต้สภาวะปกติเกิน1%ความสูงของเสาจะต้องเป็นเสาหลังเต่าหรือคราด.
การควบคุมอัตราส่วนความเรียว: เดอะอัตราส่วนการทับซ้อนต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (L/D)ของข้อต่อสลิปเป็นพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหลักที่กำหนดประสิทธิภาพการถ่ายโอนโหลด. ผลการวิจัยระบุว่าอัตราส่วน L/D มีผลโดยตรงกลไกการโก่งงอเฉพาะที่ ผลกระทบจากการเสียดสี และอิทธิพลของความเรียวทางเรขาคณิตต่อความมั่นคง.
ในสภาพแวดล้อมในเมือง การรักษาสีพื้นผิวของเสาเหล็กเป็นองค์ประกอบสำคัญของการออกแบบที่สวยงาม สำนักงานจัดการที่ดินแห่งสหรัฐอเมริกา (BLM) เมื่อเร็วๆ นี้500 กิโลโวลต์โครงการสายส่งผ่านภูมิทัศน์ที่สวยงามและละเอียดอ่อนต่อสาธารณะ ดำเนินการวิเคราะห์สีอย่างเป็นระบบ. ผลการวิจัยพบว่าสารเคลือบใน“เงาสีเทา” และ “หินดินดาน”มีประสิทธิภาพในการช่วยให้โครงการสายส่งมีความ “น่ารำคาญน้อยลง แม้จะมองไม่เห็น”.
สำหรับโครงการโมโนโพลตามถนน Crow Wing County 59 ใกล้ริเวอร์ตัน รัฐมินนิโซตา — ติดกับพื้นที่สันทนาการแห่งรัฐ Cuyuna — ชุมชนแนะนำหินดินดานสีเขียวการเคลือบสีเพื่อลดผลกระทบต่อการมองเห็นของผู้เยี่ยมชมระบบเส้นทางของรัฐ. กรณีนี้แสดงให้เห็นว่าในโครงการส่งสัญญาณในเขตเมืองและจุดชมวิวการเลือกสีได้กลายเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่สำคัญพอๆ กับการออกแบบโครงสร้าง
โครงการส่งสัญญาณในเมืองของสหรัฐฯ ขณะนี้เผชิญกับข้อจำกัดสองประการในด้านความสวยงามและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เสาโมโนโพลเหล็กหลายด้าน — พร้อมด้วย1/16 รอยเท้า,ทำความสะอาดโปรไฟล์แนวตั้ง,ความจุไฟฟ้าสองวงจร, และการปรับสีพื้นผิวที่ปรับแต่งได้— กำลังเกิดขึ้นเพื่อทดแทนทางเลือกสำหรับหอคอยขัดแตะและเสาไม้ในสภาพแวดล้อมในเมือง ตั้งแต่การเปลี่ยนทาวเวอร์โครงตาข่าย 110 โครงสร้างของ ComEd ในย่านชานเมืองชิคาโก ไปจนถึงโครงการโมโนโพลสองวงจร 29 โครงสร้างของ Xcel Energy ในเขตชานเมืองเดนเวอร์ ระบบสาธารณูปโภคของสหรัฐฯ กำลังผสมผสานการพิจารณาด้านสุนทรียภาพเข้ากับกระบวนการออกแบบที่ได้มาตรฐานสำหรับโครงสร้างระบบส่งกำลัง
สำหรับซัพพลายเออร์ที่วางแผนจะเข้าร่วมประมูลโครงการส่งผ่านในเมืองของสหรัฐอเมริกา โดยเน้น“การออกแบบโมโนโพลที่สอดคล้องกับ ASCE/SEI 48-19”,“การควบคุมการโก่งตัวตามข้อกำหนดของเจ้าของ”,“สีที่ปรับแต่งได้สำหรับการรวมภาพ”, และ“ความจุหลายวงจรบนขั้วเดียว”ในข้อเสนอทางเทคนิคเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการกับความต้องการด้านสุนทรียะและโครงสร้างของโครงการในเมืองของสหรัฐอเมริกาอย่างแม่นยำ
