Расчетные направления ветра при экспертизе несущей способности трехгранных антенно-мачтовых сооружений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассмотрено влияние направления ветровой нагрузки на напряженно-деформированное состояние трехгранных решетчатых антенно-мачтовых сооружений высотой от 40 до 72 м. Объектами исследования выступают пять реально эксплуатируемых металлических башен различной геометрии, установленных в различных областях Российской Федерации. Расчеты выполнены методом конечно-элементного моделирования с использованием программного комплекса SCAD Office. В рамках исследования проведено сравнение усилий в элементах конструкций (поясах, раскосах, распорках) при действии ветра в двух направлениях: нормативном (перпендикулярно наветренной грани башни) и вдоль одной из граней, не предусмотренном национальными нормативами. Установлено, что при воздействии ветра вдоль грани в ряде случаев возникают усилия, превышающие значения при направлении перпендикулярно наветренной грани башни на 20-60 % и более. Зафиксированы характерные изменения в распределении усилий по высоте и наличие пространственного закручивания конструкции. Полученные данные подтверждают необходимость расширения расчетных сценариев для башенных сооружений и учитывать направления ветрового воздействия, ранее не рассматриваемые в инженерной практике. Представленные результаты восполняют пробел в научной литературе и могут быть использованы для совершенствования нормативной базы и методов проектирования решетчатых антенно-мачтовых сооружений.

Об авторах

Юлия Дмитриевна Маркина

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: poluektoff@bk.ru
ORCID iD: 0009-0006-7167-0652
SPIN-код: 4203-4240

старший преподаватель кафедры теории сооружений и технической механики

603000, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65

Список литературы

  1. Pichugin S. Makhinko A. Probabilistic model of wind load maxima. Problems of the Technical Meteorology: рroceedings of the 3-rd International Conference, 2006 May 22-26; Lviv, 2006. P. 92-97.
  2. Belash T.A., Safin R.R. Wind load simulation for the analysis of the antenna dual-purpose poles aerodynamics. Bulletin of the Scientific Research Center Construction. 2024;2(41):18-28. (In Russ.) https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-2(41)-18-28 EDN: CQQMAP
  3. Ioskevich A.V., Savchenko A.V., Egorova E.S., Ioskevich V.V., Polyanskikh M.A. Pulsation effects of wind to the antenna mast structures in software SCAD Office. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015;3(30):81-97. (In Russ.) EDN: TUHVUR
  4. Ioskevich A.V., Savchenko A.V. Comparison of SCAD Office and LIRA-SAPR on the example of calculation of communications tower. Construction of Unique Buildings and Structures. 2014;10(25):7-21. (In Russ.) EDN: TBGDPF
  5. Mohamed Al Satari P.E., Saif Hussain S.E. Vibration based wind turbine tower foundation design utilizing soil-foundation structure interaction. The 14 World Conference on Earthquake Engineering; 2008 October 12-17, Beijing, China, 2008;1020:577-584. https://doi.org/10.1063/1.2963886
  6. Ferris M. Wind Loading on Base Station Antennas. 2009. Available from: https://www.cosconor.fr/GSM/Divers/Equipment/Andrew/White%20papers/Wind%20loading.pdf (accessed: 11.02.2025).
  7. Simiu E., Scanlan R.H. Wind effects on structures: fundamentals and applications to design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1996. ISBN 9780471121570
  8. Khamidullin I.N., Sabitov L.S., Kuznetsov I.L. Development and research towers for wind turbines Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2015;(4):25-32. EDN: UQFQFR
  9. Ashraf M., Ahmad H.M., Siddiqi Z.A. A study of power transmission poles. Asian Journal of Civil Engineering. 2005;6(6):511-532. Available from: https://www.researchgate.net/publication/228883307_A_study_of_power_transmission_poles (accessed: 11.02.2025).
  10. Zhou Qi., Zhao L., Zhu Q., Zhu Y. Mean wind loads on equilateral triangular lattice tower under skewed wind loading. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2021;208:104467. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2020.104467 EDN: JNSLEV
  11. Strelkov U.M., Radaykin O.V., Sabitov L.S., Akhmerov A.V. Computer modeling of the wind power unit constructions with power over 2 MW. E3S Web of Conferences. International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems. Kazan, 2019;124:05074. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912405074 EDN: RQAYKC
  12. Zhang D., Song X., Deng H., Hu X., Ma X. Experimental and numerical study on the aerodynamic characteristics of steel tubular trans mission tower bodies under Skew Winds. Journal of Wind Engineering and Indus Trial Aerodynamics. 2021;214:104678. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2021.104678 EDN: XOPYTX
  13. Zhang W., Xiao Y., Li Ch., Zheng Q., Tang Ya. Wind load investigation of self-supported lattice transmission tower based on wind tunnel tests. Engineering Structures. 2022;252:113575. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113575 EDN: LJNXDT
  14. Wu P., Chen G., Feng R., He F. Research on wind load characteristics on the surface of a towering precast television tower with a grid structure based on large Eddy Simulation. Buildings. 2022;12(9):1428. https://doi.org/10.3390/buildings12091428 EDN: FJSQVE
  15. Mailyan L.R., Yaziev S.B., Sabitov L.S., Konoplev Y.G., Radaykin O.V. Stress-strain state of the “combined tower-reinforced concrete foundation-foundation soil” system for high-rise structures. E 3S Web of Conferences. 2020;164:02035. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016402035
  16. Zhao T., Li A., Yan H., Zhang L., Lan Zh., Huang M., Wu H. Comparison of the influence of double-limb double- plate joint on the stability bearing ca pacity of triangular and quadrilateral transmission tower structures. Buildings. 2022;12(6):784. https://doi.org/10.3390/buildings12060784 EDN: TEZOGT
  17. He V., Zhao M., Feng W., Xiu Y., Wang Y., Feng L., Qin Y., Wang Ch. A method for analyzing stability of tower-line system under strong winds. Advances in Engineering Software. 2019;127:1-7. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft. 2018.10.004
  18. Atamanchuk A.V., Kholopov I.S. Investigation of the influence of wind current on a bundle of three pipes using the finite element method. News of higher educational institutions. Construction. 2005;(8):11-16. (In Russ.) EDN: PFAIKB
  19. Chernyshev D.D. Development of methodology of calculating tower structures with vent pipe bundles for wind load. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2010;(3):74-80. (In Russ.) EDN: MUFEDP
  20. Ye J., Niu H., Liu G., Yang F. Zhang H., Chen Z. Experimental study of wind loads on tubular and tubular-angle steel cross-arms of transmission towers. Physics of Fluids. 2024;36(9):093606. https://doi.org/10.1063/5.0219695
  21. Li Ch., Deng H.Zh., Yang Zi.Ye., Gan Yi.De., Hu X.Yi. A member-based porous method for predicting flow distortions around a lattice tower. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2021;218:104765. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2021.104765 EDN: KHJVIR
  22. Lorenzo F.I., Elena C.B., Rodríguez M.P., Parnás E.V.B. Dynamic analysis of self-supported Tower under Hurricane Wind Conditions. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2020;197:104078. https://doi.org/10.1016/ j.jweia.2019.104078 EDN: MEZHDB
  23. Ioskevich A.V., Savchenko A.V., Egorova E.S., Ioskevich V.V. The impact of the reduction factor of wind force coefficient to lattice structures. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015;4(31):45-57. (In Russ.) EDN: UISIAF

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».