Материал: Строительная механика и сопротивление материалов

расчленяющих надстраиваемую часть на три участка. Подобная схема соответствует известным конструкциям аналогичной высоты.

На рис. 4 представлена геометрическая схема наращенной мачты с использованием существующих анкерных конструкция для крепления нижних концов оттяжек двух вновь устроенных верхних ярусов. Схема размещения элементов мачты в плане (разрез 1-1, ссылка на который имеется на рис. 4) соответствует изображенной на рис. 2.

Рис. 4. Схема наращенной мачты с использованием существующих анкерных конструкций для закрепления нижних концов оттяжек двух верхних ярусов

Если несущая способность элементов ствола мачты или оттяжек не будет обеспечена, возможны следующие мероприятия:

90

1.Увеличить проекции оттяжек двух верхних ярусов на горизонтальную поверхность земли, предусмотрев для них новые анкерные фундаменты. Схема подобной конструкции представлена на рис. 5. Схема размещения элементов мачты в плане (разрез 2-2, ссылка на который имеется на рис. 5) изображена на рис. 6.

2.Для элементов поясов ствола применить усиленный профиль, используемый в других аналогичных конструкциях и, например, аналогичный представленному на рис. 7. Параметры этого сечения из алюминиевого сплава со значениями основных геометрических характеристик представлены в табл. 2.

3.Для оттяжек ствола применить канат с увеличенной площадью сечения, например, канат

двойной свивки Ø 15 мм типа ЛК-О конструкции 6 7(1+6)+1 7(1+6) по ГОСТ 3066-80*.

Рис. 5. Схема наращенной мачты с использованием новых анкерных фундаментов для закрепления нижних концов оттяжек двух верхних ярусов

91

Рис. 6. План наращенной мачты с использованием новых анкерных фундаментов для закрепления нижних концов оттяжек двух верхних ярусов

Рис. 7. Усиленное сечение элемента пояса

92

Таблица 2

Z

4. Ввести в конструктивную схему дополнительные промежуточные ярусы оттяжек для существующей части ствола, что может привести к обеспечению устойчивости элементов ее поясов. Однако подобное решение существенно усложнит или сделает невозможной регулировку усилий предварительного натяжения оттяжек. Поэтому настоящее мероприятие не целесообразно и не рассматривается.

Мероприятия по повышению несущей способности наращенной мачты в целом или ее отдельных элементов в частности, перечисленные в первых трех пунктах, могут применяться каждое в отдельности или в комплексе до достижения желаемого эффекта.

Целью расчета мачты является необходимость оценки возможность ее доращивания до высоты 73,74 м с установкой на ней дополнительного антенно-фидерного оборудования. В расчетах должны учитываться действительные геометрические параметры сечений элементов объекта и фактический состав установленных на нем антенн.

Определение расчѐтных нагрузок на мачту должно выполняться в соответствии с СП 20.1333.2016 «Нагрузки и воздействия». При учете ветровой нагрузки обязательно должна приниматься во внимание ее пульсационная составляющая.

Расчет возможно выполнять для двух предельных вариантов:

1)мачта с оттяжками без предварительного натяжения, при этом допускается полное выключение из работы оттяжек с подветренной стороны;

2)мачта с предварительно натянутыми оттяжками, при этом полное или частичное выключение из работы оттяжек с подветренной стороны не достигается.

В рамках каждого из этих двух вариантов при определении ветровой нагрузки на ствол мачты следует рассматривать три схемы действия ветра: на его ребро (на одну группу оттяжек), на его грань (на две группы оттяжек) и перпендикулярно одной из групп оттяжек. Таким образом, надлежит рассмотреть шесть схем приложения ветровой нагрузки:

− ветровая нагрузка на ребро ствола мачты без предварительного натяжения оттяжек (схема 1-1);

− ветровая нагрузка на грань ствола мачты без предварительного натяжения оттяжек (схема 2-1);

− ветровая нагрузка перпендикулярно группе оттяжек без их предварительного натяжения оттяжек (схема 3-1);

− ветровая нагрузка на ребро ствола мачты с предварительно натянутыми оттяжками (схема 1-2);

93

−ветровая нагрузка на грань ствола мачты с предварительно натянутыми оттяжками (схема 2-2).

−ветровая нагрузка перпендикулярно группе оттяжек с их предварительным натяжением (схема 3-2);

Схемы приложения ветровой нагрузки для каждого варианта представлены на рис. 8.

Рис. 8. Схемы приложения к мачте ветровой нагрузки

Полное выключение оттяжек с подветренной стороны из работы может быть учтено исключением их из расчетной схемы, что на рис. 8 обозначено штриховыми линиями.

При расчете мачтовых сооружений с тремя группами оттяжек в плане обычно рассматривается третья, промежуточная, схема приложения ветровой нагрузки: перпендикулярно одной из групп оттяжек (схемы 3-1 и 3-2 на рис. 8). При исключении в этом случае из расчетной схемы выключаемых оттяжек (схема 3-1) вся система оказывается геометрически изменяемой. Однако при отрицательном результате исследования по любой из первых двух схем рассмотрение третьей уже не требуется. Поэтому первоначально в расчете эта схема может не рассматриваться.

В литературе недостаточно освещена проблема реконструкции антенно-мачтовых сооружений, связанной с необходимостью их наращивания. Поэтому при анализе возможности увеличения их высоты следует руководствоваться результатами расчета новой геометрической схемы, в том числе с новыми сечениями существующих элементов. Так как изменение в сторону увеличения параметров сечения элементов существующей части ствола мачты нецелесообразно, что равносильно строительству новой мачты, то речь может идти лишь о замене оттяжек с увеличенной продольной жесткостью.

Проблемам расчета конструкций с реализацией метода конечных элементов (КЭ) посвящено множество работ. При расчете мачтового сооружения по рассмотренным выше схемам предполагается использование вычислительного комплекса SCAD, сертифицированного к применению в Российской Федерации [1]. Указанный комплекс имеет весьма развитую библиотеку (КЭ), включая так называемый вантовый элемент, представляющий собой стер-

94