케이블을 전선관을 이용하여 포설할 때 케이블에 가해지는 압력을 Pulling Tension이라고 하며 이 압력은 케이블이 견딜 수 있는 최대 압력을 초과하면 안 됩니다. 지하에 케이블을 포설할 때 맨홀과 맨홀 간의 간격을 얼마로 해야 할지 모를 때 이 계산을 이용해서 최대 길이를 계산할 수 있습니다.
일반적으로 짧은 구간의 지하 포설 케이블에 대해 일일이 Pulling Tension을 계산하지는 않지만 50m가 넘어간다면 검토해 볼 필요가 있고 초고압 케이블의 지중 포설 같은 경우는 반드시 계산을 해야 합니다. 아래의 수식을 보면 단위가 파운드 단위고 케이블 사이즈도 mil 단위라서 어렵지만 ICEA에서 제시한 수식으로 대부분의 경우 사용되는 식이므로 이해하여 주시기 바랍니다. 국내 업체의 경우 미터법을 이용해서 계산을 해서 주기도 하는데 단위 변화가 어려워 그냥 사용하는 점 양해 바랍니다.
1. 케이블의 최대 인장 강도 계산
풀링 아이 또는 풀링 볼트가 장착된 케이블의 경우 전체 루트에 대한 케이블의 최대 허용 인장 강도를 계산하기 위해 아래의 공식을 사용합니다.
이 수식은 도체의 면적과 수량을 곱하고 도체 재질에 따른 상수를 곱하여 나옵니다. 단위는 파운드입니다. 도체가 굵을수록 최대 허용 인장 강도가 커집니다.
(원밀(circular mil)은 면적의 단위로, 지름이 1밀(1.000분의 1인치, 0.0254mm)인 원의 면적과 같습니다. 약 5.067×10−4 mm2 에 해당합니다. 단면이 원형인 와이어의 면적을 참조하기 위한 유닛입니다. 단위의 정의에 π가 포함되어 있기 때문에 밀 단위의 직경을 알면 원형 밀 단위의 면적 값을 쉽게 계산할 수 있습니다.)
2. 최대 허용 포설 길이
전선관을 통해 안전하게 끌 수 있는 케이블의 최대 길이는 아래와 같이 계산됩니다.
포설 길이는 맨홀의 간격을 구할 때 필요합니다. 다만 이 값은 곡선 구간을 반영하지 않았기 때문에 참고만 할 수 있습니다. 맨홀과 맨홀 사이의 전체 인장 강도를 계산해서 그 값이 최대 허용 인장 강도보다 작은지 검증해야 합니다.
3. Cable grip tension
케이블 그립을 납 재킷이 없는 케이블 위에 사용할 경우 당기는 장력이 1,000파운드 또는 다중 도체 케이블과 함께 사용할 경우 그립당 1,000파운드를 초과해서는 안 됩니다. 케이블 그립에 따라서 허용 강도가 다르기는 하지만 1000 파운드 기준을 적용하면 문제없이 사용할 수 있습니다.
4. 직선 구간의 전선관에서의 인장 강도 계산
직선 구간의 인장 강도는 케이블의 무게에 좌우됩니다. 케이블의 무게와 직선 구간의 길이 그리고 마찰계수가 사용됩니다. 마찰 계수는 모를 경우에는 0.5이지만 대부분의 경우 케이블 포설 시에 윤활유를 바르게 되므로 이보다 낮아서 0.2 나 0.3을 사용하는 것이 일반적입니다.
5. 곡선 구간의 전선관에서의 인장 강도 계산
곡선 구간에서의 인장강도는 곡선의 각도에 따라서 강도가 달라집니다. 여기서는 자연로그의 e가 사용됩니다. 곡선의 각도도 라디안을 사용하므로 주의가 필요합니다.
6. 측벽 압력 계산 (Side Wall Pressure Calculation)
측벽 압력은 케이블의 장력이 수평으로 작용하고 케이블의 무게가 수직으로 작용하기 때문에 발생합니다. 일반적으로 케이블이 굴곡을 벗어날 때의 장력은 굴곡 반경의 300배(피트)를 넘지 않아야 하며, 최대 측벽 압력은 300lbs./ft를 초과하지 않아야 합니다. 다음은 굴곡에서의 최대 허용 장력과 실제 측벽 압력을 계산하는 공식입니다.
최대 허용 인장강도(Tbm)는 계산된 인장강도(Tb)와 비교하는 값입니다. Tb가 Tbm보다 크면 재설계 또는 경로 재설정의 가능성을 고려해야 합니다.
아래의 테이블은 샘플 계산에 필요한 자료입니다. 케이블의 사이즈와 곡선 구간의 계산에 필요한 라디안 값들 그리고 최소 곡률 반경이 포함되어 있습니다.
7. 샘플 계산
위의 테이블에서 1/0 AWG 케이블의 CMA 값이 106000으로 되어 있는데 아래의 계산에 적용된 값은 105600으로 약간의 차이가 있습니다. 이는 자료마다 조금씩 다르기 때문에 차이가 있을 수 있음을 양해 바랍니다. 위의 케이블 사이즈 테이블인 원 참고 자료에 없어서 다른 자료에서 카피했습니다. 참고만 하시기 바랍니다.
양쪽 방향에서 잡아당기더라도 장력이나 측벽 압력이 한계(846 lbs. & 300 lbs./ft)를 초과하지는 않습니다. 그러나 "H" 지점에서 잡아당기면 케이블에 걸리는 장력이 약 40% 감소합니다. 따라서 "H" 지점에서 잡아당기는 것이 가장 바람직합니다.
위 계산에서 최대 측벽 압력은 계산되지 않았는데 여기서 조금 살펴보면
밴드에서의 최대 허용 풀링 압력은
Tbm = 300 x r = 300 x 10ft = 3000 Ibs
그러나 최대 300Ibs를 초과하면 안 되므로 300Ibs 가 됩니다.
밴드에서의 실제 측벽 압력은 위의 계산에서 보이듯이 최대가 24.9Ibs/ft이므로 문제가 없음을 알 수 있습니다.
참고 자료: https://www.econline.com/doc/calculating-cable-pulling-tensions-0001
Don't get caught with a half-installed cable because you forgot to calculate the pulling tension...
www.econline.com
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