Проектирование вышек связи, ветрогенераторных установок, метеорологических станций и другого оборудования предусматривает обязательное определение целого ряда технических характеристик. Расчет устойчивости мачт — обязательная процедура, без которой сооружение не получится подобрать правильно и смонтировать с учетом требований безопасности. Для этого могут использоваться различные способы, которые следует изучить подробнее.

Основные методики

Чтобы определить требуемые показатели, можно использовать несколько способов. Наиболее распространенные варианты:

1. Линейный. Показатель вычисляют, исходя из веса ствола с оттяжками, статической ветровой нагрузки и горизонтальной нагрузки, создаваемой при функционировании оборудования. В методике может использоваться параметр направления ветра между оттяжками или вдоль одной из них.
2. Нелинейный. Этот способ подразумевает, что при расчете показателя проектировщик учитывает несколько направлений ветра, создающих потенциально высокий риск обрушения или перекоса, определяет зоны наибольшего воздействия на мачту. Отдельные фрагменты конструкции могут пострадать от спада интенсивности ветра на разных высотах. В этом случае при разработке системы оттяжек применяют нелинейные элементы.
3. Динамический. Для определения устойчивости учитывают пульсационную составляющую, импульсные нагрузки, влияние сейсмических факторов, инерционный момент. Их вычисление проводится в виде отдельных динамических задач, в рамках которых проектировщик уделяет внимание опасным направлениям ветрового воздействия.
4. Расчет ствола опоры. Эта процедура проводится отдельно, для вычисления применяют линеаризованный метод с поиском запаса надежности или нелинейную схему с прибавлением того же коэффициента к прикладываемым нагрузкам.

Примеры расчетов

Для наглядности можно рассмотреть особенности вычисления устойчивости мачты связи на оттяжках, установленной в Перми. Характеристики сооружения:

• высота — 22 м;
• структура ствола — секционная, материал — сталь, длина каждого колена — 200 см, форма — треугольник;
• пояса сегментов — труба с внутренним сечением 42 мм, толщиной стенок 3,5 мм;
• распорные элементы — металлический уголок 32х4;
• решетка круговая;
• соединение стыков — фланцевое, крепление сегментов и балок на болтах 12 мм;
• класс прочности — 5,8;
• количество ярусов фиксации оттяжек — 2;
• материал оттяжек — 9,6-миллиметровый стальной канат.

Согласно расчетам, запас устойчивости имеет коэффициент 2,51 или 2,72 по методикам SCAD и ANSYS соответственно.

Факторы, влияющие на устойчивость конструкции

Этот параметр зависит от целого ряда важных моментов, которые должны учитываться уже на этапе проектирования.

Конструктивные особенности. К ним относят высоту всего сооружения и отдельных элементов, прочность выбранной марки стали, характеристики крепежа, число, тип оттяжек, другие нюансы.

Сторонние факторы. Климатические особенности конкретной местности, геологический состав грунта, уровень подземных вод, структура рельефа — все это оказывает влияние на надежность установки, требует внимания при расчетах.

Эксплуатационные моменты. Например, в случае сооружения для ветрогенератора динамическая нагрузка увеличивается из-за работы подвижных частей системы, требуя большего запаса устойчивости.

Компания «Мачты.ру» предлагает богатый выбор готовых мачт, а также полный перечень сопутствующих услуг:

• проектирование,
• доставку,
• сборку,
• комплексный монтаж.

Вывод

Выполнять необходимые расчеты нужно для того, чтобы свести к минимуму риски, связанные с воздействием различных факторов и нагрузкой от установленного на опору оборудования. Опытные проектировщики вычислят коэффициенты для любого проекта, будь то основание под автономную станцию энергоснабжения, вышка связи или исследовательский объект.