CC BY
186
УДК 621.396.67:624-97.004.18
Воронежский государственный архитектурно - строительный университет Канд. тех. наук, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций С.Н. Золотухин;
Магистрант кафедры железобетонных и каменных конструкций Е.Ю. Калашникова Россия, г. Воронеж, тел. 8(473)271-59-18 e-mail: ust@vgasu.vrn.ru
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering
Cand.Sci.Tech., senior lecturer of reinforced concrete and stone constructions faculty S.N. Zolotuhin;
Master of reinforced concrete and stone constructions facultyE.Yu. Kalashnikova Russia, Voronezh, tel. 8(473)271-59-18 e-mail: ust@vgasu.vrn.ru
С.Н. Золотухин, Е.Ю. Калашникова
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНОЙ ФОРМЫ АНТЕННЫХ ОПОР РАДИОРЕЛЕЙНОЙ СВЯЗИ
Статья посвящена вопросам ресурсосбережения при строительстве башен сотовой связи сети «Вотек Мобайл». Произведен анализ конструктивной формы антенных опор, рассмотрены вопросы, связанные с проектированием башен, а также проанализированы группы башенных опор по конструктивному решению стволов, количеству граней, типу решетки. На основании изложенного анализа существующей методики проектирования конструкций опор башенного типа отдано предпочтение трехгранным трубчатым башням с крестовой решеткой.
Ключевые слова: антенная опора, башня, мачты, решетчатые и сплошные опоры, профили, трубчатое и уголковое сечение, грани, решетка, оптимизация.
S.N. Zolotuhin E.Yu. Kalashnikova
THE ANALYSIS OF THE CONSTRUCTIVE FORM OF ANTENNA SUPPORT OF RADIO RELAY COMMUNICATION
Article is devoted questions of savings of resources at building of towers of cellular communication of a network «Votek Mobajl». The analysis of the constructive form of antenna support is made, the questions connected with designing of towers are considered, and also groups of tower support under the constructive decision of trunks, quantity of sides, lattice type are analysed. On the basis of the stated analysis of an existing technique of designing of designs of support of tower type the preference is given to trihedral tubular towers with a crosswise lattice.
Keywords: Antenna support, tower, masts, trellised and continuous support, profiles, tubular and angular section, sides, a lattice, optimization.
Развитие мобильной связи «Вотек Мобайл» в Воронежской области и в целом по России происходит ускоренными темпами, что требует в кратчайшие сроки создания большого количества радиорелейных опор. Значительные резервы в решении этой задачи заложены в совершенствовании строительных конструкций антенных опор и фундаментов на основе оптимального проектирования с учетом требований экономичности, ресурсо-эффективности, технологичности и эксплуатации.
В новых условиях рыночной экономики конструкции должны обладать низкой стоимостью, гарантированным качеством, изготавливаться в кратчайшие сроки и направлены на сохранение конкурентоспособности национальной продукции на мировом рынке. Поэтому для решения поставленных задач был произведен анализ конструктивных форм антенных опор радиорелейной связи, применяемых в сети ЗАО «Вотек Мобайл».
В зависимости от статической схемы все высотные сооружения подразделяются на две группы — башни и мачты [1]. Башни надежнее в эксплуатации, занимают меньшую по сравнению с мачтами площадь застройки, но обладают большей металлоемкостью. В условиях городской застройки, где остро стоит вопрос об ограничении площади застройки, предпочтение отдают башням. На рис. 1 представлено типовое решение антенной опоры радиорелейной связи сети ЗАО «Вотек Мобайл» [2, 3].
В настоящее время башни занимают 85-90% от объёма, остальную долю составляют мачты, которые устанавливаются на земле и на крышах зданий различного назначения.
Башенные опоры разделяются на следующие группы
по:
1. Конструктивному решению стволов.
2. Количеству граней.
3. Типу решетки.
