Трехгранные решетчатые конструкции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Бадертдинов Ильнар Рамисович

• Бадертдинов Ильнар Рамисович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Бадертдинов Ильнар Рамисович

ФУНДАМЕНТА И ИХ РАСЧЕТ

1. Трехгранные решетчатые конструкции

2. Модульный фундамент под опору

3. Методика исследования совместной работы конструктивной системы «опора-железобетонный фундамент-основание»

4. Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТРЕХГРАННЫХ РЕШЕТЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы. В настоящее время наметилась тенденция роста производства металлических конструкций, выпуск которых в 2017 году составил 4,1 млн т [56]. Из этого объема существенная часть используется при создании высотных сооружений различного назначения. Наиболее распространенным из них являются телекоммуникационные башни для сотовой связи, телевизионные башни, башни ветроэнергетических установок (ВЭУ), а также опоры воздушных линий электропередачи (ВЛ).

В последние 15-20 лет особенно интенсивно происходит развитие систем сотовой связи, которое сопровождается массовым строительством телекоммуникационных башен для размещения остронаправленных антенн и оборудования сотовой связи. Однако число таких башен имеет ограниченный предел. Поэтому для обеспечения нормального функционирования разветвленной сотовой сети необходима разработка новых конструктивных форм башенных сооружений, имеющих большую высоту и несущую способность, чем существующие конструкции. Кроме того, в связи с тем, что технологические характеристики остронаправленных антенн в значительной степени зависят от направления их ориентации, новые конструкции башен должны иметь повышенную жесткость, обеспечивающую снижение отклонения их вершин в поперечном направлении до допустимых величин при максимальной гололедноветровой нагрузки.

В практике строительства башенных сооружений в основном применяются решетчатые конструкции в виде пространственных ферм трех - и четырехгранного, в ряде случаев, многогранного сечений. Из них наиболее рациональными являются трехгранные решетчатые конструкции, преимуществами которых является наиболее низкая металлоемкость, в связи с отсутствием необходимости применения в их конструкции диафрагмы жесткости, а также наименьшая податливость к неравномерной осадке фундамента.

Также для опор ВЛ находят применение сплошностенчатые конструкции

башенных сооружений.

К настоящему времени разработаны основные рекомендации по созданию рациональных конструктивных форм решетчатых башенных сооружений и методики их расчета. Построено большое число оригинальных сооружений башенного типа. Однако некоторые актуальные аспекты темы исследованы не в полной мере, к ним от носятся следующие:

• определение рациональных областей применения решетчатых и сплошностенчатых башен из условия минимума массы конструкций;

• оптимизация геометрических параметров решетчатых конструкций трехгранных башенных сооружений;

• разработка методов расчета на устойчивость, работающих на сжатие тонкостенных стержней решетчатых конструкций башенных сооружений.

Значительные объемы строительства башенных решетчатых конструкций обуславливают необходимость снижения их материалоемкости при сохранении нормативной несущей способности. В этой связи актуально создание новых эффективных форм трехгранных решетчатых конструкций с проведением теоретических и экспериментальных исследований их напряженно-деформированного состояния (НДС).

Вместе с тем, исследование совместной работы башенной конструкции и сборного железобетонного фундамента необходимо для снижения общей материалоемкости системы «стальная башня - сборный железобетонный фундамент».

Таким образом, из изложенного выше следует, что тема данного исследования является весьма актуальной.

Объект исследования: башни решетчатой конструкции.

Предмет исследования: определение НДС новых рациональных форм трехгранных решетчатых конструкций.

Цель работы: создание новых рациональных типов трехгранных решетчатых конструкций на основе проведения их теоретических и экспериментальных исследований.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены

следующие задачи.

1. Анализ состояния проблемы применения башен решетчатой конструкции различного назначения.

2. Определение рациональных областей применения решетчатых и сплошностенчатых башен из условия минимума массы конструкции.

3. Оптимизация геометрических параметров решетчатых конструкций трехгранных башенных сооружений.

4. Разработка методики расчета на устойчивость, работающих на сжатие тонкостенных стержней решетчатых конструкций башенных сооружений.

5. Создание новых рациональных форм трехгранных решетчатых конструкций с проведением теоретических и экспериментальных исследований их НДС и нового типа модульного фундамента под них.

6. Разработка методики исследования совместной работы конструктивной системы «опора-железобетонный фундамент-основание».

7. Проведение сравнительных натурных испытаний стандартной трехгранной решетчатой опоры типа 01-04.001 СБ и сходных с ней по размерам и массе предложенных опор, изготовленной по патентам на изобретение ЯШ378469 и ЯШ641354.

Методология и методы диссертационного исследования

В диссертационном исследовании использованы принципы системного анализа, теория напряженно-деформированного состояния, математическое моделирование на основе метода конечных элементов. Работа характеризуется научно обоснованными задачами исследования, решение которых приводит к новым теоретическим и практическим результатам.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые разработаны общетеоретические подходы для обоснования, имеющего принципиальные значение, выбора рациональных областей применения решетчатых и сплошностенчатых башен в зависимости от их высоты и приложенной нагрузки из условия минимума массы конструкции. При этом также показана целесообразность выполнения в ряде случаев башни комбинированного по высоте типа, а именно, нижней и верхней частей

соответственно в виде решетчатых и сплошностенчатых конструкций.

2. Представлены новые теоретические положения для определения оптимальных геометрических параметров трехгранных решетчатых конструкций из условия минимума массы.

3. Предложена численно-аналитическая методика расчета на устойчивость и прочность, работающих на сжатие тонкостенных стержней решетчатых конструкций башенных сооружений.

4. Созданы новые рациональные формы трехгранных решетчатых конструкций и новый тип модульного фундамента под них, защищенные патентами РФ, с проведением теоретических и экспериментальных исследований их НДС.

5. Разработана методика исследования совместной работы конструктивной системы «опора-железобетонный фундамент-основание», основанная на результатах эксперимента и применении математического МКЭ-моделирования, имеющая определяющее значение для снижения материалоемкости этой конструктивной системы.

6. Предложена численно-аналитическая методика, позволяющая определить НДС элементов решетки с различными видами закрепления, при этом данная методика реализована в своем индивидуальном ПК авторской разработки Ли1;оК88

Теоретическая значимость

1. Разработаны общетеоретические подходы для обоснования выбора рациональных областей применения решетчатых и сплошностенчатых башен, что обеспечивает возможность получения новых более эффективных конструктивных решений башенных сооружений, включая башни комбинированного по высоте типа.

2. Представлены новые теоретические положения для определения оптимальных геометрических параметров трехгранных решетчатых конструкций из условия минимума массы.

3. Разработана методика расчета на устойчивость, работающих на сжатие тонкостенных стержней решетчатых конструкций башенных сооружений.

4. Предложена методика исследования совместной работы конструктивной системы «опора - железобетонный фундамент - основание».

Практическая значимость

- разработана конструкторская документация, изготовлен ряд образцов новых типов трехгранных решетчатых конструкций. Проведены экспериментальные исследования этих конструкций приложением к ним механических нагрузок, результаты которых показали более высокую несущую способность предложенных конструкций по сравнению с традиционными при меньшей металлоемкости;

- результаты разработанных теоретических положений нашли применение в практике возведения башенных решетчатых конструкций;

- предложена численно-аналитическая методика, позволяющая определить НДС элементов решетки с различными видами заделки, реализованная в ПК АиЮК88

Личный вклад автора состоит в выборе цели и направлений исследования, в проведение теоретических и экспериментальных исследований, анализе и обобщении полученных результатов; в разработке новых типов трехгранных решетчатых конструкций.

