Poteaux métalliques des lignes électriques aériennes (PTL)

Le domaine d'application des supports métalliques des lignes électriques aériennes (PTL) est principalement déterminé par un certain nombre d'avantages significatifs qui distinguent favorablement supports en métal à partir de supports en bois et en béton armé.

Les avantages des supports métalliques par rapport à ceux en bois sont les suivants :

• Durée de vie plus longue;

• La capacité de résister au feu et à la destruction par la foudre dans le support ;

• Prise en charge de beaucoup plus de câbles et de hauteurs de support pratiquement illimitées ;

• Haute fiabilité opérationnelle et facilité de maintenance ;

• Les meilleures conditions pour la mise à la terre et la suspension des câbles de protection ;

• La meilleure conception architecturale du pylône ;

• Grand assemblage, permettant la production d'éléments de support principaux entiers ou de sections individuelles dans les usines, ce qui réduit considérablement le travail à forte intensité de main-d'œuvre sur la voie. De plus, les supports métalliques avec les mêmes charges et hauteurs sont approximativement plus légers que ceux en bois et en béton armé.

Les inconvénients des supports métalliques sont :

• La nécessité de leur peinture périodique pour éviter la rouille;

• Mauvaise utilisation de la capacité du véhicule lors du transport d'accessoires ;

• La nécessité d'effectuer des travaux particuliers sur la voie (installation, perçage et parfois soudage de structures métalliques), qui nécessitent une main-d'œuvre qualifiée de diverses spécialités et compliquent l'installation ;

• Augmentation des coûts de construction de la ligne initiale.

Les supports métalliques sont fabriqués:

• sur les lignes où une haute fiabilité opérationnelle, une longue durée de vie du support sont requises, ainsi qu'avec des lignes à double chaîne ;

• à de grands passages à travers divers ouvrages d'art ou à travers des rivières ;

• dans les zones urbaines et industrielles et dans les zones montagneuses où les supports en bois ne sont pas placés en raison de leurs grandes dimensions en plan.

Éléments structuraux des supports métalliques

Le support métallique se compose des quatre principaux éléments structurels suivants :

• fondation;

• support d'une colonne principale ou d'un puits ;

• traverser;

• des cordes ou des cornes de support.

La base du pied sert à l'ancrer dans la fourrière et assure la stabilité du pied. Dans certains cas, les bases des supports sont en métal.

La colonne principale, en tant que support pour la fixation des traverses et des cordes à une certaine hauteur du sol, perçoit toutes les charges externes des fils et câbles et les transfère à la base.

De par sa conception, la colonne principale ou l'arbre de support est une poutre en treillis léger avec une section rectangulaire ou carrée. Dans presque tous les types de supports, les dimensions de la section transversale de la colonne de support diminuent de bas en haut.

Le treillis spatial, qui sert de crémaillère de support, se compose de :

• quatre barres principales (nervures), appelées cordes, qui supportent la majeure partie de la charge ;

• des systèmes de barres ou grilles auxiliaires situées sur les quatre côtés du support et reliant les courroies ;

• plusieurs systèmes de supports horizontaux situés dans des sections transversales distinctes du support et appelés diaphragmes.

Les joints des barres de treillis avec la ceinture ou entre elles sont appelés nœuds. Le centre d'un nœud est le point d'intersection des axes longitudinaux des barres convergeant vers un nœud donné.

Support métallique intermédiaire à deux chaînes

La partie de la corde située entre deux nœuds adjacents s'appelle un panneau, et la distance entre les centres de ces nœuds est la longueur du panneau.

Les treillis et granites des colonnes se distinguent par leur position par rapport à l'axe de la ligne.

Les faces transversales ou frontales (treillis) sont les faces d'appui situées en travers de l'axe de la ligne, et les faces longitudinales ou latérales sont les faces parallèles à l'axe de la ligne.

Souvent les grilles des deux côtés d'une colonne ou même des quatre ont la même configuration (schéma).

Les traverses de support sont conçues pour fixer les fils au support à l'aide d'isolateurs renforcés à une certaine distance entre eux et de l'arbre de support.

Dans la plupart des constructions de traverses de 35 et 110 kV, les traverses sont constituées d'angles sous la forme de petites structures triangulaires en porte-à-faux fixées à l'arbre de support. Moins souvent, les traverses sont constituées de chenaux. Les fermes se présentent souvent sous la forme de longues fermes spatiales à section carrée ou rectangulaire.

Des cordes résistantes ou des cornes sont utilisées pour fixer les câbles de protection à une certaine distance au-dessus des conducteurs. Ils sont réalisés sous la forme de structures légères qui forment la partie supérieure du support.

Les fermes spatiales, qui constituent les parties principales des supports, diffèrent des fermes métalliques de construction conventionnelles :

• la légèreté des axes de la structure, constitués de tiges constituées presque exclusivement d'angles simples, souvent de petits et moyens profils ;

• augmenté de 1,5 à 2 fois la flexibilité des tiges individuelles et de l'ensemble de la ferme dans son ensemble ;

• dimensions transversales importantes du treillis et sa grande hauteur.

En raison des caractéristiques notées, les structures métalliques des supports des lignes électriques aériennes ont un faible poids volumétrique, ce qui crée un faible coefficient d'utilisation de la capacité de charge des véhicules pendant le transport. De plus, la présence de petits coins dans la structure, avec un facteur de flexibilité accru, crée des difficultés importantes pour les préserver des dommages lors du chargement, du déchargement et du transport.

Dans le processus de production et d'installation des supports métalliques, la méthode de connexion des tiges n'a pas moins d'importance pour la production que le type de construction. Les connexions de bande suivantes s'appliquent à la fois aux assemblages de support en usine et en métal :

• rivetage;

• soudage;

• liaisons boulonnées.

La méthode de connexion est sélectionnée dans la conception technique et lors de la conception détaillée des supports, les conceptions de nœuds correspondantes sont développées. Cette circonstance devrait être prise en compte par l'industrie de la construction et la question de la méthode de connexion la plus appropriée aux conditions de construction de cette ligne devrait être résolue en temps opportun.

Auparavant, les joints rivetés étaient l'une des principales méthodes de bielles dans les supports, et maintenant, pour des raisons de production, ils sont complètement remplacés par des soudures ou des boulons, non seulement lors de l'installation, mais même en usine.

Le soudage est l'une des méthodes courantes de bielles dans la construction de supports métalliques. Le faible coût du soudage en usine, une simplification significative du processus de production des structures soudées et une certaine réduction de leur poids déterminent la large utilisation de cette méthode d'assemblage, qui présente des avantages significatifs par rapport aux autres.

Dans la fabrication de supports métalliques, la connexion des tiges est presque exclusivement réalisée par soudage à l'arc électrique. Des difficultés importantes avec l'approvisionnement de la ligne d'unités de soudage par piquets, le coût du combustible liquide et l'entretien de l'appareil par du personnel qualifié, ainsi que la nécessité de tourner lors du soudage des structures, limitent la possibilité d'utiliser le soudage dans l'installation.

Les connexions boulonnées sont utilisées dans l'installation de supports sur des lignes en raison de difficultés dans la production de rivets et le soudage électrique des pastilles.

L'utilisation d'assemblages boulonnés dans les assemblages de support est due à un certain nombre des avantages suivants par rapport au rivetage et au soudage :

• grande simplification du processus d'installation des supports, qui ne nécessite pas de structures basculantes, d'outils, d'équipements ou de mécanismes spéciaux;

• la possibilité de réaliser des assemblages boulonnés sans recourir à une main-d'œuvre qualifiée (rivets ou soudeurs) ;

• réduisant considérablement le temps passé à assembler les supports.

Les inconvénients des assemblages par boulons noirs incluent :

• une certaine diminution de la fiabilité d'un assemblage boulonné par rapport à soudé ou riveté, du fait de la répartition inégale des efforts entre les boulons ;

• des coûts importants pour la quincaillerie (boulons, écrous et rondelles), dont le nombre et les dimensions sont plus importants que pour des rivets de résistance égale.