Расчет фундамента опоры связи

Обновлено: 01.05.2024

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ МАЧТА / METAL MAST / ДИНАМИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА / DYNAMIC LOAD / КОЛЕБАНИЯ ЗДАНИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ / VIBRATIONS OF BUILDINGS AND THEIR ELEMENTS / ЧИСЛЕННЫЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ / NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS / ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / DYNAMIC CHARACTERISTICS

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Бахтин Вадим Федорович, Черников Игорь Юрьевич, Локтев Алексей Алексеевич

В условиях городской застройки важной задачей при обеспечении жителей беспроводной связью является установка мачт и вышек для размещения антенн передающего оборудования. Учитывая плотность застройки и наличие многоэтажных жилых и административных зданий, данные конструкции могут размещаться на уже существующих сооружениях и зданиях. При этом появляется задача расчета на различного вида нагрузку, как самой металлической мачты , так и перекрытия здания, на которое она устанавливается. Данная задача является очень важной, так как в первоначальном проекте здания воздействие дополнительной статической и динамической нагрузки на плиты перекрытия и другие несущие конструкции не учитывалось. В качестве методов решения использованы численные и аналитические методы , расчет мачты сотовой системы связи проведен в программном комплексе численно, а расчет плиты выполнен по комбинированной схеме. В результате сделаны выводы о возможности установки высотных мачт на существующие сооружения в различных условиях воздействия ветровой и гололедной нагрузки.

ANALYSIS OF THE DYNAMIC LOAD APPLIED TO A CELLULAR COMMUNICATION MAST AND A CEILING PANEL ON WHICH IT RESTS

Installation of antenna masts and towers that have cellular signal transmission equipment mounted represents a relevant problem in the urban development. Given its density, as well as the multiplicity of multistory residential and offi ce buildings, masts can be mounted onto existing buildings and structures. For this purpose, the analysis of a metal mast itself and a ceiling panel on which it is to rest should be performed in respect of different types of loading. This task is of utmost importance, since original designs of buildings fail to take account of any supplementary static or dynamic loads. Numerical and analytical methods are used for the purpose of the analysis. The analysis of cellular signal transmission masts is performed numerically with the help of a software programme, while the calculation of the ceiling panel is performed on the basis of a combined scheme. As a result, the authors demonstrate the safety of installation of high-altitude masts onto existing structures exposed to varying loads, including wind and ice loads.

Текст научной работы на тему «Расчет на динамическое воздействие мачты сотовой системы связи и плиты перекрытия, на которую она опирается»

В.Ф. Бахтин, И.Ю. Черников, А.А. Локтев*

ООО «Эксперт», *ФГБОУ ВПО «МГСУ»

РАСЧЕТ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МАЧТЫ СОТОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ И ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ, НА КОТОРУЮ ОНА ОПИРАЕТСЯ

В условиях городской застройки важной задачей при обеспечении жителей беспроводной связью является установка мачт и вышек для размещения антенн передающего оборудования. Учитывая плотность застройки и наличие многоэтажных жилых и административных зданий, данные конструкции могут размещаться на уже существующих сооружениях и зданиях. При этом появляется задача расчета на различного вида нагрузку, как самой металлической мачты, так и перекрытия здания, на которое она устанавливается. Данная задача является очень важной, так как в первоначальном проекте здания воздействие дополнительной статической и динамической нагрузки на плиты перекрытия и другие несущие конструкции не учитывалось. В качестве методов решения использованы численные и аналитические методы, расчет мачты сотовой системы связи проведен в программном комплексе численно, а расчет плиты выполнен по комбинированной схеме. В результате сделаны выводы о возможности установки высотных мачт на существующие сооружения в различных условиях воздействия ветровой и гололедной нагрузки.

Ключевые слова: металлическая мачта, динамическая нагрузка, колебания зданий и их элементов, численные и аналитические методы, динамические характеристики.