ในเมืองและชานเมืองของสหรัฐอเมริกา สายส่งไม่ใช่โครงสร้างพื้นฐานที่ใช้งานได้เพียงอย่างเดียวอีกต่อไป ในขณะที่ชุมชนต้องการคุณภาพสิ่งแวดล้อมทางการมองเห็นที่สูงขึ้นมากขึ้นการออกแบบโครงสร้างระบบส่งกำลังที่สวยงามกำลังเปลี่ยนจาก "น่ามี" เป็น "เงื่อนไขบังคับสำหรับการอนุมัติโครงการ"
คณะทำงานเฉพาะกิจของ ASCE เพิ่งตีพิมพ์บทความเรื่องหนึ่งที่มีชื่อว่าการออกแบบที่สวยงามของโครงสร้างระบบส่งกำลังไฟฟ้าซึ่งเป็นความพยายามที่เกิดขึ้นในระหว่างการอภิปรายของคณะกรรมการเกี่ยวกับการออกแบบเสาส่งเหล็ก. ข้อสรุปหลักของบทความนี้ก็คือโครงสร้างสาธารณูปโภคจะต้องมีความอ่อนไหวตามบริบทและสวยงามตา โดยไม่สูญเสียฟังก์ชันการทำงานหรือผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ. สุนทรียศาสตร์ได้รับการพิจารณาแล้วสำหรับการออกแบบอาคารและสะพานและโครงสร้างระบบส่งกำลังก็ถือเป็นมาตรฐานเดียวกัน
ตัวแปรสำคัญที่มีอิทธิพลต่อความสวยงามของโครงสร้างระบบส่งกำลัง ได้แก่ ระดับแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงข้อกำหนดด้านโครงสร้างและด้านขวาของทางที่มากขึ้น) การจัดตำแหน่งเส้นทางและภูมิประเทศ (ส่งผลต่อความถี่ในการมองเห็นของสาธารณะ) ข้อกำหนดในการก่อสร้างและการบำรุงรักษา รอยเท้าที่อนุญาต และคุณสมบัติทางกล. สำหรับโครงการในเมืองรอยเท้าและผลกระทบต่อภาพมักเป็นสองมิติที่ชุมชนโต้แย้งกันมากที่สุด
เสาโมโนโพลเหล็กหลายด้านด้วยรูปแบบที่สะอาดตาและรอยเท้าที่น้อยที่สุด กำลังกลายเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับโครงการส่งสัญญาณในเมือง
ข้อได้เปรียบของรอยเท้า: หอคอยขัดแตะแบบดั้งเดิมต้องมีฐานรากที่แยกจากกันสี่ฐาน ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ245 ตร.มต่อโครงสร้าง Monopoles ต้องการฐานรากแบบจุดเดียวโดยมีรอยเท้าประมาณ33 ตร.ม- แค่1/16รอยเท้าของหอคอยขัดแตะ โครงการสร้างสายส่งความยาว 18 ไมล์ของ ComEd ใน Will County รัฐอิลลินอยส์ กำลังรื้อถอนและรื้อถอน110หอคอยขัดแตะเหล็กที่มีอยู่และแทนที่ด้วยโครงสร้างเหล็กโมโนโพลที่ทันสมัย. โครงสร้างโมโนโพลใหม่มีลักษณะเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางฐานเล็กกว่ากว่าโครงสร้างขัดแตะสี่เหลี่ยมในปัจจุบัน ช่วยลดแรงกระแทกบนพื้น.