По конструктивному решению стволов опоры разделяются на решетчатые и сплошные. Решетчатые опоры, используемые ЗАО «Вотек Мобайл» в зависимости от применяемого сортамента профилей для элементов могут быть разбиты на две подгруппы:
а) из хорошо обтекаемых профилей, выполняемые из трубчатых и сплошных круглых стержней, обладающих наименьшими коэффициентами обтекания (рис. 2);
б) выполняемые из уголков (рис. 3), швеллеров и прочих профилей, имеющих большие коэффициенты обтекания.
В зависимости от формы ствола в плане — на треугольные, квадратные, шестиугольные и т. д.
Трубчатые профили по сравнению с уголковыми имеют высокие аэродинамические характеристики, обладают равноустойчивостью и хорошо работают в агрессивных средах. Однако узлы таких опорных конструкций имеют сложную конструкцию и требуют применения специальных марок сталей для фланцевых соединений.
По количеству граней — трех-, четырех- и многогранные; по конфигурации — без переломов граней по высоте и с переломами граней; по схеме решетки — с треугольной, ромбической, крестовой и другими решетками.
Наибольшее распространение имеют четырехгранные и трехгранные конструкции. Наиболее экономичной конструкцией является трехгранная башня, так как вес четырехгранной башни больше на 10-15%.
Рис. 1. Общий вид типовой антенной опоры «Рамболь» сети «Вотек Мобайл»
Рис. 2. Общий вид решетчатой башни круглого сечения «Рамболь» сети «Вотек Мобайл»
Рис. 3. Общий вид решетчатой башни уголкового сечения «Энергомаш» сети «Вотек Мобайл»
Однако разница в стоимости этих башен будет больше из-за увеличения количества стержней и, следовательно, повышения трудоемкости и монтажа.
Трехгранные конструкции более податливы при кручении, чем четырехгранные, поэтому чаще применяются в качестве опоры направленных ультракоротковолновых антенн. Трехгранные башни менее металлоемки, не требуют устройства диафрагм для обеспечения неизменяемости контура, менее чувствительны к осадкам фундаментов, имеют меньшее число сборочных элементов, но, вместе с тем, им присущи существенные недостатки. Расположение граней в плане под углом 60° не позволяет применять для поясов обычные уголки и крестовые сечения из них, усложняются узлы сопряжения элементов. При взгляде на такую башню сбоку параллельно одной из граней она кажется асимметричной, а вблизи — "падающей", что делает ее непривлекательной с эстетической точки зрения.
Многогранные башни уступают четырехгранным по конструктивным и технологическим показателям, по расходу стали они могут оказаться более экономичными лишь при высоте более 150 метров. Их применяют исключительно редко, главным образом в уникальных конструкциях, исходя из архитектурных соображений.
Призматические башни (рис. 4, а) применяют при небольшой высоте, например, в осветительных вышках и водонапорных башнях. В этих условиях несоответствие между очертанием башни и эпюрой изгибающих моментов от вет-
Рис. 4. Силуэты башен
ровой нагрузки не существенно сказывается на повышении металлоемкости конструкций, а изготовление и монтаж призматических башен значительно проще, особенно при габаритных размерах, допускающих перевозку укрупненных отправочных марок.
Пирамидальные башни (рис. 4, б) частично сохраняют технологические преимущества призматических и имеют более удачные показатели по распределению усилий, однако малая повторяемость элементов приводит к большому количеству типоразмеров элементов.
Башни с переломами граней по высоте (рис. 1,5) состоят из призматической и пирамидальных частей. С помощью переломов граней обеспечивается соответствие между конфигурацией башни и эпюрой изгибающих моментов от действия ветровой нагрузки, а также повышается архитектурная выразительность сооружения. Вместе с тем узлы сопряжения поясов в местах их перелома сложны по конструкции и трудоемки в изготовлении. Обычно предусматривают 1-2 перелома. В телевизионных башнях изменение сечения по высоте достигается не только за счет переломов поясов, но и путем использования двух призматических частей разных размеров.