В современных условиях развития беспроводных технологий передачи информации на большие расстояния, в т.ч. систем сотовой связи, особое значение приобретает вопрос установки высотных мачт для расположения на них передающего антенно-фидерного оборудования. В городской застройке для установки такого оборудования часто используются высотные доминанты в виде жилых, общественных или административных зданий, дымовые трубы, вышки радио- и телевещания. При этом понятным фактом является необходимость установки базовых станций на существенной высоте над уровнем земли для покрытия большей территории в зоне прямой видимости, также согласно нормативно-правовым документам [1—4] оборудование может устанавливаться при выполнении определенных требований, так, например, антенны базовых станций должны размещаться таким образом, чтобы суммарная плотность потока мощности излучения, создаваемая в местах пребывания людей, профессионально не связанных с облучением, не превышала предельно допустимых величин [2]. В силу этих двух причин для крепления оборудования систем связи необходимо установить мачту на конструкциях перекрытия, которая может достигать в высоту 40 м. При этом на конструкцию мачты, антенное оборудование и сопутствующие кабели возможно действие дополнительной нагрузки, помимо собственного веса, такой как ветровая, гололедная и эксплуатационная. Эта нагрузка будет приводиться к реакциям опор мачты и ее оттяжек, которые установлены на перекрытиях, первоначально не рассчитываемых на эти виды воздействия. Важным является вопрос обследования несущих и ограждающих конструкций существующих зданий с последующим исследованием возможности установки металлических мачт и антенн. Данная работа посвящена расчету мачты системы сотовой связи, которая установлена на перекрытии административного здания, построенного в 1980-е гг., и расчету плит перекрытия под мачтой на статическую и динамическую нагрузку.

Также в работе делается попытка проработки отдельных этапов расчета существующих конструкций с учетом крепления к ним дополнительных элементов, например, элементов систем беспроводной связи, систем кондиционирования воздуха, стоек для подвески кабелей между отдельными строениями и т.д. Отдельные расчетные модули в будущем планируется интегрировать в обобщенный алгоритм исследования существующих сооружений на предмет их последующей модернизации и установки дополнительного оборудования и конструкций. Предлагается использовать для решения поставленной задачи комплексный подход, который предполагает проведение обследования уже существующих конструкций здания или сооружения с учетом обнаруженных дефектов и ослаблений первоначальной расчетной схемы; расчет вновь монтируемой конструкции на все виды возможных нагрузок и их сочетаний; расчет конструкций существующего сооружения на новую нагрузку, появляющуюся из-за крепления новых элементов; формирование заключения о возможности или невозможности установки рассматриваемого оборудования, причем во втором случае необходимо сделать конкретные рекомендации по реконструкции сооружения и усилению отдельных его элементов, после чего дополнительное оборудование может быть установлено.

Указанная методика в работе реализуется на примере четырехэтажного каркасного здания с размерами в плане в осях 30*30 м. Возвышающаяся часть здания (технический этаж) высотой 2,1 м имеет размеры в плане в осях 18*24 м. Высота нижней части здания до верха парапета составляет 16,5 м. Сетка колонн в плане составляет 6*6 м, колонны имеют поперечное сечение 400*400 мм. Крыша здания плоская.

На описанное здание предполагается установка трехгранной призматической металлической мачты высотой 35 м с раскосной решеткой. Длина грани мачты в плане 0,9 м. Мачта состоит из шести секций длиной 5 ми одной секции длиной 3,125 м, соединяющихся между собой с помощью накладок и болтов. Пояса башни по всей высоте выполнены из алюминиевого профиля. Раскосы запроектированы из круглой алюминиевой трубы диаметром 35 мм и толщиной стенки 2,5 мм. Пояса башни опираются на опорную плиту, выполненную из листовой стали.

Мачта будет поддерживаться в вертикальном положении двенадцатью вантовы-ми оттяжками, расположенными в три яруса на отметках +15,000, +25,000 и +31,875 м. В плане угол между оттяжками равен 90°. Оттяжки выполнены из каната одинарной свивки диаметром 9,8 мм согласно [5]. В нижней части вантовых оттяжек имеются натяжные винтовые устройства. Оттяжки будут крепиться с помощью фасонок. Верх колонн здания (на высоту парапета) выполнен из колонного двутавра. Пример такой конструкции после монтажа приведен на рис. 1.

На отм. +25,500 и +33,125 м проектируется к установке антенно-фидерное оборудование сотовой связи, вес которого, вместе с конструкциями крепления и дополнительным оборудованием, не превышает 500 кг, ветровая нагрузка не превышает 480 кг.

Для оценки технического состояния строительных конструкций здания необходимо провести визуальный и инструментальный контроль в соответствии с требованиями нормативной и справочной документации. В данной работе предполагается, что несущие элементы здания находятся в удовлетворительном состоянии, дефекты и повреждения, существенно снижающие несущую способность элементов, отсутствуют.

Расчет мачты начинается с определения расчетных нагрузок на нее в соответствии с [6], учитывались собственный вес мачты, ветровая статическая нагрузка на мачту и антенно-фидерное оборудование, эксплуатационная нагрузка (обслуживание антенно-фидерных устройств), гололедная нагрузка, вертикальная нагрузка на антенны, полная ветровая на мачту и антенны с учетом пульсации ветра и динамики.