Соответствие диссертации научной специальности

Диссертация соответствует паспорту специальности 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» по пунктам паспорта: 1 -научное обоснование, исследование и разработка новых типов несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений; 2 - обоснование, разработка и оптимизация объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений с учетом протекающих в них процессов, природно-климатических условий, экономической и конструкционной безопасности на основе математического моделирования с использованием автоматизированных средств исследований и проектирования; 3 - создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований вновь возводимых, восстанавливаемых и усиливаемых строительных конструкций наиболее полно учитывающих специфику воздействий на них, свойства материалов, специфику

конструктивных решений и другие особенности.

На защиту выносятся:

1. Анализ состояния проблемы применения башен решетчатой конструкций различного назначения.

2. Результаты теоретических исследований башенных решетчатых сооружений, включая:

- определение рациональных областей применения башен решетчатых и сплошностенчатых башен из условия минимума массы конструкций;

- оптимизацию геометрических параметров решетчатых конструкций трехгранных башенных сооружений;

- разработку методов расчета на устойчивость, работающих на сжатие тонкостенных стержней решетчатых конструкций башенных сооружений.

3. Новые рациональные формы трехгранных решетчатых конструкций, а также новый тип модульного фундамента под них и результаты теоретических и экспериментальных исследований их НДС.

4. Методика исследования совместной работы конструктивной системы «опора - железобетонный фундамент - основание».

5. Результаты проведения сравнительных натурных испытаний стандартной трехгранной решетчатой опоры типа 01-04.001 СБ и сходных с ней по размерам и массе предложенных опор, изготовленных по патентам на изобретение ЯШ378469 и ЯШ641354.

6. Численно-аналитическая методика для определения НДС решетки с различными видами закрепления, реализованная в ПК Ли1оЯ88

Обоснованность и достоверность выводов и результатов

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов исследования базируется на применение основных положений механики деформированного твердого тела, обеспечена высокой сходимостью экспериментальных данных с расчетными, полученными с использованием программы «Лира-САПР», а также применением при экспериментальных исследованиях сертифицированного испытательного оборудования.

Реализация результатов работы. Внедрение результатов исследования

подтверждено справками и актами, полученными от ООО «ИПЦ НЕФТЕПРОЕКТ» на объектах АЗС «Лукойл-Уралнефтепродукт» в Челябинской области, ООО «Научно-исследовательский центр «НИКА» в проекте на техническое перевооружение путевого подогревателя ПП-0,63 на объекте: «Пункт подготовки и сбора нефти УПСВ «Шигаево» Елгинского месторождения нефти» АО «Татнефтеотдача», г. Альметьевск.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Трехгранные решетчатые конструкции»

Апробация работы

Основные результаты выполненных исследований докладывались автором и обсуждались на научно-практических конференциях регионального, всероссийского и международного уровня в период с 2006 по 2020 гг.:

- 60 и 61 Республиканские научные конференции. КГАСУ, Казань, 2008 и 2009;

- Х1У Международная научно-техническая конференция «Эффективные строительные конструкции: теория и практика», Пенза, 2014;

- Научному прогрессу - творчество молодых, Йошкар-Ола, 2016;

- 68-ая Всероссийская научная конференция по проблемам архитектуры и строительства. КГАСУ, Казань, 2018;

- Международные научно-технические конференции «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы» («ИМТОМ-2018»), Казань, 2018.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 научных работ, из них 2 статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в международных базах данных SCOPUS и Web of Science, 5 статей в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК, 5 патентов на изобретение, 1 программа ЭВМ, 6 публикаций в материалах докладов на международных и всероссийских научных конференциях и других изданиях, включенных в РИНЦ. Список основных публикаций автора приведен в конце автореферата, полный список - в диссертации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 109 наименований, и 4 приложений. Содержит 1 1 5 страниц машинописного текста,

проиллюстрированного_рисунками и_таблицами.

Автор выражает признательность научному руководителю к.т.н., доценту Л.С. Сабитову и научному консультанту д.т.н., профессору И.Л. Кузнецову за помощь и ценные замечания при выполнении диссертационной работы.

Также автор выражает признательность своему первому научному руководителю профессору Габидуллину Махмуду Гарифовичу, безвременно ушедшему из жизни, за неоценимый вклад в постановку задач и помощь при выполнении работы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ БАШЕН

РЕШЕТЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИ

Башенные конструкции относятся к высотным сооружениям, у которых высота намного превышает их размеры в поперечном сечении у основания. Схемы башен, их конструктивные решения, методы расчета и области применения представлены в значительном числе литературных источников [9-12, 14, 16, 21, 22, 27, 28, 30, 31, 33-38, 39, 40, 55, 59, 60, 64, 66, 71, 74, 85, 90, 91, 100].

1. Общая характеристика башенных конструкций

Основной для башенных конструкций является горизонтальная ветровая нагрузка, вертикальная нагрузка состоит из массы башни и размещенного на ней технологического оборудования [32].

Башни, как правило, выполняются трех- или четырехгранного, реже многогранного поперечного сечения. Для обеспечения устойчивости башни выполняются уширенными к основанию, в виде пирамиды, в соответствии с возрастанием изгибающего момента. Ширина башни у основания изменяется в пределах - от 1/12 до 1/6 высоты, в следствии необходимости обеспечения требуемой жесткости и прочности. Ширина верхней части башни назначается минимальной, что обеспечивает снижение нагрузки от ветра. В случае стесненных условий для установки башни, ее конструкция выполняется сплошностенчатой.

1.1. Радио и телевизионные башни решетчатой конструкции

В 1921 г. в Москве по проекту В. Г. Шухова была сооружена первая в стране радиобашня высотой 160 м, выполненная в виде пяти сопряженных гиперболоидов вращения (рисунок 1.1). В 1942 г. после проведения

комплексных исследований из труб была изготовлена первая радиобашня, которая имела высоту 205 м (рисунок 1.2).

Рисунок 1.1. Башня Шухова Рисунок 1.2. Трехгранная решетчатая

башня высотой 205 м

Начиная с 1966 года в ряде крупных городов страны были возведены телевизионные башни (рисунок 1.3) оригинальных конструктивных форм, высотой от 275 до 392 м. Киевская телевизионная башня, высотой 392 м показанная на рисунке 1.3.а, которую ввели в эксплуатацию в 1973 году, была в то время самым высоким в Европе свободно стоящим металлическим сооружением. Характеристики башенных конструкций, показанных на рисунке 1.3, приведены в таблице 1.1.

Характеристики башенных конструкций Таблица 1.1

Тип конструкции Число граней Вид проката Высота, м Общая масса, т Ветровой район

Башня, г. Санкт-Петербург 6 Трубы 325 1043 1

Киевская башня 8 Трубы 392 2793 2

Алма-Атинская башня 16 Сварные профили 360 3700 3

Ташкентская башня 12 Трубы 350 4270 3

Тбилисская башня 3 Трубы 275 1273 4

Ереванская башня 3 Трубы 312 1705 3

а)

в)

д)

б)

г)

е)

Рисунок 1.3. Варианты телевизионных башен а)-Н=392 м (г. Киев), б)-Н=325 м (г. Санкт-Петербург), в)-Н=360 м (г. Алма-Ата), г)-Н=350 м (г. Ташкент), д)-Н=311,7 м (г. Ереван), е)-Н=275 м (г Тбилиси).

