Пространственная решетчатая опора

Полезная модель относится к пространственным конструкциям опор и может быть использована в опорах воздушных линий электросети, сооружений связи, в вентиляционных и дымовых трубах, вытяжных и водонапорных башнях, маяках и навигационных знаках, каркасах искусственных елей и т.п.
В настоящее время из уровня техники известны конструкции пространственных опор, используемые для антенных сооружений связи высотой до 500 м (см. Металлические конструкции/ Под ред.  Ю.И. Кудишина - М.: изд. центр “Академия”, 2011, 688 с.).
Наиболее близким аналогом  является искусственная елка (см. патент RU 2173078, A47G33/06, опубл. 10.09.2001 г.), содержащая разборный конусообразный каркас, состоящий из колец различного диаметра, расположенных последовательно с определенным шагом вдоль вертикальной центральной стойки и соединенных между собой наклонными элементами, расположенными по образующим конической поверхности.
Данная конструкция имеет ряд недостатков:
-  крепление колец и наклонных элементов выполнено при помощи скобы и шплинтов, что требует большой точности изготовления  и монтажа элементов, способ крепления на шплинты не оговаривается в действующих нормах;
- недостаточная жесткость конструкции, обеспечивающаяся тросом;
- наличие 8-ми поясов опоры, что приводит к их неравномерной загрузке от внешних воздействий и, как следствие, неполное использование несущей способности конструкции.
Задача полезной модели - повышение несущей способности, снижение расхода стали и  трудоемкости изготовления и монтажа пространственной решетчатой опоры путем унификации стержневых конструкций и узловых элементов.
Данная задача решается за счет того, что:
- узлы каркаса сконструированы с учетом соосности элементов, что исключает изгибные напряжения в узлах и элементах решетки;
- в конструктивную схему включены элементы, обеспечивающие пространственную жесткость и неизменяемость опоры - внутренние раскосы между центральной стойкой и наружными стойками;
- элементы каркаса выполнена из гнуто-сварного стального профиля квадратного поперечного сечения, что обеспечивает его равноустойчивость по двум главным направлениям;
- для соединения деталей разборного каркаса предусмотрены унифицированные, типовые узловые элементы из профиля большего размера, соединяемые 2-мя болтами, расположенными по двум ортогональным направлениям;
- каркас пространственной решетчатой опоры состоит из унифицированных деталей, объединенных между собой типовыми узловыми элементами;
- опора может быть закреплена на фундаменте или при помощи опорной рамы с пригрузом установлена на твердую поверхность.
Сущность полезной модели заключается в том, что пространственная решетчатая опора включает в себя стойки,  распорки, дополнительно включает центральную стойку, внутренние раскосы и опорную раму из гнуто-сварного стального профиля квадратного сечения, при этом каркас пространственной решетчатой опоры состоит из унифицированных деталей, объединенных между собой типовыми узловыми элементами.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в уменьшении расхода стали, повышении несущей способности и жесткости каркаса, путем применения четырехгранной пространственной опоры, имеющей стойки, раскосы, распорки, соединенные между собой унифицированными соединительными элементами на болтах.
Основные размеры опор:
-при общей высоте опоры 15м - диаметр основания - 5,5м, высота верхней части 1м;
-при общей высоте опоры 6м - диаметр основания - 1,83м, высота верхней части 2м;
Высота верхней части принимается следующей: для опор высотой 6м, 8м, 10м, 12м, 14м - 2м; для опор высотой 5м, 7м, 9м, 11м, 13м, 15м - 1м.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 – общий вид конструкции
на фиг. 2 – продольный разрез каркаса
на фиг. 3 –  поперечный разрез каркаса
на фиг. 4 – схема расположения элементов пригруза.
Конструкция пространственной решетчатой опоры представляет собой четырехгранную пирамиду, содержащую центральную стойку 1, к которой крепятся наружные стойки 2, внутренние раскосы 3 крепятся между центральной стойкой 1 и стойками 2. Распорки 4 крепятся к центральной стойке 1 и наружным стойкам 2. Геометрическая неизменяемость обеспечивается раскосами 3, расположенными между центральной стойкой 1 и наружными поясами 2. Раскосы 3 устанавливаются в опорной секции по четырем направлениям, далее по двум перпендикулярным направлениям. К наружным стойкам 2 крепятся горизонтальные распорки 4 и наружные кольцевые распорки 5. Опора разбита на секции, которые объединяются между собой фланцевыми стыками 6. Элементы стоек 2, раскосов 3 и распорок 4, 5 объединены с помощью унифицированных узловых соединений. Элементы каркаса выполнены из гнуто-сварного стального профиля квадратного поперечного сечения. Устойчивость конструкции обеспечивается пригрузом 7, который представляет собой бетонные блоки по ГОСТ 13579-78. Пригруз 6 устанавливается на опорную раму 8 из элементов гнутосварного квадратного и прямоугольного сечений. Элементы опоры объединяются в узлах на болтах с помощью унифицированных узловых элементов из гнутосварных профилей.
Конструкция пространственной решетчатой опоры работает на горизонтальные и вертикальные нагрузки от ветрового давления и веса конструкций, гололеда, оборудования соответственно, под действием нагрузок в элементах возникают преимущественно продольные усилия сжатия растяжения. Центральная стойка 1 работает на сжатие, расчетная длина элементов стойки принимается по длине участков между горизонтальными распорками 4. Наружные пояса 2, внутренние раскосы 3,  распорки 4, 5 воспринимают продольные сжимающие и растягивающие усилия. Знак усилия зависит большей частью от направления ветрового давления (на грань или на ребро опоры). Элементы опорной рамы 8 работают на одновременное действие изгибающих и продольных усилий. Изгибающие усилия обусловлены действием веса пригруза на элементы опорной рамы 8.
Работа конструкции заключается в передаче усилий от наружних стоек 2 к центральной стойке 1 через раскосы 3, тем самым повышая несущую способность конструкции.
Областью применения данной конструкции являются пространственные конструкции опор воздушных линий электросети, сооружений связи, в вентиляционных и дымовых трубах, вытяжных и водонапорных башнях, маяках и навигационных знаках, каркасах искусственных елей и т.п.