МАЧТОВОЕ СООРУЖЕНИЕ С КОМБИНИРОВАННЫМИ ОТТЯЖКАМИ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к высотным сооружениям типа мачт с оттяжками, используемых для размещения антенн радио- или телевизионного оборудования и средств связи, а также типа дымовых или вентиляционных промышленных труб.
Наиболее распространены прямолинейные оттяжки, удерживающие ствол с трех, четырех или более сторон и прикрепленные к стволу на одном или нескольких ярусах [1].
Недостатком таких схем является большая длина и, как следствие, провисание оттяжек, а также переменность продольных сжимающих усилий в стволе: от наименьшего в его верхней части, до наибольшего в нижней.
Известна конструкция мачты, включающая ствол, оттяжки и жесткие горизонтальные реи, закрепленные ярусами на стволе и соединенные свободными концами с оттяжками, с целью уменьшения их провисания [2].
Недостатком подобной схемы является дополнительная нагрузка на оттяжки и ствол от веса рей, что приводит к увеличению материалоемкости всего сооружения.
Конструкцией, имеющей близкие по решаемой задаче и достигаемому результату к полезной модели, является мачта, имеющая ствол, оттяжки и жесткие горизонтальные реи, закрепленные ярусами на стволе и соединенные свободными концами с ближайшими оттяжками, при этом удаленные оттяжки последовательно соединены со свободными концами каждой реи тягами, разбивающими оттяжки на отдельные пролеты [3].
Недостатком известной конструкции является наличие массивных рей, увеличивающих массу всего сооружения, а также сложность создания проектных величин предварительного натяжения всех оттяжек, обеспечивающих их невыключаемость при соответствующих ветровых и температурных воздействиях. Также подобная многосвязная схема приводит к трудоемкости регулирования усилий в ее элементах как на стадии возведения, так и при эксплуатации для обеспечения вертикальности и прямолинейности ствола.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности мачтовых сооружений и получении более высокого уровня технического результата.
Технический результат заключается в
- снижении материалоемкости;
- повышении степени унификации элементов ствола;
- уменьшении провисания оттяжек;
- снижении трудоемкости (упрощении) регулирования усилий в оттяжках для обеспечения их невыключаемости, а также вертикальности и прямолинейности ствола, как на стадии возведения, так и при эксплуатации.
Общим техническим результатом является повышение жесткости и несущей способности всей системы, т.е. мачтового сооружения.
Технический результат достигается тем, что
- в плоскости тяжей каждой комбинированной оттяжки имеется лишь один оттяжной пояс, соединенный со стволом непосредственно гибкими тяжами, располагаются поярусно по треугольной схеме;
- оттяжные пояса мачтового сооружения снабжены натяжными устройствами, позволяющими регулировать положение ствола и усилия натяжения элементов комбинированных оттяжек;
- каждый оттяжной пояс, очертание которого является ломаной линией с точками излома, принадлежащими кривой второго порядка (например, параболе), своим верхним концом закреплен к стволу в его верхней части, а нижним - к собственному анкерному фундаменту через натяжное устройство.
Полезная модель поясняется чертежами, которые не охватывают и не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:
На фиг. 1 представлен общий вид мачтового сооружения с тремя комбинированными оттяжками и треугольной схемой размещения тяжей.
На фиг. 2 - поперечный разрез 1-1 на фиг. 1.
На фиг. 3 изображен общий вид мачтового сооружения с четырьмя комбинированными оттяжками.
На фиг. 4 - поперечный разрез 2-2 на фиг. 3.
Комбинированных оттяжек, удерживающих вертикальный ствол 5, должно быть не менее трех, а располагаться они должны радиально по отношению к стволу с постоянным угловым шагом.
Каждая комбинированная оттяжка, удерживающая вертикальный ствол 5 мачтового сооружения, состоит из гибкого оттяжного пояса 1, очертание которого является ломаной линией, и гибких тяжей 2, поярусно соединяющих оттяжной пояс в точках излома с вертикальным стволом. Верхний конец оттяжного пояса закреплен непосредственно к стволу 5 в его верхней части, а нижний - к анкерному фундаменту 3 через натяжное устройство 4. Точки излома оттяжного пояса 1 принадлежат кривой линии второго порядка, например параболе. Гибкие тяжи 2 крепятся к стволу 5 и оттяжному поясу 1 с постоянным или переменным шагом по вертикали и размещаются по треугольной схеме. Вертикальный ствол 5 мачтового сооружения опирается на собственный фундамент 6 и может быть как сплошным, так и сквозным.
Предлагаемая конструкция комбинированных оттяжек может применяться не только при проектировании мачтовых сооружений, но и для повышения несущей способности существующих вертикальных несущих конструкций систем связи, а также для усиления стволов дымовых труб.
После монтажа мачтового сооружения в оттяжных поясах 1 с помощью натяжных устройств 4 создаются растягивающие усилия, вызывающие растяжения гибких тяжей 2 и сжимающее усилие в вертикальном стволе 5, постоянное вдоль всей его длины.
Закрепление на вертикальном стволе 5 гибких тяжей 2 с достаточно частым шагом, выбранным в зависимости от размеров сооружения и ветровых нагрузок, обеспечивает:
- совместную работу вертикального ствола 5 с оттяжными поясами 1 и гибкими тяжами 2;
- ограничение кинематических перемещений оттяжных поясов 1 как в горизонтальных, так и в вертикальных направлениях;
- устойчивость вертикального ствола 5 на участках между точками крепления гибких тяжей 2;
- повышение в целом жесткости всей системы.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
При горизонтальном воздействии ветровой нагрузки на вертикальный ствол 5 растягивающие усилия в оттяжном поясе 1 и гибких тяжах 2 с наветренной стороны увеличиваются, что создает приложение к стволу поперечных сил, обратного по отношению к ветру направления и обеспечивает устойчивость сооружения.
После создания в оттяжных поясах 1 предварительных натяжений, равных усилиям от ветрового воздействия, в процессе эксплуатации растянутые участки оттяжного пояса 1 между точками его излома и гибкие тяжи 2 с наветренной стороны получают дополнительное растяжение, а с подветренной стороны - разгружаются, то есть, будучи предварительно растянутыми, работают на сжатие. Вертикальный ствол 5 при этом не испытывает дополнительного сжимающего усилия и лишь воспринимает изгибающие моменты, которые гасятся системой закрепленных на нем с достаточно частым шагом гибких тяжей 2, соединенных с оттяжными поясами 1.
Предлагаемая конструкция мачтового сооружения по сравнению с известными решениями позволяет:
- исключить провисание прямолинейных участков в силу их незначительной протяженности, что значительно повышает устойчивость;
- упростить включение в работу оттяжных поясов и гибких тяжей в сравнении с многоярусными схемами прямолинейных оттяжек;
- повысить жесткость мачтового сооружения, в том числе при колебаниях;
- уменьшить площадь застройки и повысить архитектурную выразительность.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Соколов А.Г. Металлические конструкции антенных устройств. - М.: Стройиздат, 1971, стр. 20, рис. 22.
2. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 3. Стальные сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование, усиление и испытание конструкций зданий и сооружений. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) - М.: изд-во АСВ, 1999, стр. 25-26, рис. 1.19.
3. Авторское свидетельство SU 937692 А, Е04Н 12/08. Мачта. / Н.П. Мельников, Е.П. Морозов, О.Н. Царапкин; заявитель Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций «ЦНИИпроектстальконструкция», №3000208/29-33; заявл. 04.11.80, опубл. 28.06.82.