1.2. Башни ветроэнергетических установок (ВЭУ)

В настоящее время в мировой энергетике происходит интенсивное развитие ВЭУ, предназначенных для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию [24, 83, 84, 86, 87, 88, 89, 92, 102, 103, 104, 106, 108,109].Общая установленная мощность всех ВЭУ к 2016 г. составила 432 ГВт по сравнению с 39 ГВт в 2003 г., и превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики [17].

ВЭУ устанавливаются на стальных башнях, выполненных в виде конических труб (рисунок 1.4) или решетчатых конструкций (рисунок 1.5). Основное отличие башен ВЭУ от классических башенных конструкций заключается в том, что наряду с горизонтальными ветровыми нагрузками, действующими непосредственно на башни, к ним дополнительно прикладывается изгибающий момент, создаваемый силой лобового давления на работающий ротор ВЭУ, который значительно превышает момент от ветровых нагрузок, определяемый согласно [32].

Расчет изгибающего момента от силы лобового давления на работающий ротор ВЭУ.

При разработке проекта ВЭУ исходные данные включают заданную мощность ВЭУ Рвэу, а также среднегодовую скорость ветра V на площадке ее размещения, что позволяет определить наружный диаметр ее ротора Б из уравнения (1.1) [18]:

1 кВ1

РВЭУ = 0,251 р-^- V3, (1.1)

где р=1,23 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных атмосферных условиях.

Сила лобового давления Брасч, действующая на работающий ротор, равна:

рУ2 кВ1 ^ = 1 4---

расч ' 2

(1.2)

При предельно допустимой скорости ветра УПреД=20...25 м/с с учетом коэффициента перегрузки пПред.доп=1,3 сила лобового давления Бпред доп составит.

К

пред.доп

= 1 З/7

расч

(1.3)

Рисунок 1.4. Башня ВЭУ, выполненная в Рисунок 1.5. Решетчатая башня ВЭУ виде конической трубы

Высота Н башни ВЭУ определяется по формуле:

Н=И+с+Б/2,

(1.4)

где И и с, соответственно высота ближайшего препятствия перед башней и зазор между верхушкой препятствия и концом лопасти ротора в ее нижнем положении. Изгибающий момент от силы лобового давления, действующий на башню при предельно допустимой скорости ветра, составит:

На основе приведенных результатов расчета изгибающего момента от силы лобового давления на работающий ротор ВЭУ, а также определенного согласно [32] момента от действия ветровых нагрузок, приложенных непосредственно к башне, с учетом существующих норм проектирования [71, 75] проводятся прочностные расчеты основных элементов ВЭУ - башни и фундамента.

1.1.3. Трехгранные решетчатые башни сотовой связи.

При строительстве башен различного назначения все более широкое применение находят трехгранные решетчатые конструкции, преимуществами которых являются минимальная металлоемкость при высокой несущей способности [32]. Поэтому интенсивное развитие систем мобильной связи, происходящие в последние 15-20 лет вызвало необходимость массового использования таких конструкций в качестве решетчатых башен сотовой связи, новые конструктивные формы которых должны иметь большую высоту, прочность и жесткость при наименьшем расходе металла, чем существующие конструкции башен сотовой связи.

На рисунках 1.6. и 1.7. представлены конструкции трехгранных решетчатых башен сотовой связи.

(1.5)

Башни с поясами из корытообразного профиля, высотой 70 м в г. Ярославле (рисунок 1.6.) имеет конструктивную форму трехгранной усеченной пирамиды до отметки 45 метров и трехгранной призмы между отметками от 45 до 70 метров. Несущие конструкции выполнены из стали класса С255. Внутри ствола башни расположена лестница с ограждениями. В верхней части башни выполнен оголовок для крепления антенн. Конструкция башни разработана на основе патента на изобретение № 106912 «Трехгранная решетчатая башня» [50].

Рисунок 1.6. Башня сотовой связи из корытообразного профиля, высотой 70 м в г. Ярославле [http://prizmont.ru/contet/metal-constructions-design/cell-04.php].

Башни с поясами из труб, один из которых расположен вертикально высотой 70 м в н.п. Тимохово Московской области (рисунок 1.7.), представляет собой стержневую конструкцию, состоящую из трехгранной усеченной пирамидой, сопряженной с трехгранной призмой. Стороны основания башни и трехгранной призмы равны соответственно 8,5 и 2,5 м. Вертикальный пояс

башни обеспечивает возможность монтажа конструкции башни ползучим краном.

Рисунок 1.7. Башня сотовой связи из труб, высотой 70 м в н.п.

Тимохово Московской области [http://prizmont.ru/contet/metal-constructions-design/cell-towers/cell-03.php]

За последнее время количество выданных патентов на создание трехгранных решетчатых башен для сотовой связи существенно возросло, что свидетельствует от актуальности темы разработки новых рациональных трехгранных конструкций. Примером таких новых технических решений является патент на изобретение ЯИ №2664092 «Трехгранная решетчатая опора

с поясами из плоскоовальных труб» [49]. На рисунке 1.8 показана аксонометрия фрагмента трехгранной решетчатой опоры и поперечный разрез опорной конструкции с поясами из плоскоовальных труб с отношением габаритных размеров 1/1,542.

Техническим результатом предложенного решения является снижение трудоемкости изготовления опорных конструкций и затрат на них.

Рисунок 1.8. Трехгранная решетчатая опора с поясами из плоскоовальных труб Значительный вклад в развитие конструктивных форм башенных

решетчатых сооружений, проведение теоретических и экспериментальных

исследований их НДС внесли: Шухов В.Г., Тимошенко С.П., Стрелецкий Н.С.,

Мельников Н.П., Кузнецов В.В., Беленя Е.И., Савицкий Г.А., Соколов А.Г.,

Белый Г.И., Кузнецов И.Л., Лалин В.В., Сабитов Л.С., Снитко Н.К., Блейх Ф., Ян Брудка и другие.

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.2.1. Основы конструирования и расчета башен

При выборе конструктивной схемы башни, формы ее очертания и размеров профилей ее элементов необходимо обеспечить снижение аэродинамического сопротивления сооружения в целом [32].

Для упрощения расчета башня разделяется на участки по 10-20 м. В основании каждого участка определяются усилия М, Q, и Мкр как для консольной балке.

Продольная сила сжатия Ксж в каждом из поясов башни, имеющей в сечении форму правильного п-угольника (рисунок 1.9), определяется по формуле:

а 2 X М^ф, X Р1

Мсж =----, С1.6)

игсо$а1 исо$а1

где ^ М1 - суммарный изгибающий момент в 1-м сечении башни, ^ Р1 -

суммарная нагрузка от расположенной выше части башни и оборудования.

Для момента от ветровой нагрузки расчетным случаем для башен с четным числом граней является направление ветра на ребро, противолежащее сжатому поясу, а для башен с нечетным числом граней - в направлении на грань, противоположную поясу, в котором определяется усилие сжатия.

При вычислении наибольшего растягивающего усилия изгибающий момент необходимо определять при направлении ветра на пояс, для которого вычисляется усилие.