При расчете собственного веса конструкций учитывалась линейная плотность элементов конструкций, выполненных из алюминиевых сплавов, равная 2700 кг/м в соответствии с данными [7]. Линейная плотность пояса мачты — 6,156 кг/м, решетки — 2,851 кг/м. В соответствии с общепринятыми методиками вес элементов крепления, вспомогательных элементов мачты учитывался умножением веса несущих конструкций на строительный коэффициент, равный для рассматриваемой конструкции 1,63. Коэффициент определялся как отношение веса типовой секции, указанной в [8], к весу несущих элементов секции. Также учитывался и вес площадки для обслуживания оборудования, расположенной в верхней части мачты.

Действие ветра на башню условно приводится к поясам конструкций в соответствии с требованиями раздела 6 [6], его значения приведены в таблице. Учитывалось также ветровое давление на площадку обслуживания и проектируемые антенны. В запас прочности учитывалась фронтальная ориентация антенн к направлению ветрового потока. При определении значения нагрузок учитывался тот факт, что мачта расположена на покрытии здания и коэффициент к (табл. 6 [6]) учитывал реальную высоту мачты, т.е. от планировочной отметки здания. При расчете нагрузок на секцию мачты величина коэффициента к определялась для верхней точки секции. В работе рассматривалось два варианта приложения ветровой нагрузки к мачте (рис. 2): 1) ветер направлен на грань ствола мачты, сжатие возникает в двух оттяжках; 2) ветер направлен перпендикулярно двум оттяжкам, сжатие возникает в одной оттяжке. На рис. 2 показаны вариант приложения нагрузки с ветром, направленным вдоль грани мачты, и номера опорных узлов мачты и оттяжек, через которые нагрузка передается на несущие элементы здания.

Определение ветровой нагрузки на мачту высотой 35,0 м

Отметка, м Площадь, ограниченная контуром конструкции А/ Сумма площадей проекций Aj Аэродина-миче-ский коэф-фи-циент для i-го эле -мента Cxi Аэродина-миче-ский коэф-фи-циент Cx Коэффициент ф Коэф-фици-ент п Аэродина-миче-ский коэф- фи-циент башни Ct Коэф-фици- ент k Норма-тив-ное давление, т/м2 Расчетное давление, т/м2 Со-средо-точенная на-грузка на секцию Рас-преде-ленная нагрузка на пояс

23 4,5 1,562 1,4 0,486 0,347 0,545 0,676 1,29 0,03 0,03661 0,165 0,0110

28 4,5 1,562 1,4 0,486 0,347 0,545 0,676 1,35 0,03 0,03831 0,172 0,0115

33 4,5 1,562 1,4 0,486 0,347 0,545 0,676 1,41 0,03 0,04002 0,180 0,0120

38 4,5 1,562 1,4 0,486 0,347 0,545 0,676 1,48 0,03 0,04200 0,189 0,0126

43 4,5 1,562 1,4 0,486 0,347 0,545 0,676 1,53 0,03 0,04342 0,195 0,0130

51,125 7,312 2,558 1,4 0,490 0,350 0,54 0,679 1,61 0,03 0,04590 0,336 0,0138

52,325 2,1 0,653 1,4 0,435 0,311 0,608 0,630 1,62 0,03 0,04287 0,090 0,0250

k1 = 0,9 Примечание.

Cxi — по схеме 15 прил. 4 к СНиП 2.01.07—85*; Cx — по схеме 15 прил.

4 к СНиП 2.01.07—85*; ф — по п. 1 примечания к схеме 15 прил. 4 к СНиП 2.01.85—85*; п — по схеме 16 прил. 4 к СНиП 2.01.07—85* (по интерполяции); С — по схеме 15 прил. 4 к СНиП 2.01.85—85*; к — по табл. 6 п. 6.5 СНиП 2.01.85—85*

Расчеты, выполненные в соответствии с требованиями раздела 6 [6], выявили, что гололедная нагрузка на элементы решетки мачты равна 14,4 Н/м, а на пояса — 81,6 Па. Суммарное значение гололедной нагрузки на мачту превышает ее собственный вес в 1,55 раза, а с учетом коэффициента надежности по нагрузке 1,3 (п. 7.3 [6]) — в 2 раза.

Учитывалась нагрузка от двух человек, находящихся на площадке, расположенной в верхней части мачты, при этом учитывался максимально возможный эксцентриситет приложения указанной нагрузки относительно центра сечения мачты. Расчетная нагрузка от двух человек Р = 0,28 т, приложенная с эксцентриситетом е = 1,01 м, создает вертикальные нагрузки в поясах, указанные в схеме нагрузки при обслуживании оборудования. Нагрузка приложена наиболее невыгодным для конструкции способом, догружая наиболее загруженную ветровой нагрузкой ветвь мачты.

