Введение к работе
Актуальность темы. Функционирование и развитие общества невозможно без обмена информацией. В 21 веке телеграф и почта постепенно уступают место цифровому телевидению, мобильной связи и всемирной сети интернет. Помимо прокладки кабелей и инженерных сетей, для осуществления связи требуются антенны, излучающие и принимающие сигналы. Условием качественного и устойчивого сигнала является отсутствие физических препятствий на его пути, поэтому имеется необходимость установки антенн на большой высоте над поверхностью земли. И если в городах этой цели могут служить крыши многоэтажных зданий, то в небольших населенных пунктах, а иногда и просто в лесах и степях, требуются специальные конструкции - башни и мачты.
Ввиду ограниченности и высокой стоимости природных ресурсов - исходных материалов сооружений - перед проектировщиками ставится нелегкая задача обеспечения надежной и бесперебойной эксплуатации сооружения при минимальных затратах на его создание и транспортирование. Экономия даже 5-10% веса металла для данного типа сооружений является довольно существенной. Кроме того, качество сигнала, передающегося антенным оборудованием, во многом зависит от стационарности самих антенн: перемещения площадок крепления оборудования не должны превышать заданных, иначе в работе оборудования будут наблюдаться сбои.
Целью диссертационной работы является разработка уточненной методики расчета высотных башенных сооружений из металла на ветровую нагрузку с выделением квазистатической составляющей из пульсационной части ветровой нагрузки.
Методы исследования. В процессе исследования использовались методы: конечных элементов, статистических испытаний, канонических разложений случайных функций, статистической обработки данных.
Научная новизна работы.
-
Научно обосновано, что современные нормативные документы (в частности, СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» (СП 20.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП «Нагрузки и воздействия»)) дают завышенную (на 10-12%) оценку пульсационной части ветровой нагрузки на высотные башенные сооружения из металла.
-
Экспериментально подтверждено, что при расчете на ветровую нагрузку по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» заложены запасы порядка 7-10% для высотных башенных сооружений из металла.
-
Достигнуто снижение уровня напряжений и перемещений башенных сооружений при расчете по предлагаемой методике в сравнении со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» на 5-7%.
Достоверность результатов.
Достоверность предложенной методики подтверждается близостью полученных результатов к экспериментальным данным и результатам исследований других авторов по данной теме.
Практическая ценность.
Разработанная в данной работе методика расчета высотных башенных сооружений из металла на ветровую нагрузку может быть использована в инженерной практике при проектировании высоких гибких сооружений с низким конструкционным демпфированием. Основные положения предлагаемой методики могут дополнить современные нормативные документы.
Внедрение результатов исследования.
Результаты, полученные в рамках настоящей диссертационной работы, были использованы при расчетах сооружений высотой 50-70 м, расположенных на территории Московской области, для определения их деформативности.
Апробация работы. Основные результаты работы и материалы исследований докладывались и обсуждались на
научно-технических конференциях МГСУ, Москва, 2009-2010;
I Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений», МГСУ, Москва, 2010;
выставке «Строительный сезон», Москва, 2010;
Международной молодежной конференции «Оценка рисков и безопасность в строительстве. Новое качество и надежность строительных материалов и конструкций на основе высоких технологий», МГСУ, Москва, 2012.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям.
На защиту выносятся:
результаты сопоставительных расчетов башенных сооружений, помещенных в ветровые районы с первого по шестой, по методике СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» и по предлагаемой методике;
уточненная методика расчета башенных сооружений из металла;
- результаты экспериментальных исследований ветрового воздействия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения, списка литературы из 100 наименований работ и двух приложений. Общий объем диссертации составляет 123 страницы текста, в текст включены 15 таблиц и 40 рисунков.