Поперечная сила, действующая в плоскости каждой грани башни, определяется по формуле:

6сг =-8т(ф — п/п) . (1.6)

п

Рисунок 1.9. К определению усилий башен

Поперечная сила в грани имеет наибольшее значение при совпадении направления ветра с плоскостью грани, соответственно для 3-, 4-, 6- и 8-гранной башен 6сг будет равна 2/з, х/г, !/з , 1/4.

При наличии крутящего момента Мнр в каждой грани возникает дополнительная поперечная сила:

йсг.кр = Мкр/ПТС08(Л/п) . (1.8)

Усилия в элементах решетки ствола башни вычисляют по сумме поперечных сил 6сг+0сг кр, действующих в грани, полагая, что вертикальная

нагрузка вызывает только сжатие поясов, без вовлечения в работу решетки. Указанное допущение справедливо для призматической башни и приемлемо для пирамидальной, при тангенсе угла наклона пояса к вертикали меньше 1/8.

При расчете башен по второму предельному состоянию деформации в первом приближении могут быть определены как в консольной балке, момент инерции которой вычисляется с учетом деформативности решетки.

1.2.2. Нагрузки и воздействия

Вертикальные нагрузки на башню включают собственный вес конструкции и технологического оборудования.

Для башен горизонтальная ветровая нагрузка, воздействие которой на башню зависит не только от скоростного напора, но и от формы и габаритов башни и ее элементов, является основной при их расчете на прочность и деформативность.

Ветровая нагрузка определяется по сумме ее статической и динамической составляющих.

Значение статической составляющей ветровой нагрузки на 1-й участок конструкции определяется по формуле:

^ = пд0к£ сл^, (1.9)

где - скоростной напор на высоте 10 м над поверхностью земли, для заданного ветрового района; к - коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора по высоте над уровнем земли; п - коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1,3; сл- аэродинамический коэффициент для 1-го участка; ^ - площадь проекции 1-го участка на плоскость, нормальную к действию ветра.

Аэродинамический коэффициент (коэффициент лобового сопротивления) сх, значение которого зависит от формы, а иногда и размеров обдуваемых элементов башни. Для стержней, имеющих в сечении форму уголка, швеллера, двутавра и подобных профилей, осредненное значение коэффициента сх=1,4, для цилиндрических элементов значение коэффициента сх изменяется от 1,2 до 0,45 в зависимости от числа Рейнольдса^е = ^¿//у,где V - скорость ветра, м/с; (1 - диаметр элемента, м; v - кинематическая вязкость воздуха (при 1=15°С и атмосферном давлении 0,1013 МПа у=145*Ю-7 м2/с).

Сх

Ы 1

0,8

0,6

0,40 0,20,4 0,60,6 / 1,21,4 1,61,8 2 2,2 10

Рисунок 1.10. График зависимости аэродинамического коэффициента для стержней цилиндрической формы от числа Рейнольдса

Из графика зависимости cx=f(Re) (рисунок 1.10) следует, что использование круглых труб взамен прокатных профилей других форм приводит к снижению коэффициента сх в 2 раза и более. Используя зависимость сх=1'(Ке), можно подобрать трубы диаметра d, при котором для данной скорости ветра аэродинамический коэффициент имеет наименьшее значение, и таким образом существенно снизить ветровую нагрузку на сооружение.

Коэффициент лобового сопротивления Сф для плоской решетчатой конструкции определяется по формуле:

Сф — ^ /

(1.10)

где/¡- площадь проекции элемента конструкции на ее плоскость; Б-площадь конструкции, вычисленная по ее наружному габариту; для пространственной решетчатой конструкции (башня):

Спр — Сф(1+ пХ

(111)

где коэффициент п зависит от взаимного расположения стержней в пространстве.

При предварительном расчете динамической составляющей ее воздействие можно учесть путем умножения статической составляющей Спр, на коэффициент в, равный 1,4 для башен.

1.2.3 Деформационные расчеты и устойчивость решетчатых башен.

Деформационные расчеты решетчатых башен на действие ветровой нагрузки с учетом влияния сжимающих сил на искривление башни являются основой для определения поперечных размеров башен, а также запаса прочности и жесткости их конструкций [68].

В качестве примера приведен расчет реальной конструкции телевизионной башни, общей высотой с антенной 315,3 м (рисунок 1.11), на которую действует ветровая нагрузка со скоростью ветра на отметке 300 м, равной 18,6 м/с.

На рисунке 1.12 представлена расчетная схема башни высотой 187 м, полученная после отбрасывания ее верхней части. Расчетная схема представляет стержень со ступенчато-переменным сечением, в местах изменения которого прикладываются вертикальная сила веса конструкции и горизонтальные ветровые нагрузки, распределённые по узлам. К свободному концу стержня приложен момент М01 ветровой нагрузки, действующего со стороны верхней 128,3-метровой части башни. Материал башни - легированная сталь НЛ-2 с расчетным сопротивлением 2900 кг/см2.

На первом этапе проводится деформационный расчет башни по схеме (рисунке 1.13), где в качестве неизвестного принимается начальный угол наклона фо свободного конца. В осях координат Х и У по рекуррентным зависимостям метода начальных параметров, определяется угол наклона и изгибающий момент в конце данного участка через угол наклона, изгибающий момент и поперечную силу в начале данного участка.

Для первого участка получаем:

- 177 --, Л Ж SinV01 , (1 - COSV0l) 2

= Е101Ф1 = ^ocosvoi + Moi ~ CQ1 + Q01-2-со1;

V01

01

л, -v01sinv01 , ,, , ~ sinvoi

M12 = - Ф0—— + M01COSv01 + Q01—— c01 '

coi

v01

(1.12)

где Ф0 = Е101Ф0; v01 = С

01

S

01

El

01

Soi - продольная сжимающая сила на первом участке (рисунок 1.13);

М12 - изгибающий момент в сечении 1 стержня 0 - 1.

Для второго участка получаем вместо (1.12) следующие зависимости:

3Х8000

ЧХ10000

2XWOOO

ЧХ ¡2000

\|£5Ö00

43 ООО

36000

200000

\ s N N N *ч 1* , - 1 ^ ; "Л

N N N \ Ч Ч \ < W N S -H- < $ -J * о Í

СП

fe)

>

а sa U О

S

л а о

оо

ы

CZÎ

ы

+

hd

to

Со

К>

+ "о

£ ¿n

to to

(О

to

О +

(О

to

Lk)

(О

к> +

J

to

Lk)

I

•ei

to

В

+ is

to

о О

С/3 <

К> +

(О

в

Г> to

•Si

to

О О

с/з <

К> +

в

Г>

к> +

(О

о о

Г>

Рисунок 1.11. Конструкция телевизионной башни Рисунок 1.12. Расчетная схема башни общей высотой с антенной 315,3 м высотой 187 м

Момент М12 в этом случае рассматривается как внешний изгибающий момент в начале второго участка стержня 1 - 2, М23 в конце участка 1 - 2 (рисунок 1.14).

