Перераспределение усилий между поясами четырехпоясных башен

Введение. В статье приведены результаты исследования особенностей расчета четырёхпоясных башен в зависимости от направления ветрового воздействия. Цель статьи – выявление условий перераспределения усилий в поясах решетчатой башни при действии ветровой нагрузки по диагонали квадратного сечения и потери устойчивости наиболее сжатого пояса. Обращено внимание на то, что при развитии процесса потери устойчивости сжатого пояса он не выключается полностью, а продолжает частично нести нагрузку. Полученные данные свидетельствуют о возможности расчета всех элементов и башни в целом по единой схеме А (давление ветра на грань башни) с учетом коэффициента угла воздействия ветра. В примере расчета получены графические зависимости усилий в поясах от отпорности.

Материалы и методы. Особенностью расчёта четырёхпоясных башен является зависимость усилий в поясах от направления ветровой нагрузки. По максимальным усилиям сжатия при действии ветра на ребро и изгибе башни принимаются сечение и длина панели всех поясов. Образующийся при этом резерв прочности и жесткости башни из двух поясов в предельном состоянии, принятом в нормах проектирования, реализовать не представляется возможным, так как предельное состояние сжатых поясов принимается по условию устойчивости в форме бифуркации. Если предельное состояние панелей поясов принимать по условию несущей способности в закритической стадии деформирования, то предоставляется возможность расчетного перераспределения сжимаемых усилий на резервные пояса. В приведенном примере для анализа перераспределения усилий между поясами при потере устойчивости наиболее сжатого пояса по расчетной схеме Б (давление ветра на ребро башни) используется критерий отпорности.

Выводы. Результаты моделирования расчета башни в ПК ЛИРА показали, что учет закритического деформирования сжатого пояса в упругой стадии допускает возможность выполнять расчет всех элементов и башни в целом по единой схеме А (давление ветра на грань башни) с учетом коэффициента угла воздействия ветра. При этом даже с увеличением значения коэффициента до 1,4 (вместо 1,2) эффективность расчета больше традиционного. Результаты исследования могут быть основанием для уменьшения расчетной длины элементов наиболее сжатого пояса по расчетной схеме Б.

1. Краснощеков Ю.В. Эффективность антенных опор, возводимых на ограниченной площади // Вестник СибАДИ. 2012. № 5(27). С. 80–85.

2. Голиков А.В., Михальчонок Е.А. Определение рациональной конструктивной формы башен сотовой связи // Вестник Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Инженерные исследования. 2019. Т. 20, № 2. С. 163–173.

3. Галай В.С. Устойчивость стальных центрально сжатых стержней в методиках СП 16.13330.2011 и EN 1993-1-1 // Alfabuild. 2019. С. 82–91.

4. Зиганшин А.Д., Ахтямова Л.Ш., Сабитов Л.С. [и др.] Численное моделирование конструкций сооружений башенного типа в программных комплексах ANSYS и ЛИРА-САПР // Научно-технический вестник Поволжья. 2021. № 2. С. 65–68.

5. Иоскевич А.В., Савченко А.В. Сравнение ПВК SCAD Oficce и Лира-САПР на примере расчета башни связи // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. 10(25). С. 7–21.

6. Кузнецов Д.Н., Сазыкин В.Г., Шпакова В.А. Исследование расчётной схемы пространственной решётчатой конструкции на примере пожарной вышки высотой 45 м // Современное строительство и архитектура. 2017. № 3(07). С. 35–39.

7. Алёхин А.М., Кроник М.В., Кирсанов Е.В. Влияние нагрузок и воздействий на выбор конструктивной формы узкобазой антенной опоры // Металлические конструкции. 2018. Т. 24, № 2. С. 61–72.

8. Голиков А.В., Михальчонок Е.А., Мельникова Ю.А. Анализ влияния типа решетки на распределение усилий в элементах башни // Инженерный вестник Дона. 2019. № 4(55). С. 53.

9. Silva J, G.S. da., Silva, P.C.C. da S. Vellasco, S.A.L. de Andrade, M.L.R. de Olivera Anevaluation of structural steel design systems for transmission and telecommunication towers // ProceeAbbas In : Theoretical Foundations in Civil Engineering. Warsaw. 2009. No. 17. Pp. 185-192.

10. Горев В.В. Общая устойчивость сжатых сквозных стержней // Известия ВУЗ. Строительство и архитектура. 1983. № 1. С. 39–40.

11. Белый Г.И. Расчет на устойчивость решетчатых элементов стальных конструкций // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 10. С. 1347–1357.

12. Краснощеков Ю.В., Заполева М.Ю. Устойчивость поясов антенных опор // Вестник СибАДИ. 2022;19(6):936–948. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-936-948

13. Голиков А.В., Терновой В.А., Габова В.В. Метод усиления решетчатых башен // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университете. 2022. Вып. 1(86). С. 18–32.

14. Закурдаева О.Н., Голиков А.В. Повреждаемость антенно-мачтовых сооружений сотовой связи // Строительство уникальных зданий и сооружений. 4(67). 2018. С. 1–12.

15. Белый Г.И., Лобовский М.О. Устойчивость ветвей решётчатых элементов стальных конструкций // Вестник гражданских инженеров. 2023. № 2(97). С. 18–29.

16. Белый Г.И., Гарипов А.И. Запредельные напряженно-деформированные состояния в поперечных сечениях элементов стальных конструкций // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 4(93). С. 16–30.

17. Грудев И.Д., Артёмов А.А. Прямой метод расчета сжатых элементов стальных конструкций в составе сооружения // Промышленное и гражданское строительство. 2003. № 6. С. 34–35.

18. Перельмутер А.В. Использование критерия отпорности для оценки предельного состояния конструкции // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. Вып. 12. С. 1559–1566.