Расчет конструкции мачты выполнялся с применением метода конечных 163 элементов. В конечно-элементном (КЭ) Рис. 2. Ветровая статическая нагрузка на представлении мачта разбита на 351 стер- мачту и номера опорных узлов

жень, соединяемый в 166 узлах. В расчетной схеме элементы ствола мачты представлены пространственными стержнями общего вида, оттяжки — вантовыми элементами.

В качестве расчетной комбинации нагрузок в запас прочности выбиралось одновременное влияние на напряженно-деформированное состояние конструкции собственного веса конструкций, ветровой нагрузки с пульсационной составляющей, нагрузки во время обслуживания антенн, гололедной нагрузки и веса антенно-фидерного оборудования. В зависимости от направления ветра на мачту изменялась эксплуатационная нагрузка, выбираемая приложенной самым неблагоприятным образом.

В расчетной схеме все элементы ствола мачты представлены пространственными стержнями общего вида. В качестве одиночного элемента выбраны стержни с сечением из П-образного профиля (пояса), трубы и уголки (решетка). Оттяжки представлены вантовы-ми гибкими элементами из каната одиночной свивки.

При расчете элементов оттяжек необходимо выполнение следующих условий: в эксплуатационном интервале температур не должно происходить возникновения сжимающих напряжений в гибких элементах, усилия в канате не должны превосходить разрывных усилий при любом возможном сочетании нагрузочных факторов. Невыключаемость гибких канатных элементов обеспечивается созданием предварительных напряжений в канатах оттяжек, которое зависит от температуры и веса устанавливаемого оборудования. Первоначально выполнением расчетов определялись минимальные значения предварительного натяжения оттяжек, при котором в них не возникает сжимающих напряжений при любом неблагоприятном сочетании учитываемых нагрузок. Минимальные значения преднапряжения оттяжек не зависят от направления приложения ветровой нагрузки и равны для оттяжек нижнего яруса 0,06, среднего — 0,13, верхнего — 0,2 тс.

В результате расчета получены значения деформаций всех узлов расчетной схемы, а также усилия в элементах ствола мачты и в оттяжках. Максимальные перемещения возникают в узлах верхнего сечения мачты.

Максимальное значение перемещения 165,6 мм (1/200 высоты мачты) при ветре, направленном перпендикулярно двум оттяжкам, возникновение сжатия возможно в одной оттяжке. Максимальное значение перемещения не превышает предельно допустимого значения 1/100 высоты по п. 16.8 [9]. Коэффициент запаса устойчивости системы при ветре, направленном на грань ствола мачты, равен 7,4, при ветре, направленном перпендикулярно двум оттяжкам, — 3,7. Коэффициент запаса устойчивости не превышает значения 1,3, определенного п. 16.13 [9]. Максимальное значение усилия в оттяжке от комбинации загружений равно 2,1 тс и не превосходит расчетного сопротивления каната, определяемого в соответствии с п. 3.9 [4] по разрывному усилию каната. Разрывное усилие каната 0 9,8 мм [5] равно 7,23 т. Расчетное усилие 7,23/1,6 = 4,52 т. Понижение температуры с разностью 90 °С (максимально возможный температурный градиент для средней полосы России) создает дополнительные напряжения в оттяжках величиной 2,47 тс, но все равно суммарное значение напряжений при этом не превосходит разрывных усилий. Минимальные усилия в оттяжках положительны и равны 0,01 тс, т.е. провисание оттяжек не будет происходить ни при какой комбинации нагрузок. Распределения усилий в элементах мачты в зависимости от действия ветровой нагрузки приведены на рис. 3.

Конструкция мачты крепится на колонне несущего каркаса здания, а оттяжки могут крепиться к плитам перекрытия, которые и нужно рассчитать на действие динамического воздействия от узлов крепления мачты. Поскольку плиты перекрытия выполнены из железобетона, армированного по прямоугольной схеме, то для их моделирования могут использоваться волновые уравнения, описывающие динамическое поведение упругой ортотропной пластинки [10] и учитывающие инерцию вращения поперечных сечений и деформацию поперечного сдвига:

Добрый день!
Считаем существующие башни связи. Имеем башню, жестко опираемую на раму из двутавра. Рама из двутавра жестко связана с ж/б плитами. Плиты с пригрузами просто лежат на земле. Исторически сложилось, что расчет этого "фундамента" мы проводим только на опрокидывание, банально проводя ось опрокидывания по крайней грани фундамента. Задаемся неравенством Mуд > Мопр. К удерживающим относим вес рамы, плит, пригрузов и башни и умножаем на плечо. К опрокидывающим относим отрывающие нагрузки в двух ногах башни и умножаем на плечо. Знаю, что есть расчет фундамента еще и на отрыв по СП 22 п. 5.6.27 (через нахождение формы эпюры по формуле +/-(M/W)+(N/A)+/-(Q*h/W)), но поглядывая на десятки расчетов других контор я понял, что остальные считают только на опрокидывание. Возник вопрос:

1. В скаде существует заданная стандартная комбинация от массы башни и пульса (L1+L2+L4) (см скрины), а также еще одна (L4, LS+SD)(см скрины), от которой реакции в опорах больше, чем в первой комбинации. Конкретно в этом примере реакции не сильно отличаются, но при расчете других объектов разница может достигать десятков процентов. Возникает вопрос, чем они отличаются в физическом смысле, а главное какую комбинацию брать.