Аналогично выводятся выражения для фз и М34, с повышением в соотношениях (1.13) индексов при соответствующих значениях на единицу. Во всех этих рекуррентных формулах неизвестным является начальный параметр -начальный угол наклона ф4, который определяется из граничного условия для защемления в узле:

701 8ШУз4 ^О-СОЭУз^) 2

ф4 = (рзС°Уз4 + М34---С34 + 034---2-С34 (1Л4)

134 у34 134 у34

Рисунок 1.13. Схема деформационного расчета башни После ввода в условие (1.14) выражений для ф и М34, ф и М23, ф\ и М12,

получаем уравнение с одним неизвестным ф0, из которого определяется фо. Затем по предыдущим формулам (1.12 и 1.13) находим углы ф0, ф1,...., фъ и узловые моменты М12, М23,...., М4, причем момент в защемлении М4 определяется по формуле (1.15):

/34 ЭШ^

81ПУ

34

М4 = - фз^~Уз4-- + М34С08У34 + ^34-С34, (1.15)

/01 с34 У34

Б

где У34 = с341

34

Е/34

Рисунок 1.14. Схема моментов, действующих на участки башни

*34 = *23 + ^ 034 = 023 + Щ. (1.16)

После чего, вычисляются все взаимные горизонтальные смещения узловых точек стержня у 10, у21, у32, и у43 (рисунок 1.13). Для первого смещения, по методу начальных параметров, получаем:

- 8ШУ01 , М (1 - СО8%) 2 , ^ (у01 - 81п^01) 3 П лпл

У10 = Фо-% + М01-2-с021 + 0О1-3-с01' (1.17)

^01 ^01 у031

У10

где У10 =

Е1

01

Аналогичным путем проводится расчет всех остальных смещений. Полный прогиб свободного конца сжато-изогнутого стержня находится путем суммирования отдельных смещений (рисунок 1.11):

У

пол

= 2 у, (118)

Таким образом, все деформации и усилия сжато-изогнутого стержня переменного сечения находятся путем разделения стержня на отдельные элементы постоянного сечения. Практика показывается, что точность перехода к ступенчато меняющемуся сечению приемлема при введении 4-5 участков.

Для рассмотренного примера, определим полный прогиб свободного конца телевизионной башни высотой Н187 м (рисунок 1.8), при замене стержня переменного сечения на стержень со ступенчато меняющимся сечением (рисунок 1.9), при следующих значениях параметров: Р0=292 т, Р1=Р2=128 т; Р3=210 т. Осевые силы: Sol=292 т; Sl2=420 т; S2з=548 т; Sз4=738 т. Длины с01=41 м; с12=54 м; с23=38 м; с34=54 м. Силы давления ветра Wo=46,5 т; Wl=21,7 т;

W2=31,05 т; Wз=23,6 т. Момент ветровой нагрузки антенны: Мо1=2290 т.м. Расчетное сопротивление для стали Я=2900 кг/см2.

Сечения башни имеют следующие площади и момент инерции Б1=942 см2; Б2=1108 см2; Б3=1243,4 см2; Б4=1243,4 см2; 1о1=0,676 м4; 112=1,955 м4; 123=04,345м4; 134=10,04 м4.

По формулам (1.17) вычисляем взаимные смещения узлов: уш=0,955 м; у21=0,763 м; у32=0,267 м; у43=0,150 м, а также полный прогиб по формуле (1.18):

Расчеты показали, что башня не обладает достаточным запасом жесткости, так как прогиб ее свободного конца превышает 1/100 ее высоты:

Следовательно, деформационный расчет позволяет определить опасное состояние конструкции по условию жесткости.

3. Выводы.

1. Приведённый анализ состояния проблемы применения башенных решетчатых конструкций показал их широкое использование для сооружения первых в стране радио и телевизионных башен. В настоящее время при строительстве башен различного назначения осуществляется массовое внедрение трехгранных решетчатых конструкций, преимуществами которых являются высокая несущая способность при минимальной металлоемкости. Поэтому интенсивное развитие систем мобильной связи, а также ветроэнергетический установок (ВЭУ), происходящее в последние 15-20 лет вызвало необходимость широкого использования таких конструкций в качестве

Упол = 2 У, ¿-1 = 2,135 м •

решетчатых башен сотовой связи и башен установок ВЭУ, новые конструктивные формы которых должны иметь большую высоту, Прочность и жесткость, чем существующие конструкции башен.

2. Эффективность применения новых рациональных трехгранных решетчатых конструкций в настоящее время сдерживается их недостаточной конструктивной и расчетной проработкой.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАШЕННЫХ РЕШЕТЧАТЫХ СООРУЖЕНИЙ

Во второй главе представлены теоретические исследования башенных решетчатых сооружений, включающие следующие аспекты:

2.1. Определение рациональных областей применения решетчатых и сплошностенчатых башен из условия минимума массы конструкций

При проектировании решетчатых (рисунок 2.1.а) и сплошностенчатых (рисунок 2.1.б) башен возникает задача выбора рациональных областей применения этих наиболее представленных типов высотных сооружений в зависимости от их высоты и приложенной нагрузки [61].

а) трехгранная решетчатая конструкция б) сплошностенчая конструкция ВЛ

Рисунок 2.1. Примеры строительства решетчатых «а» и сплошностенчатых «б» башен Масса трехгранной решетчатой башни равна:

втр = Щтр • в + вр), (2.1)

где вл - масса поясов башни; вр - масса элементов решетки; Фтр=1.1^1.15 конструктивный коэффициент башни треугольного поперечного сечения. Масса однотипных поясов трехгранной решетчатой башни равна:

вп = Щп • 3 • У • А • Я, (2.2)

площадь поперечного сечения одного пояса башни:

(&+

А = Щп ( + *п • Л2 ), (2.3)

здесь Фп=1.05^1.1 конструктивный коэффициент поясов башни; у -плотность стали; Ил - расчетное усилие в однотипном поясе башни; Яу -расчетное сопротивление стали; у с — коэффициент условия работы; кп -коэффициент учитывающий продольный изгиб; Н - высота башни; ё - длина панели пояса (расстояние между узлами решетки, рисунок 2.2).

Значение расчетного усилия в поясе решетчатой башни равно (рисунок

2.2):

1М Мп = - • N + —

3

Н0

(2.4)

где N - значение продольной силы в рассматриваемом сечении башни; М -значение изгибающего момента в этом же сечение; Ио - высота поперечного

сечения башни.

Длина панели пояса (рисунок 2.2) зависит от типа решетки и равна d=ho/ т - для башни с раскосной решеткой и d=ho/2m - для башни с треугольной решеткой. Значение m=tga, где а - угол наклона стержня решетки.

Значение коэффициента кп, учитывающего продольный изгиб равно:

у • 1.9 • 10-5 • Я

У 2

кП =-(м /см2).

пс

(2.5)

здесь л - коэффициент расчетной длины панели пояса башни; Яу -значение расчетного сопротивления подставляемого как коэффициент, принимаемое его значение в т/см2; Пе=12тт/А - среднее значение коэффициента формы сечения, где Iты - минимальное значение радиуса инерции, рассматриваемого сечения пояса; А - площадь поперечного сечения этого профиля.

С учетом (2.2), (2.4), (2.5) масса однотипных поясов башен будет равна:

вп = ¥п

( 7 • Н

( Яу • Vс

3М 3 • п • кп • Яу • Гс • ко

N +-+

ко

т2

)

(2.6)

здесь п=1 для башен раскосной решеткой, и п=2 - для башен с треугольной решеткой.

Масса стержней решетки, подобранной по предельной гибкости равна:

вр = 3 • ¥р • у • Н • С • к0 • £

(2.7)

здесь Фр - 1.05^1.1 - конструктивный коэффициент решетки:

С =

И'

пс ' ^пред

где Хпред - предельное значение гибкости; с, - коэффициент, зависящий от типа решетки и принимаемый равным для треугольной решетки (рисунок 2.2.