บูรณาการความงาม: Monopoles มีรูปลักษณ์ที่สะอาดตาและคล่องตัวซึ่งผสมผสานกับสภาพแวดล้อมในเมืองได้ดีกว่าหอคอยขัดแตะ ในโครงการ High Point Transmission Line ของ Xcel Energy ในเมืองออโรรา รัฐโคโลราโด29มีการติดตั้งโครงสร้างโมโนโพลสองวงจร แต่ละจุดยืน90 ถึง 140 ฟุตเหนือพื้นดินโดยมีน้ำหนักเฉลี่ยประมาณ60,000 ปอนด์โดยมีช่วงประมาณ1,100 ฟุตระหว่างโครงสร้าง. โครงการนี้เพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายเพื่อรองรับการพัฒนาเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมใหม่ในพื้นที่.
ความจุหลายวงจร: โมโนโพลสามารถบรรทุกวงจรคู่หรือหลายวงจรบนขั้วเดียวได้ โครงการความน่าเชื่อถือภาคตะวันตกเฉียงใต้ของทูซอนในรัฐแอริโซนากำลังถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นการกำหนดค่าวงจรคู่บนเสาเหล็กโมโนโพลด้วยสาย 12kVสร้างขึ้นภายใต้โครงสร้างเดียวกัน (เรียกว่า underbuild). ในทางเดินในเมือง ความสามารถนี้หมายถึงเพิ่มความจุของสายเป็นสองเท่าโดยไม่ต้องซื้อพื้นที่ทางเดินใหม่.
เสาโมโนโพลในเมืองต้องได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับASCE/SEI 48-19 การออกแบบโครงสร้างเสาส่งเหล็ก. มาตรฐานนี้กำหนดพื้นฐานที่เหมือนกันสำหรับการออกแบบ รายละเอียด การผลิต การทดสอบ การประกอบ และการสร้างโครงสร้างเหล็กท่อขึ้นรูปเย็นสำหรับเสาส่งไฟฟ้า.
พารามิเตอร์โครงสร้างที่สำคัญ: :
| พารามิเตอร์ | ข้อกำหนด Monopole ในเมือง | พื้นฐาน |
|---|---|---|
| มาตรฐานการออกแบบ | ASCE/SEI 48-19 | พื้นฐานการออกแบบโครงสร้างที่สม่ำเสมอ |
| ภาพตัดขวาง | ท่อเรียวเหลี่ยม (12/16/18 ด้าน) | ประสิทธิภาพของโครงสร้างและความสวยงาม |
| เกรดวัสดุ | ASTM Gr50 (345 MPa) หรือ Gr65 (448 MPa) | เหล็กความแข็งแรงสูง ควบคุมขนาดเสา |
| ความหนาของผนังขั้นต่ำ (สมาชิกหลัก) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) | แถลงการณ์มาตุภูมิ 1724E-224 |
| มาตรฐานการชุบสังกะสี | ASTM A123 เกรด 75–85 สำหรับสภาพแวดล้อมในเมือง | การป้องกันการกัดกร่อนและรูปลักษณ์ |
| ช่วงความสูงของเสา | 65–140 ฟุต | มูลค่าโครงการในเมืองโดยทั่วไป |
| ระยะห่างของโครงสร้าง | 450–1,100 ฟุต | ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและภูมิประเทศ |
การควบคุมการโก่งตัว: ในสภาพแวดล้อมในเมืองแบบขั้วโลกการโก่งตัวส่งผลโดยตรงต่อความสวยงามของภาพและการยอมรับของสาธารณชน มาตรฐาน ASCE 48 เองไม่ได้จำกัดการโก่งตัวมากนัก ปล่อยให้เป็นข้อกำหนดเฉพาะของเจ้าของรถ. โดยทั่วไปแล้วแนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรมจะกำหนดไว้ขีดจำกัดการโก่งตัวที่ 1.5% –2% ของความสูงของเสาภายใต้สภาวะการทำงานปกติและไม่เกิน 5% ภายใต้ภาระสูงสุด. เมื่อโก่งตัวภายใต้สภาวะปกติเกิน1%ความสูงของเสาจะต้องเป็นเสาหลังเต่าหรือคราด.