Заранее благодарю за ответы. Будет интересно узнать мнение в целом о "жизнеспособности" данного расчета.

есть расчет фундамента еще и на отрыв по СП 22 п. 5.6.27 (через нахождение формы эпюры по формуле +/-(M/W)+(N/A)+/-(Q*h/W))

Надо схему рамы и ж.б плит. И как "неволяжка" с рамой связывается.

В скаде существует заданная стандартная комбинация от массы башни и пульса (L1+L2+L4) (см скрины), а также еще одна (L4, LS+SD)(см скрины), от которой реакции в опорах больше, чем в первой комбинации. Конкретно в этом примере реакции не сильно отличаются, но при расчете других объектов разница может достигать десятков процентов. Возникает вопрос, чем они отличаются в физическом смысле, а главное какую комбинацию брать

П.С. Все ясно. L4, LS+SD - это ветровая нагрузка с учетом пульсаций, комбинация - это скорее всего ветровая + вес башни + вес оборудования, т.е. для расчета фундамента нужно учитывать комбинацию, все нагрузки привести к "нормативным" (расчетные с коэф. надежности по нагрузке =1)

Спасибо за ответ, и да, я немного поясню, что сама комбинация L1+L2+L4 создана вручную для проверки элементов башни, а вот L4, LS+SD появляется в списке автоматически, и значения реакции опор в ней выше, что приводит к размышлениям, какие все-таки значения использовать для расчета на опрокидывание

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Offtop: Shamrocker, в скаде автоматически ничего не появляется. Если скад не знаете, то ф1 и читать справку.
LS+SD - это загружение средняя статика+пульсации по СП 20. Это если правильно её задать.
Остальное - просто глупость. Даже писать не хочу. Сначала сами догадайтесь как собирать сочетания, а потом уже спрашивайте. Вопрос пахнет, откровенно, обрушением.

По учету пульсации при расчете на опрокидывание - согласен.

По приведению к "нормативным" - не совсем понял смысл этой фразы, но считать на опрокидывние надо однозначно по расчетным нагрузкам, I гр ПС. При этом ветер с учетом пульсации должен идти с Yf=1.4, т.к. он вызывает опрокидывающий момент. А масса конструкций башни, фундамента и оборудования - с Yf=0.9, т.к. из за них возникает удерживающий момент.

Знаю, что есть расчет фундамента еще и на отрыв по СП 22 п. 5.6.27 (через нахождение формы эпюры по формуле +/-(M/W)+(N/A)+/-(Q*h/W)), но поглядывая на десятки расчетов других контор я понял, что остальные считают только на опрокидывание.

Данная формула +/-(M/W)+(N/A)+/-(Q*h/W)) актуальна для сплошной плиты, загруженной силами N, Q и моментом.
У вас же, как я понимаю, фундамент в виде мет рамы с дорожными плитами на концах рамы. В этом случае данная формула вырождается в условие, что расчетная реакция от сочетания на фото 1 (т.е. ветер с пульс + вес опоры) будет меньше, чем вес плиты с пригрузами с Yf=0.9. При таком подходе требуется больше пригрузов на каждую дорожную плиту.

Будет интересно узнать мнение в целом о "жизнеспособности" данного расчета.

По своему опыту скажу, что расчета на опрокидывание вполне достаточно для устойчивости таких МАО. Видел на фото пару опрокинувшихся таких конструкций, но там был перегруз антеннами (2-3 "лопуха" по ф1.2м) и/или откровенно малый пригруз из ФБСок на дорожных плитах.
Последние 3-4 года некоторые сотовики требуют, чтобы "расчетная реакция от сочетания на фото 1 (т.е. ветер с пульс + вес опоры) будет меньше, чем вес плиты с пригрузами". Они либо перестраховываются, либо знают что-то, чего не знаю я

какое заглубление фундамента ? Если оно равно высоте фундамента 0.75 м и около того, то при таких нагрузках фундамент просто опрокинется.

Совершенно верно.
Этот фундамент надо заглублять метров на 3,5 и кроме того увеличивать.
Не проще попросить инженера спроектировать этот фундамент вместо того что размещать на форуме весёлые картинки?

