Ветер и ветровые нагрузки

Нагрузка от давления ветра р представляет собой горизонтальную кратковременную нагрузку. Давление ветра на провода контактной сети зависит от скорости ветра, а также от размеров, конфигурации и положения подверженной действию ветра поверхности.

Ветровой поток в атмосфере считается турбулентным. Как показывают наблюдения, скорость ветра беспорядочно изменяется относительно основной (средней) скорости переноса воздушных масс. В метеорологии это явление называется порывистостью (пульсацией) ветра. Давление ветра на провода имеет такой же характер, как и скорость, т. е. на установившееся в среднем давление (которое практически постоянно) накладывается пульсация давления, имеющая случайный характер.

Скоростной напор ветра q, представляющий собой кинетическую энергию 1 м³ воздуха, движущегося со скоростью и, м/с, определяют по формуле:

Ветровые нагрузки на провода контактной сети зависят как от средней скорости ветра, так и от характера поверхности окружающей местности и высоты расположения проводов над землей.

На параметры воздушного потока существенно влияет шероховатость поверхности. При большом значении параметра шероховатости z₀ уменьшается скорость ветра, а степень турбулентности потока увеличивается. Над гладкой же поверхностью увеличивается средняя скорость ветра, а коэффициент динамичности (отношение переменной составляющей к средней его скорости) уменьшается.

Другим параметром турбулентного воздушного потока, влияющим на его структуру, является высота над поверхностью z. Чем выше поток над поверхностью, тем больше пульсация турбулентного потока и, следовательно, существеннее их воздействие на провода и конструкции контактной сети. Над поверхностью земли провода и конструкции контактной сети в зависимости от профиля участка (насыпь, выемка) могут быть расположены на различной высоте.

Ветровую нагрузку, даН/м, на провод длиной 1 м от постоянной (средней) расчетной скорости ветра v определяют по формулам:

при отсутствии гололеда

при гололеде

где, c_x – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления проводов