Конструктивні рішення башт і щогл

За конструкцією башти та стовбури щогл можуть бути решітчастими і суцільними,

Решітчасті конструкції являють собою просторові шарнірно-стержневі системи (ферми) різної конфігурації. Суцільні конструкції виконують у вигляді стальних циліндричних або конічних оболонок.

Завдяки індустріальності виготовлення і монтажу найбільше розповсюдження отримали решітчасті башти і стовбури щогл, Суцільні конструкції круглої форми застосовуються в стовбурах щогл, а в баштах практично не зустрічаються.

Решітчасті башти мають в плані переріз у вигляді правильного багатокутника. Найчастіше використовується три- або чотиригранні башти. При висоті більше 300м для зменшення ширини грані і зменшення довжини стержнів решітки проектують шести- або восьмигранні башти. Зі збільшенням числа граней витрати сталі зростають. Наприклад, при переході від тригранної башти до чотиригранної маса збільшується на 10%, а до шестигранної – на 21%.

Для забезпечення незмінності поперечних перерізів башт в ряді перерізів по висоті башт влаштовуються жорсткі диски – діафрагми жорсткості. Їх влаштовують по висоті башт на відстані, яка рівна 2…3 розмірам поперечного перерізу башти. Обов’язково діафрагми влаштовуються в тих перерізах башти, де прикладені зосереджені сили, або розташовані місця зламів поясів. Діафрагми жорсткості використовуються як технологічні площадки.

За обрисами поясів башти можуть бути призматичної або пірамідальної форми без зламів поясів, з одним чи декількома зламами по висоті (рис.17.2).

Рис. 17.2. Обриси поясів башт

Ширина башти біля основи , ширина верхівки в≈1…2 м.

Кожний з наведених обрисів башти має свої переваги і недоліки, які оцінюються шляхом техніко-економічного порівняння варіантів. З одного боку, влаштування переламів в поясах ускладнює конструкцію башти, підвищує трудомісткість виготовлення і монтажу башт. З іншого боку, башта з переламами поясів за своєю формою і характером роботи наближається до стержня рівного опору, що забезпечує зменшення витрат металу на башту.

Типи решіток, які з’єднують пояси решітчастих башт і стовбурів щогл, застосовуються наступні (рис.17.3): 1) розкісна; 2) трикутна; 3) хрестова; 4) хрестова з додатковими розпірками; 5) ромбічна; 6) ромбічна з додатковими розпірками; 7) напіврозкісна.

Проаналізуємо роботу, переваги та недоліки кожного типу решітки.

Розкісна та трикутна решітки відрізняються малою кількістю елементів. Розкоси працюють на розтяг або стиск залежно від напрямку дії навантаження, а тому розраховуються за більш невигідним випадком – за умовою стійкості стиснутих елементів. Розкісна решітка має значну розрахункову довжину в площині граней, а тому вигідна при їх невеликій ширині.

Хрестова решітка більш складна за конструкцією, але дозволяє використовувати гнучкі розкоси, які працюють лише на розтяг, а при стиску виключаються з роботи. Для збільшення жорсткості та зменшення витрат сталі на решітку можна використовувати попереднє напруження розкосів.

Рис. 17.3. Типи решіток башт і стовбурів щогл

В ромбічній решітці розкоси працюють і на розтяг, і на стиск, як в трикутній і розкісній решітках, але розрахункова довжина стержнів в два рази менша. Це робить її більш вигідною при великій ширині граней.

Для зменшення розрахункової довжини поясів в хрестовій і ромбічній решітках можуть влаштовуватись додаткові розпірки.

Напіврозкісна решітка є найбільш жорсткою, а тому застосовується при підвищених вимогах до жорсткості башт чи стовбурів щогл.

В решітчастих стовбурах щогл найбільш вигідною є трикутна решітка.

На вибір типів перерізів поясів і решітки башт та стовбурів щогл впливають наступні особливості їх роботи:

1) залежність величини вітрового навантаження (як основного навантаження на висотні споруди ) від розмірів та форми перерізів елементів. Наприклад, для башт висотою 200м, елементи яких мають трубчастий переріз і хрестовий переріз з кутиків, співвідношення мас складає 1:2,24;

2) можливість виникнення змінних за законом та величиною зусиль в одних і тих же елементах;

3) наявність температурних та корозійних впливів.

Пояси в більшості випадків виконують з круглих труб, які мають найменший лобовий опір та ефективні при роботі на стиск. При невеликій висоті використовуються також перерізи з одинарних чи спарених кутиків. Розкоси виконують з труб, кутиків (хрестового і таврового перерізів), складених перерізів із швелерів. Гнучкі розкоси в хрестовій решітці виконують з одинарних кутиків, круглої сталі або канатів (два останні обов’язково попередньо напружуються).

Для відтяжок щогл застосовуються стальні оцинковані канати різних типів.

Вибір матеріалів. Для башт і щогл висотою до 500 м застосовуються мало вуглецеві сталі С235…С285 та низьколеговані С345, С375, С440. Для унікальних споруд можливе застосування спеціальних сталей.

Для газовідвідних стовбурів витяжних башт застосовують сталі, які характеризуються високою корозійною стійкістю в умовах впливу агресивних середовищ і високих температур. До таких матеріалів належать нержавіючі і жаростійкі сталі, титанові сплави, синтетичні матеріали тощо.