М

М

а)

г

N

V

б)

С N

V

Рисунок 2.2. Расчетная схема решетчатой трехгранной башни а) с треугольной решеткой; б) с раскосной решеткой

для конструкции с треугольной решеткой (рисунок 2.2. а):

(1 + т2) • уД + т2

т2

для раскосной решетки (рисунок 2.2. б):

(т + V1 + т2 ) • (1 + т2)

£ — ----.

т2

Окончательно масса трехгранной решетчатой башни с треугольной или раскосной решеткой записывается так:

втр — Фтр

{

¥п • У • Н

Яу • Ус

N +

3М 3 • п • кп • Яу • Ус • ко к0 т2

+ • у • Н • С • к02 • £

}

(2.8)

Масса сплошностенчатой башни:

всп — ¥сп • У •А • Н

(2.9)

здесь Фсп=(1.1^1.25) - конструктивный коэффициент массы сплошностенчатой башни; у =7.85 т/м3 - плотность стали; А - площадь поперечного сечения; Н - высота башни.

Площадь поперечного сечения башни находим из условия:

N М о —--1--— Яу • ус

А у с

(2.10)

где N - значение продольной силы; М - значение изгибающего момента; А

- площадь поперечного сечения; Жх - момент сопротивления сечения башни; Яу

- расчетное сопротивление стали; у с - коэффициент условия работы.

Из (10) находим значение площади поперечного сечения:

А =

—у • У а

(2.11)

где р = Жх/Л - ядровое расстояние. С учетом (2.9) и (2.11) окончательное значение массы сплошностенчатой башни равно:

(*+М)

М\ Н

осп = усп • у • + — ) • ——,. (2.12)

—у ' У а

Значение ядрового расстояния для заданного типа профиля применяются постоянным. Для трубчатых сечений, обеспечивающих местную устойчивость стенок, можно принять р, равным 0.2 м.

Для определения рациональной границы применения сплошностенчатой башни и трехгранной решетчатой башни (рисунок 2.1) необходимо решить неравенство Осп> Отр из которого получаем следующее условие:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бадертдинов Ильнар Рамисович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бадертдинов И.Р. Разработка и исследование новых конструкций решетчатых балок // 60 - ая юбилейная респ. научн. конф.: Сб. научн. тр. аспирантов и докторантов КГАСУ - Казань , 2008, С.87.

2. Бадертдинов И.Р. Трехгранные решетчатые башни // 61 - ой респ. научн. конф.: Сб. научн. тр. аспирантов и докторантов КГАСУ - Казань , 2009, С.84.

3. Бадертдинов И.Р., Кузнецов И.Л. Оптимальные геометрические параметры поперечного сечения трехгранных стальных опор // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета №2(36) 2016, С.95-99.

4. Бадертдинов И. Р., Кузнецов И. Л. Оптимальная высота поперечного сечения трехгранных стальных опор // Научному прогрессу - творчество молодых №4 2016, С.13-15.

5. Бадертдинов И.Р., Кузнецов И.Л., Сабитов Л.С. Напряженно-деформированное состояние трехгранных решетчатых конструкций // Научно-технический вестник Поволжья №11 2018, С.192-194.

6. Бадертдинов И.Р., Кузнецов И.Л., Сабитов Л.С. Разработка и исследование решетчатых трехгранных опор // Эффективные Строительные конструкции: теория и практика сборник статей XIV Международной научно-технической конференции 2014, С.15-17.

7. Бадертдинов И.Р., Кузнецов И.Л., Сабитов Л.С. Напряженно-деформированное состояние трехгранных решетчатых конструкций // Материалы 1Х международной научно-технической конференции "Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2018" (МНТК "ИМТОМ-2018" 2018, С.144-147.

8. Бадертдинов И.Р., Кузнецов И.Л., Сабитов Л.С., Ахтямова Л.Ш. Разработка методики расчета на устойчивость упруго опертых тонкостенных стержней открытого сечения решетчатых конструкций башенных сооружений // Научно-технический вестник Поволжья №8 2019, С.59-61.

9. Барштейн М.Ф. Ветровая нагрузка на здания и сооружения. -Строительная механика и расчет сооружений, 1974, №4, С. 43-48.

10. Барштейн М.Ф. Динамический расчет высоких сооружений на действие ветра. - В кн.: Справочник по динамике сооружений. Под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича. М., Стройиздат, 1972, С. 286-321.

11. Белый Г.И. К расчету на устойчивость стержневых элементов стальных конструкций // Вестник гражданских инженеров. 2013. №2 (37). С. 44-48.

12. Белый Г.И. Методы расчета стержневых элементов конструкций из тонкостенных холодногнутых профилей // Вестник гражданских инженеров. 2014. №4 (45). С. 32-37.

13. Бирюлев В.В., Кользеев А.А. Об учете влияния замкнутой формы сечения на устойчивость сжатых стержней металлических ферм. - Известия ВУЗов. Строительство и архитектура, 1983. - №12. - С. 4-8.

14. Блейх Фридрих. Устойчивость металлических конструкций. М.: Физматгиз, 1959, 544с.

15. Богданович А.У. Уравнения сжатия тонкостенных стержней непрерывного-переменного сечения / А.У. Богданович // Изв. Вузов. Строительство. - 2002. - Т.6. - С. 12-18.

16. Броверман Г.Б. Строительство мачтовых и башенных сооружений. М.: Стройиздат, 1984, 256с.

17. Ветроэнергетика [электронный ресурс] - Режим доступа: http:// ru.wikipedia.ora/wiki/Ветроэнергетика.

18. Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности. - М.: изд-во Интерсоларцентр, 2001. [электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.intersolar.ru/wind.

19. В.П. Романов. В сб. Исследование новых типов пространственных конструкций гражданских зданий и сооружений. ЛенЗНИИЭП, Ленинград, 1977. - С. 96-105.

20. Габидуллин М.Г., Рахимов Р.З., Бадертдинов И.Р., Габидуллина А.Н., Стоянов О.В. Влияние резаной из листа стальной фибры на Прочность

цементных композитов // Вестник Казанского технологического университета 2013. Том 16. №17. - С. 51-56.

21. Горохов Е.В., Турбин С.В., Бусько М.В. Определение оптимальной высоты башни ВЭУ // Сб. Науч. Трудов «Современные строительные конструкции из металла и древесины». - Одесса: ОГАСА. - 2003. - С. 70-77.

22. Захаров А. А. Моделирование связей тонкостенного стержня в рамных конструкциях / А.А. Захаров // Строительная механика и расчет сооружений. 1982. Т.5. С. 26-29.

23. Карпенко Н.И., Радайкин О.В. К совершенствованию диаграмм деформирования бетона для определения момента трещинообразования и разрушающего момента в изгибаемых железобетонных элементах (статья) «Строительство и реконструкция». - Орел: Изд. ОГТУ, 2012,№2. - С. 10-16.

24. Кривцов В.С., Олейников А.М., Яковлев А.И. Неисчерпаемая энергетика. Кн 2. Ветроэнергетика - Харьков: Харьков. авиац. ин-т; Севастополь: Севастополь. нац. техн. ун-т, 2004. - 519 с.

25. Кузнецов И.Л., Сабитов Л.С., Бадертдинов И.Р. Рациональная область применения опор из многогранных труб // 68 - ая Всероссийская научн. конф. По проблемам архитектуры и строительства: Сб. научн. тр. аспирантов и докторантов КГАСУ - Казань , 2016, С.41.

