ТРЕХГРАННАЯ РЕШЕТЧАТАЯ БАШНЯ

Полезная модель относится к области наземного строительства, а именно, к металлическим башням и может быть использована, например, в качестве опоры для размещения антенных устройств.
Известна опора в виде трехгранной башни, ствол которой выполнен в виде решетчатой конструкции с поясами и элементами решетки: раскосами и распорками трубчатого сечения (см., например, Соколов А.Г., «Опоры линий передач», - М, Стройиздат, 1961, с.85; Авт. св-во №842187, Е04Н 12/00, 1981). Недостатком такого решения является сложность и значительная трудоемкость в изготовлении отдельных элементов конструкций; значительное время при изготовлении занимают сборочно-сварочные операции на заводе-изготовителе.
Известна также антенная опора башенного типа, содержащая соединенные между собой секции, каждая из которых выполнена из поясов и элементов решетки (раскосов и распорок), а секции соединены между собой при помощи фланцевых соединений, пояса и решетка выполнены из уголкового профиля и соединены между собой болтами (см. патент RU 45431, кл. Е04Н 12/08, опубл. 10.05.2005). Недостатком такого конструктивного решения является большая металлоемкость из-за значительного расхода металла в связи с наличием четвертой грани и четвертого пояса.
Наиболее близким решением к предлагаемой конструкции по технической сущности является трехгранная башня, включающая пояса двутаврового сечения, соединенные в каждой грани элементами решетки: раскосами и распорками таврового сечения (см. патент RU 2378469, кл. Е04Н 12/10. опубл. 10.01.2010).
Наиболее существенными недостатками известного устройства являются:
1. Увеличенный коэффициент аэродинамического сопротивления двутаврового сечения по сравнению с трубчатым, уголковым и корытообразным сечениями (элементы корытообразного сечения устанавливаются в конструкции башни в качестве пояса, при этом стенка обращена в наветренную сторону), что приводит к увеличению ветровых нагрузок на сооружения и, как следствие, к увеличению их массы (расходу металла),
∗
2. Невозможность определения расчетом геометрических размеров шва крепления распорки к полке пояса двутаврового сечения, поскольку столь сложная «работа» шва соединения упомянутых элементов Строительными Нормами и Правилами (СНиП П-21-81) не предусмотрена.
Существующие в настоящее время положения о соединении элементов металлоконструкций при помощи сварки не предусматривают возможность применения сварных швов в соединении, в котором шов должен «работать» на срез и восприятие крутящего момента, одновременно действующих вдоль и поперек направления шва.
3. Невозможность подварки корня шва, соединяющего распорку с полкой двутавра пояса, что необходимо особенно при работе конструкций в динамическом режиме вследствие воздействия пульсаций скорости ветра.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении конструкции при сохранении необходимой надежности сооружения. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в трехгранной решетчатой башне, включающей пояса, соединенные в каждой грани элементами решетки: распорками и раскосами, пояса выполнены из корытообразного профиля с отгибом полок под углом 60° к основанию сечения, а элементы решетки выполнены из уголкового профиля и соединены с отгибами поясов болтами.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой башни;
на фиг.2 - узел соединения пояса с решеткой, прикрепляемой с внутренней стороны;
на фиг.3 - узел соединения пояса с решеткой, прикрепляемой с внешней стороны.
Предлагаемая решетчатая башня представляет собой трехгранную металлическую конструкцию в форме усеченной пирамиды, ребра которой образованы поясами 1, соединенными в каждой грани элементами решетки: распорками 2 и раскосами 3. Пояса 1 выполнены из корытообразного профиля с отгибом полок 4 под углом α=60° к основанию сечения. Элементы решетки 2 и 3 выполнены из уголкового профиля и соединяются непосредственно с полками 4 болтами 5 без прокладок. Распорки 2 и раскосы 3 могут крепиться к полкам 4 как с внутренней (фиг.2), так и с внешней стороны (фиг.3), при этом возможно использование по одному болту 5 для крепления каждого из двух элементов решетки 2 и 3. Возможно так же крепление двух элементов решетки на один болт - один элемент, например, раскос снаружи, а распорка внутри. Сечения поясов 1 изменяются по высоте башни и определяются расчетом. При этом ширина полки 4 (расстояние от обреза полки до начала гиба) в сечении поясов определяется таким образом, чтобы было обеспечено требование по допустимому расстоянию от центра отверстия в месте установки болтов до внешнего обреза (края) полки.
Соединение поясов по высоте башни может осуществляться вставкой вышерасположенных поясов меньшего сечении в ниже расположенные пояса большего сечения, на накладках при помощи болтов или с использованием фланцевых соединений.
-20
2
При изготовлении корытообразного профиля полок 1 методом холодной деформации из заготовки листовой стали с содержанием углерода не более 17%, относительным удлинением не менее 30% и ударной вязкостью KCV не менее 100 Дж/см, радиус гиба полок (участков гиба) должен составлять не менее двух с половиной толщин заготовки при ее толщине до 12 мм включительно и не менее трех толщин заготовки при ее толщине более 12 мм. Для обеспечения требуемой гибкости внешние края полок 4 корытообразных поясов 1 соединяют между собой планками (на чертеже не показаны) с шагом, определяемым расчетом.
Геометрические размеры поясов определяются исходя из общей площади поперечного сечения, определяемого расчетом. Поскольку с высотой усилия в поясах башен уменьшаются, то уменьшается и поперечное сечение поясов. При этом сечение вышележащих поясов формируются таким образом, чтобы вышерасположенный элемент пояса достаточно плотно входил в нижележащий элемент пояса.
В рамках реализации предлагаемого решения разработан набор (сортамент) элементов конструкций башен для строительства в первом, втором и третьем ветровых районах территории России (около 90% территории). Пояса и другие элементы конструкций башни (распорки, раскосы, площадки, лестницы-стремянки) могут изготавливаться на разных заводах, так как не все специализированные заводы по изготовлению металлоконструкций оснащены соответствующим оборудованием. Однако производительность оборудования по изготовлению поясов башен настолько велика, что несколько гибочных станков могут обеспечить потребность в изготовлении башен. В этом случае заводами металлоконструкций могут изготавливаться элементы не конкретно для каждой башни, а на склад готовой продукции в соответствии с данными об общем количестве башен, например, на квартал. Комплектование каждой башни может производиться на складе готовой продукции в зависимости от ее высоты, ветрового района в месте ее строительства и размещаемого на башне оборудования.
Полезная модель позволяет осуществлять серийное производство элементов конструкций башен на заводе, полностью исключив использование сварки на монтаже, повысить несущую способность и устойчивость конструкций башенных сооружений при одновременном значительном упрощении ее изготовления с использованием сравнительно небольшого количества унифицированных элементов, а также обеспечивает повышение надежности и долговечности сооружений.
Таким образом, основными преимуществами рассматриваемой конструкции башен являются:
1. Упрощение технологического процесса изготовления металлоконструкций башен - практически отсутствует необходимость в операциях сборки-сварки при изготовлении металлоконструкций, являющихся, как правило, «узким местом» на заводах металлоконструкций, и сдерживающих по времени процесс изготовления металлоконструкций.
2. Уменьшение стоимости тонны металлоконструкций за счет более низкой цены листового металлопроката - почти в полтора раза по сравнению с трубопрокатом, и на 20%-30% по сравнению с уголковым прокатом, что приводит к значительному удешевлению изготовления элементов башен предлагаемой конструкции.
3. Возможны любые способы монтажа башен рассматриваемой конструкции - монтаж вручную, самоподъемным краном, краном на пневмоколесном ходу с соответствующим вылетом стрелы и грузоподъемности, а также вертолетом.
4. Строительство нескольких башен для того или иного заказчика (оператора связи) упростит их эксплуатацию для обслуживающего персонала.
5. Значительно сокращаются сроки поставки конструкций на монтажную площадку.