การควบคุมอัตราส่วนความเรียว: เดอะอัตราส่วนการทับซ้อนต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (L/D)ของข้อต่อสลิปเป็นพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหลักที่กำหนดประสิทธิภาพการถ่ายโอนโหลด. ผลการวิจัยระบุว่าอัตราส่วน L/D มีผลโดยตรงกลไกการโก่งงอเฉพาะที่ ผลกระทบจากการเสียดสี และอิทธิพลของความเรียวทางเรขาคณิตต่อความมั่นคง.
ในสภาพแวดล้อมในเมือง การรักษาสีพื้นผิวของเสาเหล็กเป็นองค์ประกอบสำคัญของการออกแบบที่สวยงาม สำนักงานจัดการที่ดินแห่งสหรัฐอเมริกา (BLM) เมื่อเร็วๆ นี้500 กิโลโวลต์โครงการสายส่งผ่านภูมิทัศน์ที่สวยงามและละเอียดอ่อนต่อสาธารณะ ดำเนินการวิเคราะห์สีอย่างเป็นระบบ. ผลการวิจัยพบว่าสารเคลือบใน“เงาสีเทา” และ “หินดินดาน”มีประสิทธิภาพในการช่วยให้โครงการสายส่งมีความ “น่ารำคาญน้อยลง แม้จะมองไม่เห็น”.
สำหรับโครงการโมโนโพลตามถนน Crow Wing County 59 ใกล้ริเวอร์ตัน รัฐมินนิโซตา — ติดกับพื้นที่สันทนาการแห่งรัฐ Cuyuna — ชุมชนแนะนำหินดินดานสีเขียวการเคลือบสีเพื่อลดผลกระทบต่อการมองเห็นของผู้เยี่ยมชมระบบเส้นทางของรัฐ. กรณีนี้แสดงให้เห็นว่าในโครงการส่งสัญญาณในเขตเมืองและจุดชมวิวการเลือกสีได้กลายเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่สำคัญพอๆ กับการออกแบบโครงสร้าง
โครงการส่งสัญญาณในเมืองของสหรัฐฯ ขณะนี้เผชิญกับข้อจำกัดสองประการในด้านความสวยงามและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เสาโมโนโพลเหล็กหลายด้าน — พร้อมด้วย1/16 รอยเท้า,ทำความสะอาดโปรไฟล์แนวตั้ง,ความจุไฟฟ้าสองวงจร, และการปรับสีพื้นผิวที่ปรับแต่งได้— กำลังเกิดขึ้นเพื่อทดแทนทางเลือกสำหรับหอคอยขัดแตะและเสาไม้ในสภาพแวดล้อมในเมือง ตั้งแต่การเปลี่ยนทาวเวอร์โครงตาข่าย 110 โครงสร้างของ ComEd ในย่านชานเมืองชิคาโก ไปจนถึงโครงการโมโนโพลสองวงจร 29 โครงสร้างของ Xcel Energy ในเขตชานเมืองเดนเวอร์ ระบบสาธารณูปโภคของสหรัฐฯ กำลังผสมผสานการพิจารณาด้านสุนทรียภาพเข้ากับกระบวนการออกแบบที่ได้มาตรฐานสำหรับโครงสร้างระบบส่งกำลัง
สำหรับซัพพลายเออร์ที่วางแผนจะเข้าร่วมประมูลโครงการส่งผ่านในเมืองของสหรัฐอเมริกา โดยเน้น“การออกแบบโมโนโพลที่สอดคล้องกับ ASCE/SEI 48-19”,“การควบคุมการโก่งตัวตามข้อกำหนดของเจ้าของ”,“สีที่ปรับแต่งได้สำหรับการรวมภาพ”, และ“ความจุหลายวงจรบนขั้วเดียว”ในข้อเสนอทางเทคนิคเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการกับความต้องการด้านสุนทรียะและโครงสร้างของโครงการในเมืองของสหรัฐอเมริกาอย่างแม่นยำ
