ПОВЫШЕНИЕ  НАДЕЖНОСТИ  И  БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ  СТРОИТЕЛЬСТВЕ  ОПОР  МНОГОГРАННОГО  СЕЧЕНИЯ

Хусаинов  Дамир  Миннигалиевич

канд.  техн.  наук,  доцент  КГАСУ,  РФ,  г.  Казань

Тамендаров  Булат  Эльдарович

эксперт,  ООО  «Инженерный  центр  Высотные  специальные  технологии»,  РФ,  г.  Казань

Сабитов  Линар  Салихзянович

канд.  техн.  наук,  доцент  КГЭУ,  РФ,  г.  Казань

Хамидуллин  Искандер  Наилевич

аспирант  КГЭУ,  РФ,  г.  Казань

Е-mail :  kalparik@gmail.com

IMPROVE  THE  RELIABILITY  AND  SAFETY  OF   MULTIFACETED  POLES

Damir  Khusainov

candidate  of  Technical  Sciences,  Associate  Professor  of  KSAU,  Russia ,  Kazan

Bulat  Tamendarov

expert  of  "Engineering  Center  Tall  special  technology",  Russia ,  Kazan

Iskander  Khamidullin

Ph.D.  student  of  KSPEU,  Russia,  Kazan

Lenar  Sabitov

Candidate  of  Technical  Sciences,  Associate  Professor  of  KSPEU,  Russia ,  Kazan

АННОТАЦИЯ

В  2014  году  авторами  была  запроектирована  опора  РМГ-30  (радио-мачта  высотой  30  метров)  для  нужд  ОАО  «МТС»,  которая  была  реализована  на  заводе-изготовителе  многогранных  опор  ООО  «Альфа-ТЕХ».  Конструкция  ствола  опоры  была  изготовлена  по  уникальному  запатентованому  способу,  который  заключается  в  стыковке  листов  разной  толщины  и  соединения  их  между  собой  посредством  пластин  на  сварке.  Использование  листов  разной  толщины  по  высоте  опоры  позволило  уменьшить  расход  стали  примерно  на  15  %.  Предлагаемая  конструкция  обладает  необходимыми  характеристиками  для  надежной  и  безопасной  эксплуатации. 

ABSTRACT

In  2014,  the  authors  designed  a  support  DG-30  (radio  mast  otrov)  for  the  needs  of  JSC  "MTS",  which  was  implemented  at  the  factory  polyhedral  LLC  "Alfa-tech".  The  barrel  design  of  the  support  was  manufactured  using  a  unique  patented  method,  which  consists  in  joining  sheets  of  different  thicknesses  and  connecting  them  to  each  other  by  means  of  plates  for  welding.  The  use  of  sheets  of  different  thickness  according  to  the  height  of  the  support  possible  to  reduce  the  consumption  of  steel  by  about  15  %.  The  proposed  design  has  the  necessary  characteristics  for  reliable  and  safe  operation.

Ключевые  слова:   надежность;  безопасность;  башня  сотовой  связи;  многогранная  опора;  численные  исследования;  напряженно-деформированное  состояние  опор.

Keywords:  reliability;  security;  cellular  tower;  multifaceted  support;  numerical  analysis;  stress-strain  state  supports.

В  настоящее  время  ведется  интенсивное  строительство  линий  электропередачи,  ветрогенераторных  установок,  башен  сотовой  связи  и  т.  п.  [5;  4].  Одним  из  важных  конструктивных  элементов  при  этом  является  опора.  Конструкция  опор  может  быть  принята  сплошного  или  решетчатого  сечения,  при  этом  эффективность  их  применения  зависит  от  усилий  и  конструктивных  параметров  [2].  Причем  надежность  и  безопасность  при  строительстве  таких  конструкций  является  очень  важной  задачей,  так  как  связано  с  жизнедеятельностью  человека.

Авторами  предлагается  новый  запатентованный  способ  изготовления  опоры,  направленный  на  снижение  расхода  стали  [3].  Опору  изготавливают  из  стального  листа  с  образованием  заготовки  в  виде  вытянутого  прямоугольника  или  трапеции.  Выполняют  гибку  заготовки  с  образованием  граней  и  сварку  свободных  кромок  по  длине  с  созданием  замкнутого  сечения.  Заготовку  по  длине  образуют  из  стальных  листов  разной  толщины,  которая  уменьшается  к  вершине  опоры,  при  этом  стальные  листы  между  собой  соединяют  стыковой  сваркой  и  продольными  диафрагмами  жесткости  в  виде  пластин,  установленных  на  ребро  в  промежутке  между  гранями  поперечного  сечения  опоры.

На  рис.  2.  приведен  вид  стальной  заготовки  в  виде  вытянутой  трапеции  для  опоры  переменного  сечения,  составленной  по  длине  из  листов  разной  толщины  t₁  и  t₂  с  установленными  диафрагмами  в  местах  стыка  листов  (штриховыми  линиями  обозначены  будущие  грани),  и  показан  процесс  гибки  заготовки  с  образованием  граней.

Рисунок  1.  Общий  вид  опоры  сотовой  связи  РМГ-30

Опору  изготавливают  из  стальных  листов  1  трапециевидной  формы,  при  этом  листы  по  длине  опоры  имеют  разную  толщину  t₁  ,  t_2,,  уменьшающуюся  к  вершине  опоры.  Между  собой  листы  разной  толщины  соединены  стыковой  сваркой  и  продольными  диафрагмами  2  в  виде  пластин,  установленных  на  ребро  между  гранями  поперечного  сечения  опоры. 

Изготовление  опоры  начинается  с  раскроя  стального  листа  с  образованием  заготовки  в  виде  вытянутой  трапеции  1.  Заготовку  по  длине  образуют  из  листов  разной  толщины,  которые  соединяют  стыковым  швом  и  продольными  диафрагмами  в  виде  пластин  2,  устанавливаемых  на  ребро  между  гранями  поперечного  сечения  опоры.  После  изготовления  заготовки  ее  подвергают  гибке  с  образованием  замкнутого  поперечного  сечения.

Основной  вопрос  изготовителей  и  монтажников  —  это  вопрос  о  равнопрочности  стыка.  Численные  исследования  показали,  что  предлагаемый  стык  обладает  большим  запасом  прочности.  Прочность  в  данном  случае  регламентируется  длиной  сварного  шва  и  качеством  сварки. 

Рисунок  2.  Способ  изготовления  стальной  опоры  многогранного  сечения

Расчеты  прочности  опоры  при  нормативном  давлении  500  ПА  (29  м/с)  показали  наличие  коэффициента  запаса  прочности.  Так  расчетная  модель,  спроектированная  с  использованием  изложенной  методики,  была  составлена  из  трех  частей,  имеющие  различные  толщины  металла  от  основания  до  вершины  опоры.  Нижняя  часть  7  мм,  средняя  6  мм,  верхняя  5  мм.

Расход  стали  на  данную  конструкцию  составил  бы  3400  кг.  При  использовании  металла  толщиной  7  мм  по  всей  длине  опоры  расход  стали  составил  бы  3918  кг  (Экономия  стали  15  %).  При  этом,  сравнение  опор  двух  вариантов  исполнения  по  параметрам  прочности  при  моделировании  одинаковый  нагрузки  показал  почти  равнозначные  показатели:  коэффициент  запаса  по  пределу  длительной  прочности  —  1,5  и  1,45  для  опоры  с  толщиной  стали  7  мм  и  опоры  с  толщиной  стали  7—6—5  мм  соответственно.  Это  объясняется  неравномерным  распределением  нагрузки  по  телу  опоры  и  повешенной  прочностью  в  местах  стыка  разных  секций. 

Рисунок  3.  Модель  опоры  РМГ-30  из  трех  секций  толщиной  7,6,5  мм.

Данное  решение  применимо  для  конструирования  стальных  опор  различного  назначения  в  виду  своей  возможности  оптимизации  конструкции  на  основе  действующих  нагрузок  и  климатического  воздействия.  Сочетая  соединение  секций,  изготовленных  из  стали  различной  толщины,  возможно,  оптимизировать  конструкцию  уменьшив  себестоимость  и  увеличив  экономию  стали  до  25  %  (при  благоприятных  внешних  факторах),  но  при  этом  обеспечив  требуемую  прочность.

В  большинстве  развитых  зарубежных  стран  уже  давно  наметился  переход  от  массовых  типовых  проектных  решений  в  сторону  индивидуального  адаптивного  проектирования  с  учетом  всех  особенностей  эксплуатации  [1].  И  применение  предложенного  метода  изготовления  опор  из  МГС  является  одним  из  таких  решений.  Реализация  нового  способа  изготовления  стальной  опоры  многогранного  сечения  позволила  съэкономить  15  %  (365  кг  на  одну  опору)  стали,  тем  самым  удешевив  стоимость  опоры  РМГ-30,  одновременно  не  понизив  надежнось  и  прочность  ствола  опоры.

Выводы:  Использование  новых  высоконадежных  стыков  листов  стали  разных  толщин  (Патент  РФ  2556603)  позволяет  изготавливать  многогранные  опоры  типа  РМГ-30  с  эффективными  показателями  по  расходу  стали,  повышенными  показателями  надежности  и  безопасности.

Список  литературы:

1. Линт  Н.Г.,  Казаков  С.Е.,  Семенко  О.В.,  Экономика  строительства  линий  электропередачи  на  стальных  многранных  опорах//Электро.  —  2007  —  №  6  —  С.  47—53.
2. Патент  №  2556603  РФ.  Способ  изготовления  стальной  опоры  многогранного  сечения/Сабитов  Л.С.,  Кузнецов  И.Л.,  Хамидуллин  И.Н.  27.11.2006.  Заявл.  26.05.2014;  Опубл.  10.07.2015.  Бюл.  №  19.  —  6  с.
3. Сабитов  Л.С.  Разработка  и  численные  исследования  напряженно-деформированного  состояния  (НДС)  конструкций  из  трубчатых  стержней  в  энергетическом  строительстве.  «Вестник  ИрГТУ»  г.  Иркутск,  №  6  (101)  Июнь,  2015  г.  —  С.  108—117.
4. Сабитов  Л.С.,  Кузнецов  И.Л.,  Пеньковцев  С.А.  Выбор  рационального  типа  поперечного  сечения  опор.  Приволжский  научный  журнал.  —  2014.  —  №  4  (32).  —  С.  90—94.
5. Хамидуллин  И.Н.,  Сабитов  Л.С.,  Кузнецов  И.Л.  Разработка  и  исследование  опор  для  ветрогенераторных  установок.  Научный  вестник  Воронежского  государственного  архитектурно-строительного  университета.  Строительство  и  архитектура.  —  2015.  —  №  2  (38).  —  С.  34—40.