eMühendisi.com
Sat, 14 Mar 2026
25
Enerji nakil hattı tasarımında iletkenler sadece kendi ağırlıkları ile değil, ek yükler altında da incelenmelidir. Bu ek yükler, buz yükü, rüzgar yükü ve birlikte etkileri iletken ve direk tasarımını doğrudan etkiler. Bu yazıda, yüklenme varsayımları, en büyük germe kuvveti ve iletken gerilmesi detaylı olarak ele alınacaktır.
1. Yüklenme Varsayımları
Enerji nakil hattında tasarımda dikkate alınacak yükler şunlardır:
İletken ağırlığı (own weight)
Buz yükü (ice accretion)
Rüzgar yükü (wind pressure)
Kombine yükler (buz + rüzgar)
Bu yükler, hat güvenliği ve uzun ömür için güvenlik katsayıları ile birlikte hesaplanır
2. Buz Yükü
Buz yükü, iletken üzerine veya direk üzerine yapışan buz miktarıdır
Hesaplamada:
wb=ρb⋅g⋅Acw_b = \rho_b \cdot g \cdot A_cwb=ρb⋅g⋅Ac
wbw_bwb: birim uzunluk başına buz ağırlığı (N/m)
ρb\rho_bρb: buz yoğunluğu (kg/m³, yaklaşık 900)
AcA_cAc: iletken çap alanı (m²)
Buz yükü, iletken sarkısını ve germe kuvvetini artırır
Örnek:
20 mm çaplı iletken üzerine 10 mm buz birikimi:
Ac=π(0,012)≈3,14×10−4 m²A_c = \pi (0,01^2) \approx 3,14 \times 10^{-4} \text{ m²}Ac=π(0,012)≈3,14×10−4 m²
wb=900×9,81×3,14×10−4≈2,77 N/mw_b = 900 \times 9,81 \times 3,14 \times 10^{-4} \approx 2,77 \text{ N/m}wb=900×9,81×3,14×10−4≈2,77 N/m
3. Rüzgar Yükü
Rüzgar yükü, iletken ve direk üzerine yatay yönde etki eden kuvvettir
Hesaplamada:
ww=Cd⋅ρa⋅v2⋅dcw_w = C_d \cdot \rho_a \cdot v^2 \cdot d_cww=Cd⋅ρa⋅v2⋅dc
CdC_dCd: sürüklenme katsayısı (~1,2)
ρa\rho_aρa: hava yoğunluğu (~1,25 kg/m³)
vvv: rüzgar hızı (m/s)
dcd_cdc: iletkenin çapı (m)
Rüzgar yükü, özellikle uzun açıklıklı hatlarda iletkenin sarkmasını ve germe kuvvetini artırır
4. Buz Yükü ile Birlikte Rüzgar Yükü
Buz ve rüzgar yükü birlikte dikkate alınır:
wtot=wb2+ww2w_{tot} = \sqrt{w_b^2 + w_w^2}wtot=wb2+ww2
Bu, iletkenin en yüksek germe kuvvetini belirlemek için kullanılır
5. En Büyük Germe Kuvveti ile Gerilme
Tüm yükler dikkate alındığında iletkenin maksimum germe kuvveti:
Tmax=T02+(wtotL/2)2T_{max} = \sqrt{T_0^2 + (w_{tot} L/2)^2}Tmax=T02+(wtotL/2)2
T0T_0T0: yatay germe kuvveti
wtotw_{tot}wtot: toplam yük (iletken ağırlığı + buz + rüzgar)
LLL: açıklık mesafesi
Örnek Hesap:
40 m açıklık, iletken ağırlığı w=1,2 kN/mw = 1,2 \text{ kN/m}w=1,2 kN/m, buz yükü wb=0,1 kN/mw_b = 0,1 \text{ kN/m}wb=0,1 kN/m, rüzgar yükü ww=0,5 kN/mw_w = 0,5 \text{ kN/m}ww=0,5 kN/m
Toplam yük:
wtot=(1,2)2+(0,1+0,5)2=1,44+0,36=1,414 kN/mw_{tot} = \sqrt{(1,2)^2 + (0,1 + 0,5)^2} = \sqrt{1,44 + 0,36} = 1,414 \text{ kN/m}wtot=(1,2)2+(0,1+0,5)2=1,44+0,36=1,414 kN/m
En büyük germe kuvveti:
Tmax=252+(1,414×40/2)2=625+800,4≈38,5 kNT_{max} = \sqrt{25^2 + (1,414 \times 40 /2)^2} = \sqrt{625 + 800,4} \approx 38,5 \text{ kN}Tmax=252+(1,414×40/2)2=625+800,4≈38,5 kN
Bu hesap, buz ve rüzgar yüklerinin hat tasarımındaki etkisini göstermektedir.
