Введение (стр. 3 )

Секция	Сечение	l, м	N, кгс	μ (в плоскости грани)	lef, м (в плоскости грани)	lef, м (из плоскости грани)	А, см2	W, см2	ix=iy, см	λ(из плоскости грани)		e, см	m	η	mef	ϕe	кгс/см2	λ(в плоскости грани)	ϕx	кгс/см2	Ry, кгс/см2	γc
С6	Распорка □50х4	3.120	247	1	3.120	3.120	7.08	9.82	1.86	168	6.74	2.5	1.80	1.10	1.98	0.143	244	168	0.164	213	3400	1
С3	Распорка □50х4	2.590	458	1	2.590	2.590	7.08	9.82	1.86	139	5.6	2.5	1.80	1.10	1.98	0.181	357	139	0.234	276	3400	1
С2	Распорка □40х4	2.500	345	1	2.500	2.500	5.48	5.79	1.45	172	6.93	2	1.89	1.10	2.08	0.136	463	172	0.157	401	3400	1
Распорка □40х4	1.805	535	1	1.805	1.805	5.48	5.79	1.45	124	5	2	1.89	1.10	2.08	0.202	483	124	0.291	335	3400	1
Распорка □40х4	1.555	890	1	1.555	1.555	5.48	5.79	1.45	107	4.31	2	1.89	1.12	2.12	0.234	694	107	0.385	422	3400	1
С1	Распорка □40х4	1.500	567	1	1.500	1.500	5.48	5.79	1.45	103	4.16	2	1.89	1.13	2.13	0.241	429	103	0.413	251	3400	1
Раскос □40х4	1.560	1189	1	1.560	1.560	5.48	5.79	1.45	108	4.32	2	1.89	1.12	2.12	0.242	897	108	0.379	572	3400	1

2.4.1.  Вывод по результатам поверочного расчёта

Как видно из таблиц 7-9 нормальные напряжения ни в одном элементе башни не превысили расчётного сопротивления стали 09Г2С. При этом мы видим значительный запас прочности по нормальным напряжениям (по поясам около 68%, по элементам решётки около 89%). Такой запас не стоит считать неоправданным перерасходом материала, так как антенные опоры в процессе эксплуатации «набирают» технологическую нагрузку из-за увеличивающихся потребностей сотовых или телевизионных операторов, размещающих своё оборудование на антенных опорах.

В связи с этим в ходе оптимизации башни необходимо примерно сохранить существующий запас прочности.

Так как запасы прочности в элементах решётки очень большие (по факту элементы решётки подобраны по гибкости), то в дальнейших расчётах будем уделять пристальное внимание только поясам антенных опор.

3.  Сравнение трёхгранной и четырёхгранной башни

На первом этапе оптимизации необходимо понять: является ли трёхгранная башня более выгодной с точки зрения расхода металла или нет.

Для того, чтобы ответить на заданный вопрос сравним существующую конструкцию с четырёхгранной башней с таким же очертанием (грани трёхгранной башни по всей высоте равны граням четрёхгранной башни), но при этом изменим сечением поясов.

Но прежде чем это сделать, объясним, почему очертание башни остаётся неизменным. Очертанием башни напрямую зависит от её размеров в основании. Размеры основания башни напрямую зависят от момента, который передаётся на фундаменты башни, соответственно любое изменение размеров основания башни повлечёт за собой и изменения в фундаментах. А поскольку целью работы является именно оптимизация металлоконструкций башни, то очертания башни оставляем без изменений.

3.1. Определение сечения поясов четырёхгранной башни

Поскольку необходимо сохранить заданный уровень напряжений, то запишем:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

В формулах 1-5 индекс «сущ» относится к трёхгранной башне, индекс «нов» к четырёхгранной.

Для того чтобы определить Анов необходимо определить соотношения и.

Начнём с соотношения.

Рассмотрим башню, как консольный стержень, заделанный в фундамент(рисунок 3).

Момент в любом сечении стержня будет распределяться между сжатыми и растянутыми поясами башни:

(6)

(7)

Так как башня четырехгранная должна быть равнопрочной трёхгранной башне, то приравняем (6) и (7):

(8)

(9)

Таким образом выражение (5) приобретает следующий вид;

(10)

По своей сути отношение в функции (10) является аргументом, и поскольку искомое сечение меньше исходного, то данное отношение строго больше 1 (так как с ростом гибкости коэффициент продольного изгиба уменьшается). Поскольку мы заинтересованы в поиске минимального сечения зададимся отношением.

Таким образом выражение (10) приобретает вид:

(11)

На основании выражения (11) произведём оптимизацию поясов опоры, при этом не стоит забывать о предельной гибкости сжатых поясов – 120. Результаты оптимизации представим в таблице 10.

Таблица 10: Подбор поясов четырёхгранной башни

Секция	Сечение существующее	Асущ, см2	Анов см2	Сечение новое	Анов см2	l, м	iнов, см	λ
С1	Æ89´6	15.6	11.446	Æ68´6	11.7	2.000	2.189	91.38
С2	Æ114´6	20.3	14.894	Æ83´7	15.2	2.500	2.436	102.60
С3	Æ159´6	28.8	21.1	Æ114´7	23.5	3.340	3.777	88.43
С4	Æ168´6.5	33	24.128	Æ121´7	25.1	3.340	4.024	83.00
С5	Æ194´8	46.7	34.201	Æ133´9	35	5.008	4.377	114.40
С6	Æ194´10	57.8	42.292	Æ140´11	44.6	5.008	4.554	110.00

Далее произведём пересчёт постоянной(собственный вес) и временной(ветровой) нагрузки.

Пересчёт ветровой нагрузки произведём, как и ранее, в табличной форме (таблица 11).

3.2. Поверочный расчет четырёхгранной башни

Расчёт башни выполнен в вычислительном комплексе «Лира 9.6» с учётом динамического действия пульсаций ветровой нагрузки.

В результате расчёта на динамическое действие масс конструкций и статического давления ветра получены значения частот собственных колебаний. Так как f5 = 4,10Гц больше предельного значения fl = 3,4Гц, в расчётах учитываются 4 формы собственных колебаний.

Максимальное линейное перемещение верхнего узла ствола башни на высоте 60м (от нормативных нагрузок) составляет 0,265м, что соответствует высоты сооружения.

Получены расчётные усилия в элементах опоры, с учётом наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок. Усилия представлены в таблице 12.

Таблица 12: Усилия в поясах опоры четырёхгранной башни

Секция	Элементы	Сжатие, тс	Растяжение, тс
С6	Пояса (низ, верх)	20,006	17,123	14,110	12,255
С5	Пояса	15,659		13,172
С4	Пояса	11,932		9,228
С3	Пояса	8,660		7,544
С2	Пояса	6,798		5,514
С1	Пояса	5,016		4,353

Даллее произведём расчёт устойчивости сжатых поясов башни. Расчёт представим в таблице 13.