26. Лессиг Е.Н., Лилеев А.Н., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции. М. Стройиздат, 1970, 488 с.

27. Лизин В.Т., Пяткин В. А. Проектирование тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1976, 408 с.

28. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1979, 319с, илл.

29. Лихтарников Я.М., Летников В.Н., Технико - экономические основы проектирования строительных конструкций. Учеб. Пособие для ВУЗов. Киев -Донецк: Вища школа. Головное издательство, 1980, 240 с.

30. Металлические конструкции. В 3 т.Т.2 Конструкции зданий: Учебник для строительных вузов; Под ред. Горева В.В. М.: Высш. шк., 1999, 528с.

31. Металлические конструкции. В 3 т.Т.1 Общая часть (Справочник проектировщика), Под общей ред . Кузнецова В . В . (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н. П. Меньшикова): - М.: изд-во АСВ, 1998, 576с, илл.

32. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.И. Беленя, В. А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.: Под общ. ред. Е.И. Беленя. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с.

33. Металлические конструкции. В 3 т.Т.3 Специальные конструкции и сооружения: Учебник для строительных вузов; Под ред. Горева В. В. М.: Высш. шк., 1999. - 544с.: илл. стр. 96-117., 188-194.. 119-206.

34. Металлические конструкции. В 3 т.Т.2 Стальные конструкции зданий и сооружений (Справочник проектировщика)/Под общей ред. Кузнецова В.В. (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Меньшикова): - М.: изд-во АСВ, 1998. - 512 с, илл.

35. Металлические конструкции. В 3 т.Т.3 Стальные сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование, усиление и испытание конструкций здания и сооружения (Справочник проектировщика)/ Под общей ред. Кузнецова В.В. (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Меньшикова): - М.: изд-во АСВ, 1999. - 528 с, илл.

36. Металлические конструкции. Учебник для вузов. Под редакцией Кудишина Ю.И. М.: Издательский центр «Академия», 2007, 688 с.

37. Металлические конструкции. В 3 т.Т.1 Элементы конструкций: Учебник для строительных вузов; Под ред. Горева В.В. М.: Высш. шк., 1999. -551 с.

38. Муханов В.В. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1976, -

504 с.

39. Муханов К.К. Савицкий Г.А. К расчету стальных конструкций с учетом характера и продолжительности действия ветра // Строительная механика и расчет сооружений, 1981, №4, С. 61-62.

40. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения / В,Н. Гордеев, А.И, Лантух-Лященко, В.А, Пашинский, А.В. Перельмутер, С.Ф. Пичугин / Под

общей ред. А.В. Перельмутера. - 3-е изд., перераб. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2011. - 528 с.

41. Никольсон Д.Р. Конструкции опор и фундаментов ветрогенераторов: оптимизация // Оптимизация конструкций: сб. науч. тр./ Ун-т штата Айова. - Де Мойн, 2011. - С. 51-56.

42. Пат. 2378469. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/10. Трехгранная решетчатая конструкция / И.Л. Кузнецов, А.В. Исаев, И.Р. Бадертдинов. - № 2008140220/03 заявл. 09.10.2008; опубл. 10.01.2010; Бюл. №1.

43. Пат. 2584337. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/10. Трехгранная решетчатая опора / Л.С. Сабитов, И.Л. Кузнецов, И.Р. Бадертдинов. - № 2015105647/03 заявл. 18.02.2015; опубл. 20.05.2016; Бюл. №14.

44. Пат. 2641354. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/10. Трехгранная решетчатая опора / Л.С. Сабитов, И.Л. Кузнецов, И.Р. Бадертдинов, Ю.М. Стрелков. - № 2016145699 заявл. 22.11.2016; опубл. 17.01.2018; Бюл. №2.

45. Пат. 2706274. Рос. Федерация: МПК Е02Б 27/42. Модульный фундамент под опору / И.Л. Кузнецов, И.Р. Бадертдинов, О.В. Радайкин, Л.С. Сабитов, Л.Ш. Ахтямова, А.К. Мезиков, И.К. Киямов. - № 2019121275 заявл. 04.07.2019; опубл. 15.11.2019; Бюл. №32.

46. Пат. 2707898. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/10. Трехгранная решетчатая опора / И.Р. Бадертдинов, Л.С. Сабитов, И.Л. Кузнецов, Л.Ш. Ахтямова, А.К. Мезиков. - № 2019113023 заявл. 26.04.2019; опубл. 02.12.2019; Бюл. №34.

47. Пат. 2625060. Рос. Федерация: МПК Е02Б 27/42. Сборно-разборный фундамент под опору / И.Л. Кузнецов, Д.М. Хусаинов, З.Р. Ахунова, заявл. 30.05.2016; опубл. 11.07.2017; Бюл. №20.

48. Пат. 2554285. Рос. Федерация: МПК 001 М5/00. Способ испытания опор / И.Л. Кузнецов, Л.Р. Гимранов, Л.С. Сабитов, заявл. 01.11.2013; опубл. 27.06.2015; Бюл. №18.

49. Пат. 2664092. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/10. Трехгранная решетчатая опора с поясами из плоскоовальных труб / А.С. Марутян, заявл. 20.09.2017; опубл. 15.08.2018; Бюл. №23.

50. Патент на полезную модель 106912. Рос. Федерация: МПК Е04Н 12/08. Трехгранная решетчатая башня / Б.В. Остроумов, С.Б. Остроумов, заявл. 05.05.2011; опубл. 27.07.2011.

51. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. - Издание 2-е, дополненное и переработанное. - К.: Издательство «Сталь», 2005. - 618 с.

52. Петров А.А. Расчет сооружений на интенсивные ветровые воздействия. - В кн.: Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 4./Под ред.: В.А. Котляревского и А.В. Забегаева.

53. ПК ЛИРА, версия 9. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций. Справочно-теоретическое пособие под. ред. Академика Украины А. С. Городецкого, К. М.: 2003, 464с.

54. Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II -23-81* Стальные конструкции) М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

55. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций Лира. Руководство пользователя. Книга 1. основы теоретические и расчетные положения. Некоторые рекомендации. Киев, 2002, 147с.

56. Производство стальных металлоконструкций в РФ [электронный ресурс] - Режим доступа: http://prcs.ru/analytics-article/rynok-stamgh-metallokonstrukcij.

57. Развитие конструктивных форм и методов расчёта металлических конструкций инженерных сооружений типа антенных устройств и опор. Труды института ЦНИИПСК. Под редакцией акад. Мельникова Н.П. Москва: ЦНИИпроектстальконструкции 1981.-128с.

58. РТМ-17-02-2003. Руководящие технические материалы по проектированию и изготовлению фибробетонных конструкций на фибре, резанной из листа, Москва, 2003.

59. Руководство по расчёту зданий и сооружений на действие ветра. ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР М.: Стройиздат 1978.

60. Сабитов Л.С., Кузнецов И.Л., Бадертдинов И.Р. Разработка и исследование решетчатых трехгранных опор // Материалы 14-ой международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика», г. Пенза, 2014, С.15-17.

61. Сабитов Л.С., Кузнецов И.Л., Бадертдинов И.Р. К вопросу о рациональном типе поперечного сечения опор // Энергетика Татарстана №1(41) 2016, С.47-51.