Тип решетки зависит от геометрической формы поясов, так как их жесткость определяет величину допустимого размера панелей [1, 4]. Простая треугольная решетка (рис. 1) работает только на поперечную силу. При установке распорок (рис. 5,б; призматическая часть) уменьшение расчетной длины поясов приводят к их изгибу. Аналогичное явление наблюдается при ромбической решетке (рис. 5, а). В крестовой решетке (рис. 5,в) раздвижку ветвей сдерживают распорки, непосредственно связанные с раскосами, поэтому эффект появления дополнительных напряжений здесь проявляется наиболее сильно, но изгиб вет-
6880
вей не возникает, дополнительные напряжения разгружают пояса, сжимают раскосы и растягивают распорки. При крестово-
ромбической решетке также будут разгружаться пояса, растягиваться распорки и сжиматься раскосы, но появится изгиб поясов, правда, весьма малый, так как раздвижке ветвей будут препятствовать в основном распорки. Незначительный изгиб ветвей и распорок наблюдается при полураскосной решетке (рис. 5,б; пирамидальная часть).
Учитывая указанные выше особенности работы различных схем решеток, выбор того или иного типа производится исходя из габаритных размеров сооружения, конкретных условий эксплуатации, изготовления и монтажа. Треугольная решетка с совмещенными узлами нерациональна, посколь-
7500
а) б) в)
Рис. 5. Общие виды типовых антенных опор сети «Вотек Мобайл»: а) «Белмет»; б) «ТВСвязь»; в) «Энергомаш»
ку гибкость поясов (при применении постоянного профиля в сечениях данной панели) различна и может применяться лишь в случаях, когда необходима организация в гранях определенно ориентированных проемов.
Проанализировав основные типы конфигурации (силуэтов) и схемы решеток башен предпочтение отдается трехгранной башне с одним переломом граней по высоте и крестовой решеткой, так как она лучше других воспринимает усилия от ветровых нагрузок, а также обеспечивает наибольшую жесткость конструкции и поэтому в настоящее время является наиболее распространенной в изучении такого класса конструкций. Как показывает практика, 70% антенных опор сети сотовой связи «Вотек Мобайл» проектируется с крестовой решеткой и шпренгелями.
Библиографический список
1. Металлические конструкции. Специальные конструкции и сооружения /под. ред.
В. Горева. — М.: Высш. шк., 1999. — 544 с.
2. Патент на полезную модель №37749.
3. Рабочий проект. Башня «RAMBOLL» Н=71,6м. Серия С0407-71,6. ЗАО «РАМБОЛЬ». Санкт-Петербург, 2007 г.
4. Металлические конструкции. Справочник проектировщика /под общ. ред. В. В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им Н.П. Мельникова). — М.: Изд-во АСВ,
1998.
5. Рабочий проект. Башня радиосвязи высотой Н=70м. Шифр СТ70-Т7. ООО «Белмет», 2010 г.
6. Рабочий проект. Башня сотовой связи высотой Н=72м. Инженерный центр «ЭНЕРГОМАШ». Белгород, 2007 г.
7. Конструкции металлические. Башня связи высотой Н=70м сети ЗАО «Вотек Мобайл» 1615/09-01-КМ. ЗАО СМФ «ТВСвязь». Пенза, 2009 г.
References
1. Metal designs. Special designs and constructions/ under edition V. Goreva. — М.: higher school, 1999. — 544 р.
2. The patent for useful model №37749.
3. The equipment design. A tower «RAMBOLL» Н=71,6м. Series С0407-71,6. Company "RAMBOLL". St.-Petersburg, 2007.
4. Metal designs. A directory of the designer / under edition V.V. Kuznetsova. — М: Publishing house ASV, 1998.
5. The equipment design. A tower of a radio communication in height Н=70м. Code number СТ70-Т7. "Belmet", 2010.
6. The equipment design. A tower of cellular communication in height Н=72м. Engineering center "ENER-GOMASH". Belgorod, 2007.
7. Designs metal. A tower of communication in height Н=70м of a network of Company «Votek Mobajl» 1615/09-01-КМ. Company "ТВСвязь". Penza, 2009.