А какая в принципе разница - он же дал нагрузки на фундамент
Правда вертикальную силу надо бы брать с коэффициентом уменьшения так как она стабилизирует фундамент (согласно ваших норм конечно)

Offtop: По шагу болтов М42 не могу никак представить эту башню. Больше на дымовую трубу похоже
Откройте для начала серию по молниеотводам и посмотрите на тамошние фундаменты. Будете очень удивлены!

P.s. но лучше всё-таки отдайте на расчёт тому, кто в этом разбирается! На вашем чертеже не фундамент под башню, а основание для бассейна

__________________
"Сделай первый шаг - и ты поймёшь, что не всё так страшно." (Сенека, древнеримский философ).

В загрузках есть типовой проект на дымовые трубы, там, если память не подводит для высоты 35 м момент порядка 150 т*м.

Такое впечатление, что вы видели где-то, как выглядят фундаменты под ВЭУ (ветро электроустановки), и решили сделать "подобное", но в разы меньше. И в итоге получилось мягко говоря, сомнительное решение. Очень мягко говоря.
Гляньте серию для молниеотводом 3.407.9-172.0 и 3.407.9-172.1, для начала. Чисто для ознакомления, просто. Есть в местном "даунлоуде".

1. Это не башня, а похоже на столб из трубы какой то (из канализационных колец))))). Но кому же охота летом под эту ерунду башню Шухова рисовать. хотя сдвинутых много.
2. С нагрузками - все возможно. Вес: 29тн - столько же весит башня 3-4х гранная высотой 70-75метров - у нее где то (+/-) такой же момент. Парусность - диаметр 3метров, да наверху небось всех известных операторов запланировали + цифровое ТВ, интернет и т.п.. Ветровой район не известен.
3. Фундамент по габаритам не живой, не проходит по условию сигма мин/ сигма мах - опрокинет уже на четверти от указанного момента.
4. Грунт основания отличный.
5. Если нужно - дайте свой адресок - кину расчетик - там все просто. Но когда посчитаете - испугаетесь, от обьема бетона)))).

Согласно проекта секции столба выполнены из стальных электросварных прямошовных труб класса прочности К52 по ГОСТ 20295-85. Соединение секций между собой выполнено защемлением участков труб длиной 1м вышележащих секций в нижележащих и фланцевым на болтах. Фланцы выполнены из стали Ст3сп по ГОСТ 380-2005. Снаружи столба проходит лестница-стремянка с ограждением корзинного типа и кабель-рост для крепления фидеров. На отм. +30,000м расположена площадка для обслуживания антенно-фидерного оборудования.

Для построения расчетной модели столба использованы КЭ тонкой оболочки, а также специальные КЭ односторонних связей для моделирования работы фланцев, фланцевых болтов и зазоров между опорным кольцом в заделке секций и стенкой ствола.

Расчеты выполнялись на статические воздействия в нелинейной постановке:

с учетом пространственной работы конструкций,
на расчетные сочетания постоянных (собственный вес конструкций столба)
длительных (собственный вес элементов крепления антенн и антенно-фидерного оборудования)
кратковременных (ветровая и гололедная) нагрузок в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Нагрузки и воздействия".

По результатам расчета определены фактические напряжения в стволе, фланцах и фасонках. Установлена концентрация напряжений в зоне контакта опорного кольца в заделке секций и стенки. Получены усилия в болтах, уточнены перемещения ствола при выборке зазоров в зоне контакта опорного кольца и стенки, а также деформации болтов.

Задача решалась в геометрически и физически нелинейной постановке в программном комплексе Лира 10.2.

порядок системы уравнений 153276
количество элементов 10230
количество узлов 25820
Время расчета 20.52 мин. (статика в нелинейной постановке)

Ознакомьтесь с преимуществами ПК ЛИРА 10

Заметки эксперта

Публикации

Вебинары

Мы обновили руководство пользователя для актуального релиза 10.12 и предлагаем вашему вниманию 800! страниц с подробным описание каждой функциональной возможности.

В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.

В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.

С помощью современного программно-вычислительного комплекса ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.

В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.

Вторая часть вебинара является продолжением обзора новых функций ЛИРА 10.12.
Темы вебинара будут интересны тем, кто сталкивается с особенными расчетами в практике, а также хочет узнать о дополнительных возможностях расчетного комплекса

На вебинаре мы расскажем про оболочки сложных форм – для чего они нужны. Обсудим проблемы их геометрического моделирования, затронем научные исследования их прочности и устойчивости, а также продемонстрируем особенности моделирования, задания нагрузок и выполнения расчетов таких конструкций

На вебинаре вы познакомитесь с новыми функциями программы на основе демонстрационных моделей, приближенных к реальным конструкциям. По каждому новому инструменту будет показан алгоритм его применения с учетом особенностей работы элементов конструкции.