62. Сабитов Л.С., Кузнецов И.Л., Бадертдинов И.Р., Радайкин О.В. Исследование совместной работы стальной стойки опоры и сборного железобетонного фундамента экспериментальным методом и с применением математического МКЭ-моделирования // Вестник гражданских инженеров №6 (71) 2018, С.37-44.

63. Сабитов Л.С., Кашапов Н.Ф., Киямов И.К. Теоретико-экспериментальные методы расчета напряженно-деформированного состояния высотных сооружений из тонкостенных стержней оболочек закрытого профиля // Научно-технический вестник Поволжья. 2018. №9. С. 16-18.

64. Сабитов Л.С., Бадертдинов И.Р., Чепурненко А.С. Оптимизация формы поперечного сечения поясов трехгранных решетчатых опор // Строительство и архитектура Издательский Центр РИОР (Москва), 2019, С. 5-8

65. Савицкий Г. А. Ветровая нагрузка на сооружения. - М.: Стройиздат, 1972. - 112 с.

66. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ No2019611305 от 24.01.2019 «AutoRSS.05» Сабитов Л.С., Кузнецов И.Л., Бадертдинов И.Р. Заявка 2018662422 от 07.11.2018г.

67. Смиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения / Пер. с англ. Б.Е. Маслова, А.В. Швецовой; Под ред. Б.Е. Маслова. - М.: Стройиздат, 1984. - 360 с., ил. - Перевод Изд.: Wind Effects on Strictures / E. Simiu., R. Scanlan (1978).

68. Снитко Н. К. Строительная механика, изд. «Высшая школа», 1965. -

431 с.

69. Снитко Н. К. Деформационные расчеты и устойчивость высоких башен // Изв. ВУЗов Строительство и архитектура №10, 1966, с-32-39.

70. Соколов А.Г. Направления развития инженерной части антенных сооружений // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура, 1978. - № 3. - с. 8-24.

71. Сопротивление материалов / Под ред. Писаренко Г.С. - Киев: Издательство «Вща школа», 1986. - 775 с.

72. СП20.133330.2016. Нагрузки и воздействия // Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

73. СП 52-104-2006. Свод правил по проектированию и строительству. Сталефибробетонные конструкции, Москва, 2007. - С. 97.

74. СП 43.13330.2012 СНиП 2.09.03-85 «Сооружения промышленных предприятий».

75. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23-81*.

76. Справочник проектировщика. Металлические конструкции. Под ред. Мельникова Н.П., М.: Стройиздат, 1980, - 776 с.

77. Стрелецкий Н.С., Гениев А.Н. Балдин В.А., Беленя Е.И., Лессиг Е.И. Стальные конструкции М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1952 - 852 с.

78. Тахтамышев А.Г. Примеры расчета стальных конструкций. М.: Стройиздат. 1978.

79. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. - М.: Наука, - 1971, - С. 186.

80. Файбишенко В.К. Металлические конструкции. Учебное пособие для вузов, М.: Стройиздат, 1984, - 336с.

81. Ф.Н. Рабинович. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами // Обзор. - Москва. 1976. - 73 с.

82. Ф.Н. Рабинович. Дисперсно-армированные бетоны. Стройиздат, Москва, 1989. - 176 с.

83. 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.

84. Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты. - М.: Машиностроение, 1972. - 288 с.

85. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра / Я.И. Шефтер. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 193 с.

86. Ян Брудка, Любински Мечислав. Легкие металлические конструкции. Изд.2-е доп перевод с польского под пер. С.С. Кормилова. М:, Стройиздат, 1974, 342 с.

87. Янукович В.Ф. Перспективы большой ветроэнергетики / В.Ф. Янукович, А.А, Минаев // Энергетика и электрификация. - 2000. - №5. - С. 1-6.

88. Ярас Л. Энергия ветра: Пер. с англ.: Под ред. Я.И. Шефтера / Л. Ярас, Л. Хоффман, А. Ярас, Г. Обермайер. _ М.: Мир, 1982. - 256 с.

89. Яхно О.М. Ветроэнергетика: конструирование и расчет ВЭУ: Учеб. пособие / О.М. Яхно, Т.Г. Таурит, Н.Г. Грабар // НТУ «Киевский политехн. инт», Житомирский гос. Ун-т. - 2003. - 256 с.

90. Яхно О.М. Методические указания по курсу «Основы научных исследований, технического творчества и НИРС. Ветроэнергетические установки» / Сост.: О.М. Яхно, Д.Д. Рябинин, А.П. Губарев. К.: КПИ, 1984. - 52 с.

91. Eurocode 1: Basis design and action on structures. Part 2-4: «Wind action». ENV 1991 - 2 - 4, CEN, 1994.

92. Eurocode 3: Design of steel structures. Part 3: "Buildings". Final draft 8 October 2001, prEN 1993-3: 2001, 33p.

93. 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. - С. 25-32.

94. L.S. Sabitov, I.R. Badertdinov, N.F. Kashapov, I.R.Gilmanshin, I.L. Kuznetsov The stressstrain state of thin-walled bar of variable cross section with different variants of fastening of the ends than is used in the energy construction // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 412 (2018) 0120162 doi: 10.1088/1757-899Х/412/1/012062.

95. I.R. Badertdinov, I.L. Kuznetsov, N.F. Kashapov, I.R.Gilmanshin, L.S. Sabitov Optimal geometrical parameters of trihedral steel supports cross section// IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 412 (2018) 012005 doi: 10.1088/1757-899Х/412/1/012005.

96. L S Sabitov, N F Kashapov, I R Gilmanshin, Yu M Strelkov, D M. Khusainov Development and investigation of the stressed-deformed state of the demountable foundation for support // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 240 (2017) 012005 doi:10.1088/1757-899X/240/1/012005.

97. G. Spate "Regulation in field of overhead power lines and their foundation in study Committee 22. 23rd Symposium Juko CIGRE, May 1997. - 15 p.

98. Structural Standards for Steel Antenna Towers and Antenna Sup- porting Structures, Electronic Industries Association, Engineering Department, Washington DC (1991).

99. Design of Steel Transmission Pole Structures, ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice no. 72, New York (1990).

100. Peterson, B. E. 2010 Evaluate the effect of turbine period of vibra- tion requirements on structural design parameters. Applied Physical Sciences corp.

101. B. Lanier, D. Schnerch, S. Rizkalla, Behavior of steel monopoles strengthened with high-modulus CFRP materials // Thin-Walled Structures 47 (2009) 1037-1047

102. Schnerch D, Dawood M, Rizkalla S, Sumner E, Stanford K. Bond behavior of CFRP strengthened steel structures. Advances in Structural Engi- neering 2006; 9(6):805-17.

103. Mohamed Al Satari, Ph.D., 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 October 12-17, 2008, Beijing, China.

104. C. Aubrey. Still waiting to take off. New Energy, 2000, № 1.

105. C. Hinsch. Wind Power flying even higher. New Energy, 2000, № 1.

106. D.M. Somers and M.D. Maughmer. Theoretical Aerodynamic Analyses jo Six Airfoils for Use on Small Wind Turbines National Renewable Energy Laboratory. Port Matilda, Pennsylvania 1617 Cole Boulervard Golden, Colorado 80401-3393. June 2003-NREL/SR - 500 - 33295 - 91 p.

107. Field maintenance manual 56 100 wind turbine. U.S. Windpover, INC.

108. Preuss R.O. Potential Aerodynamic analysis of horizontal - axis windmills / R.O. Preuss, E.O. Sussiu, L. