STEDY 

ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV

 SUBSTATION  OKITIPUPA 

GENERAL NOTES
QUALITY OF STEEL                                                                                                = ASTM A36 OR A500
QUALITY OF BOLTS & NUTS                                                                              ‐ ASTM A325 OR A394
DESIGN SHALL CONFORM TO                                                                        ‐ BS 5950: PART 1
DESIGN WIND SPEED V                         ‐ 44.40                  m/sec
WIND PRESSURE FOR STRUCTURE P                         ‐ SF X 6.1084       X      10 ‐4  X V2
‐ 4 2
                  2   X 6,1084        X      10   X 44.4
                  2.408371                       kPa
                  245.5                               kg/sq.Mtr
2.5 kN/m2
WIND PRESSURE ON INSULATOR & CONDUCTOR      P                   = SF   X  6.1084  X  10^ ‐4   X  V2
                  0.6    X  6.1084   X 10^ ‐4 X 44.40  2
                  0.722511                       kPa
                  73.65                              Kg/Sq.Mtr
0.74kN/m2
OVERLOAD FACTOR                   1.5
STRUNG LINE TUBULAR CONDUCTOR 100mmx5mm AlMgSiO.5 1490 mm2
OVERALL DIAMETER                   0.1 m
MASS OF TUBULAR  CONDUCTOR                    4.03 kg/m
NUMBER OF TUBES 3
SPAN OF TUBE 6m
  WIND LOAD PER MTR. OF TUBE  0.1x0.74x1.0  kN/m2            ‐ 0.074 kN/m
 FORCE ON OUTER POST INSULATOR 1.1 kN
FORCE ON INNER POST INSULATOR 2.6 kN
CANTILEVER STRENGHT OF POST INSULATOR 8 kN
BENDING MOMENT ON THE BOTTOM OF THE OUTER POST INSULATOR 744.8 N‐m
BENDING MOMENT ON THE BOTTOM OF THE OUTER STEEL STRUCTURE 4.8 KN‐m
BENDING MOMENT ON THE BOTTOM OF THE INNER INSULATOR 1.8 KN‐m
BENDING MOMENT ON THE BOTTOM OF THEINNER STEEL STRUCTURE 11.65 KN‐m
DEFLETION OF TUBE BETWEEN STRUCTURES 2.73 mm
HEIGHT OF POST INSULATOR 0.7 m
HEIGHT OF STEEL STRUCTURE 3.8 m
DIAMETER OF POST INSULATOR 0.185 m
MASS OF POST INSULATOR 8 kg
WIND ON POST INSULATOR 0.74x0.7x0.185 0.1 kN/m2
2
BOND STRESS BETWEEN STEEL & CONCRETE (M:20)      t 1.2 N/mm

 MECHERINT LTD, ABUJA 31 24th OCTOBER 2017
STEDY ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV
 SUBSTATION  OKITIPUPA 

B          STRUCTURE LOADING CALCULATIONS
I DATA FOR STRUCTURE LOADING CALCULATIONS
REFERENCE STRUCTURE LOADING DIAGRAM 
WIND LOAD CALCULATIONS WIND PRESSURE
2
WIND PRESSURE 2.48 Kn/m

BUS SUPPORT LONGITIDUNAL
EXPOSED  NO. OF  TOTAL 
MEMBER
AREA  PCS AREA
m m Sq.Mtr
W L
LEG 0.070 3.770 2 0.528
TOP BELT 0.08 2.550 4 0.816
BRACING  0.045 0.311 11 0.154
TOTAL 1.498 m2
WIND ON SUPPORT STRUCTURE 3.7 kN

BUS SUPPORT TRANSVERSE
EXPOSED  NO. OF  TOTAL 
MEMBER
AREA  PCS AREA
m m Sq.Mtr
W L
LEG 0.070 3.770 2 0.528
TOP BELT 0.05 0.000 2 0.000
BRACING  0.045 0.311 12 0.168
TOTAL 0.696 m2
WIND ON SUPPORT STRUCTURE 1.7 kN

WEIGHTS
STRUCTURE 298 Kg               = 2.9 kN

TUBE 72.54 kg               = 0.4 kN

INSULATOR 24 kg               = 0.2 kN

LOADING DATA
FORCE ON SUPPORT A 1.1 kN
FORCE ON SUPPORT B 2.6 kN
BENDING MOMENT AT THE BOTTOM OF INSULATOR AT  "A" 744.8 N‐m
BENDING MOMENT AT THE BOTTOM OF INSULATOR AT  "B" 1.8 kN‐m
BENDING MOMENT AT THE BOTTOM OF SUPPORT  "A" 4.8 kN‐m
BENDING MOMENT AT THE BOTTOM OF SUPPORT  "B" 11.65 kN‐m

h
1
BUS 
DIRECTION
hs

A B

FIG. 1: OUTLINE DRAWING FOR 132KV RIGID BUS  SUPPORT

For the Rigid bus under consideration the tubular buses are supported on three Post Insulators

 MECHERINT LTD, ABUJA 32 24th OCTOBER 2017
STEDY ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV
 SUBSTATION  OKITIPUPA 

which are in turn supported by one  lattice steel structures

WEIGHT OF INSULATOR + TUBE ON ONE COLUMN 0.6 kN
Wind load on one column due to Insulators 0.3 kN
Weight of Support structure 2.9 kN
TOTAL VERTICAL LOAD 3.5 kN

WIND LOADS
LONGITIDUNAL DIRECTION
POST INSULATORS 0.3
BUS 0
STEEL STRUCTURE 3.7

TRANSVERSE DIRECTION
POST INSULATORS 0.1
BUS 0.44
STEEL STRUCTURE 1.7

CASE 1 (TRANSVERSE)
CASE 1 (Along Tube lenght)
Wind Load on 
Insulator/TUBE WT  of Insulator  Wind Load on  WT  of Insulator 
+Tube Insulator +Tube

0.3 KN 0.6 KN 0.1 KN 0.6 KN

4.15 m 4.15 m
0 KN 0.44 KN

Wind Load on  Wind Load on  Structure WT

Structure Structure WT Structure
3.7 KN 1.7 KN 2.9 KN
1.9 m 2.9 KN 1.9 m

Moment
Moment
11.65 KN‐m
0 KN‐m

SUPPORT 'A' SUPPORT 'A'

MOMENT CALCULATION (SIZING OF ONE COLUMN OF STRUCTURE)

 MECHERINT LTD, ABUJA 33 24th OCTOBER 2017
STEDY ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV
 SUBSTATION  OKITIPUPA 

MEMBER  LEG
FORCE=M/
MOMENT M EFF. WIDTH 2xW
kNm W kN
CASE 1  Wind Parallel to conductor M 0.35
DUE TO HORIZONTAL LOADS Load x Height 0.0193
WIND LOAD ON PI= 0.3 4.15 1.2
WIND ON STRUCTURE 3.7 1.9 7.1
WIND ON RIGID BUS 0.0 4.15 0.0
MOMENT AT BOTTOM OF STRUCTURE 0.0
4.0 TOTAL 8.3 0.3114 13.3 kN
Case 2 Wind normal  to conductor
DUE TO HORIZONTAL LOADS Load x Height 0.35
WIND LOAD ON PI= 0.1 4.2 0.4 0.0193
WIND ON STRUCTURE 1.7 1.9 3.3
WIND ON RIGID BUS 0.44 4.15 1.8
MOMENT AT BOTTOM OF STRUCTURE 11.7
2.3 TOTAL 17.2 0.3114 27.6 kN
AXIAL LOAD ON LEG DUE TO VERTICAL LOAD = 0.9 kN
COMPRESSIVE FORCE ON LEG= 28.5 kN
TENSILE FORCE PER LEG= 26.7 kN
MEMBER BRACES
T            F=T/nCosα
MEMBER CASE n α Cos α kN kN Length mm
2 1 2 50 0.64 6.1 3.7 405
BELT 1 1 0 1 0.4 0.4 2670

FORCE ACTION POINT
VLE VERTICAL LOAD INSULATOR  0.24 KN m
VLS VERTICAL LOAD STRUCTURE 2.92 KN m
EL ERECTION LOAD 1.5 KN m
LC  WEIGHT OF TUBE 0.36 KN 4.2 m
MXL MOMENT X‐DIRECTION 0 KN m
MYL MOMENT Y‐DIRECTION 11.65 KN m
WXC WIND LOAD ON INSULATOR‐X DIRECTION 0.30 KN 4.2 m
WXT WIND LOAD ON TUBE X‐DIRECTION 0.00 KN 4.2 m
WXS WIND LOAD ON STRUCTURE X‐DIRCTION 1.90 KN 3.7 m
WYC WIND LOAD ON INSULATOR‐Y DIRECTION 0.10 KN 4.2 m
WYT WIND LOAD ON TUBE Y‐DIRECTION 0.44 KN 4.2 m
WYS WIND LOAD ON STRUCTURE Y‐DIRCTION 1.73 KN 1.9 m

FV FX FY Mx My
1 VL+MX+WX 3.51 2.00 0 8.3 11.21
2 VL+MY+WY 3.51 0 2.27 11.7 17.19

MEMBER DESIGN
MEMBER LEG BRACING  BELT 1
UNIT

 MECHERINT LTD, ABUJA 34 24th OCTOBER 2017
STEDY ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV
 SUBSTATION  OKITIPUPA 

COMPRESSION FORCE kN 28.5 3.7 0.4

TENSION kN 26.7 3.7 0.4
OVERLOAD FACTOR 1.5 1.5 1.5
ULTIMATE FORCE IN COMPR kN 42.7 5.6 0.6
ULTIMATE FORCE IN TENSION kN 40.1 5.6 0.6
SECTION mm 70x70x6 45x45x5 50x50x6
CENTRE OF GRAVITY cm 1.69 1.25 2.26
GROSS AREA mm2 813 390 569
NET AREA mm2 331.9 149.5 328.5
RADIUS OF GYRATION mm 13.6 8.7 9.7
UNSUPPORTED LENGTH mm 590 405 2670
EFFECTIVE L/R 43.4 46.6 275.3
S235JO S235JR S235JR
COMPRESSIVE STRENGTH  N/mm2 221 218 26
TENSILE STRENGTH N/mm2 235 235 235
BENDING STRENGTH N/mm2 189 126 229
ULTIMATE STRENGTH IN COMPR. kN 179.7 85.0 14.8
ULTIMATE STRENGTH IN TENSION kN 78.0 35.1 77.2
BENDING STRENGTH kN 153.7 49.1 130.3
NO/DIA OF BOLT mm 2    16 1  16 1   16
SHEAR CAPACITY N/mm2 480 480 480
BEARING CAPACITY N/mm2 360 360 360
ULTIMATE STRENGTH IN SHEAR kN 96.48 96.48 96.48
ULTIMATE STRENGTH IN BEARING kN 72.36 72.36 72.36
ALL SECTIONS SIZED  ADEQUATELY O.K O.K O.K

 MECHERINT LTD, ABUJA 35 24th OCTOBER 2017
STEDY ENGINEERING LTD STRUCTURE FOR 33KV RIGID BUS SUPPORT 2X30/40MVA 132/33KV
 SUBSTATION  OKITIPUPA 

DESIGN OF BASE 350
BASE PLATE
COMPRESSION  DESIGN

L4
90
L3 BOLT
BOLT
Ft =  26.7 KN
600

L3

Required Area Axial load/0.6*fcu         = 2xF/(0.6*20) 7120.1015 mm2

Try 150x90x10X600mmangle =90x600 54000 mm2
Angle  SURFACE AREA O.K.
TENSION DESIGN
Moment of Tensile force about Bolt Axis= Section modulus* fy of base plate
To express the section modulus in terms of the thicness of the angle section is quite complex.
We shall therefore find the value of the Section modulus from tables. If  our section modulusx Fy 
of the section is greater than moment of tensile force about the bolt axis then our selection is correct.
Ft = 26725 N
L3 = 20 mm
t= 6*(Ft*L3) L4   = 90 mm
Fy*L4 fy 410 N/mm2
t 9.3 mm

USE 150x90x10Angle section of length 600mm QUALITY S335

ANCHOR BOLT
Check for tensile stress in bolts  try 20mm Dia bolt Grade 8.8 of Steel  General grade S275
TENSILE FORCE IN ONE LEG                              = 40.1 kN
TENSILE FORCE ON ONE BOLT  F t                            = 40.1 kN
ULTIMATE  SHEAR PER LEG   F S/4*1.5         = 0.9 kN
GROSS AREA OF BOLT                                                      = 3.14 cm2
NET AREA OF BOLT  A t                                                      = 2.45 cm2
SHEAR STRENGHT OF BOLT (p s)                             = 98 kN
 TENSILE STRENGHT OF BOLT (p t)                         = 116 kN
Tensile force on one bolt < Tensile strenght of bolt

Check for Shear stress in bolts  
(Fs/ps + Ft/pt)      =  1.5/98+20.5/116                 = 0.35
Shear Stress within limit 0.35 <  1.0 O.K
Embedded Le EMBEDDED LENGTH  Ld             =            ∅fs/(4t)        
Where  t Design bond stress between steel and concrete
∅ Diameter of the bolt =  20 mm
2
fs Tensile stress on Bolt=20500/245 83.7 N/mm
Ld          = 348.75 mm

USE 500mm MINIMUM EMBEDDED LENGTH
FOUNDATION LOADING X Y
MOMENT AT PLINTH LVL 11.7 17.2 kN‐m
SHEAR AT PLINTH LVL 0.0 2.3 kN
VERTICAL LOAD 3.51 3.51 kN

 MECHERINT LTD, ABUJA 36 24th OCTOBER 2017