ЛИРА 10 - современный и удобный инструмент для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного проектирования методом конечных элементов.

Термины «базовая станция» и «вышка сотовой связи» давно и прочно вошли в наш лексикон. И если средний пользователь вспоминает об этих вещах не так часто, то уж «сотовый телефон» по привычности явно входит в десятку лидеров. Сотовой связью ежедневно пользуются сотни миллионов людей, но очень мало кто из них задумывается о том, как обеспечивается эта самая связь. И из этого меньшинства очень немногие действительно представляют всю сложность и тонкость этого инструмента связи.

С точки зрения большинства людей, установка базовой станции сотовой связи является весьма несложным делом. Достаточно повесить несколько антенн, подключить их к сети — и готово. Но такое представление в корне неверно. И поэтому мы решили рассказать о том, сколько тонкостей и нюансов возникает при монтаже базовой станции в условиях мегаполиса.

Осторожно, трафик!

Чтобы наглядно проиллюстрировать свой рассказ, мы подробно задокументировали процесс установки вышки сотовой связи на крыше здания в Москве, по адресу ул. Краснодонская, д.19, корп.2. Это двухэтажное отдельно стоящее административное здание. Мы выбрали именно этот пример потому, что на этой базовой станции не просто смонтирована маленький кронштейн для подвески антенн, а установлена 5-секционная вышка высотой 15 м. Но начнём по порядку.

Подготовка и проектирование

Работа по установке базовой станции начинается с поиска подходящего объекта. Когда он найден, с его владельцем заключается договор аренды. Определяется необходимое расположение антенн будущей станции, масса полезной нагрузки, и исходя из этого проектируются металлоконструкции. При этом учитывается несущая способность элементов конструкции самого здания.

На каждую установленную базовую станцию оформляется комплект документации (толщиной почти 5 см). Помимо прочего, здесь указано множество параметров будущей конструкции: её расположение на объекте, габаритные размеры, общий вес, расположение точек опоры, потребляемые напряжение и мощность, и так далее.

В этой папке собрана исчерпывающая информация:

• Проектная документация,
• Копии ведомостей, лицензий, сертификатов и заключений соответствия на все элементы, вплоть до гаек и краски,
• Рабочая документация на оборудование, металлические конструкции, архитектурно-строительное решение, молниезащиту.
• Санитарно-эпидемиологическое заключение о безопасности станции для жителей окружающих домов.

Вернёмся к нашей вышке. После согласования и утверждения проекта, на заводе были изготовлены отдельно платформа и пять сегментов вышки. Поскольку в данном случае речь шла о довольно тяжёлой конструкции, то её необходимо было установить на несущие стены здания. Для этого в кровле были прорезаны отверстия и проведена установка опорных балок. Они играют роль свайного фундамента для платформы, на которую в дальнейшем было смонтировано оборудование станции и вышка с антеннами. Общий вес платформы составил 3857 кг.

Профиль, размеры и количество балок, из которых собирается платформа, толщина стенок, протяжённость сварных швов, используемые метизы — все эти параметры рассчитываются исходя из массы полезной нагрузки, несущей способности стен здания, а также возможных ветровых нагрузок в данном регионе. Конечно, это далеко не единственные критерии, в первую очередь вышка должна обеспечить возможность установки приёмо-передающих антенн на необходимой высоте в зоне видимости соседних базовых станций. Кроме того, конструкция должна быть достаточно жёсткой, чтобы не сбивался луч релейной связи.

Монтаж металлоконструкций

Здание небольшое, отдельного выхода на крышу у него нет, поэтому бригаде монтажников приходится залезать по пожарной лестнице. Её нижняя часть отрезана, чтобы на крышу не лазили жители окружающих домов. К сожалению, это их не слишком останавливает, поэтому с крыш часто что-нибудь пропадает — запчасти, кабели, фидеры и т.д.

Несмотря на то, что каждая станция оснащается сигнализацией, служба безопасности не всегда успевает приехать вовремя.

На крыше уже установлена базовая станция другого сотового оператора, но её размеры не идут ни в какое сравнение с нашей.

После монтажа платформы, подготавливаются площадки для установки первой секции вышки:

После установки секции, начинается «закручивание гаек»:

Установка вышки на шпильки делается для того, чтобы можно было компенсировать отклонения от вертикали в ходе монтажа и дальнейшей эксплуатации.

Вертикальность конструкции постоянно контролируется с двух точек с помощью теодолитов. Причём измерения проводятся отдельно для каждой секции вышки, и потом журнал измерений будет включён в комплект документов. Впоследствии проводится периодические измерения положения вышки, поскольку под собственным весом и весом оборудования может происходить небольшое спиралеобразное скручивание конструкции (до 50 мм на 72 м высоты).

Аппаратный шкаф, подготовленный к установке на платформу:

Итак, первая секция установлена и выровнена. Монтажники готовятся к приёму второй секции:

Безопасности и комфортности работ уделяется очень большое внимание не только при монтаже, но и при дальнейшем обслуживании. Размер рабочих площадок подобран таким образом, чтобы у инженеров было достаточно места для работы. Установлены ограждения лестниц, проёмы в площадках на вышке закрываются люками, чтобы предотвратить случайное падение. Платформа поднята над плоскостью крыши, чтобы в зимнее время аппаратуру не заметало снегом и не блокировало льдом.

Монтаж остальных секций вышки:

Очередь аппаратного шкафа:

Вышка смонтирована, произведены последние измерения с помощью теодолитов. Отклонения минимальны и строго в пределах допусков. Масса вышки составила 2827 кг, а общая масса всех металлоконструкций — 6684 кг.

Цвета секций стандартные: нижняя и верхняя всегда красные, промежуточные чередуются с белым. На вершине вы можете видеть 4 штыря, являющихся продолжением рёбер вышки — это элементы молниезащиты.

Аппаратура

Следующим этапом стал монтаж всей необходимой аппаратуры и прокладка кабелей. Полный список установленного оборудования:

В результате станция приобрела довольно величественный вид, особенно в сравнении с самим зданием:

На станцию подаётся питание напряжением 380 В (3 фазы), которое потом преобразовывается в 48 В. Мощность взята с запасом — до 10 кВт. Питание подводится в отдельный шкафчик.

Откроем дверцу аппаратного шкафа. В неё встроен кондиционер (сверху) и обогреватель (снизу).

В шкафу в течение всего года поддерживается температура 18…20 градусов Цельсия. Это необходимо для бесперебойной работы оборудования и длительной службы аккумуляторов (они расположены внизу).

Аккумуляторы предназначены для обеспечения работы станции в течение примерно суток в случае отключения внешнего питания.

Сверху находится коммутационный блок и преобразователь напряжения.

Передача информации между системными модулями и приёмо-передатчиками (о них ниже) осуществляется через оптоволоконные кабели. Вот так выглядит разъём в коммутационном блоке. Его ни в коем случае нельзя трогать руками, волокно очень чувствительно к повреждениям и загрязнению.

Все базовые станции сотовой связи подключены к единой информационно оптоволоконной сети, протянутой по всей Москве. Белая бухта под аппаратным шкафом — это как раз кабель, через который подключена данная станция.

Справа от шкафа расположены системные модули GSM, CDMA и LTE:

Эти модули являются сердцем базовой станции, они принимают сигнал с антенн и осуществляют его преобразование и сжатие с дальнейшей пересылкой. Им не страшны осадки, все разъёмы герметизированы, а рабочий диапазон температур от +60 до -50.

Под системными модулями расположены грозоразрядники, которые предотвращают выгорание аппаратуры в случае удара молнии:

Справа над модулями расположены бухты оптоволоконного кабеля, с помощью которого они соединяются с приёмо-передатчиками на вышке.

Перейдём к вышке. На ней установлены приёмо-передатчики отдельно для каждого диапазона (GSM, CDMA и LTE). Они усиливают сигнал от крайне малых значений до 115-120 дБ. Из аппаратного шкафа к ним подводится питание:

Продолговатые вертикальные «ящики» — это и есть антенны. Сзади они экранированы, чтобы защитить обслуживающий персонал от электромагнитного излучения. Поднимемся на площадку.

По краям к приёмо-передатчику подключены оптоволоконные кабели, в центре — электропитание:

Заземление выведено на вышку:

Кабельные разъёмы и их заглушки на антенне:

Принципиальная схема коммутации оборудования базовой станции:

Мы уже упоминали о том, что проектирование и постройка базовой станции сотовой связи является совсем не таким простым делом, как кажется непосвящённым. Здесь множество нюансов, которые связаны и с конкретным местоположением станции. Например, передача радиосигнала над большой водной поверхностью ухудшается, хотя должно быть наоборот, ведь никаких препятствий нет. Но дело в том, что над поверхностью земли распространяется электромагнитное поле, а большой объём воды работает своеобразным конденсатором, над которым усиливаются помехи радиосигналу. И таких тонкостей множество, поэтому от профессионализма проектировщиков и монтажников напрямую зависит эффективность работы базовой станции. Например, от таких людей, как этот бригадир монтажников, высококлассный специалист-радиоинженер, и просто замечательный человек:

Читайте также: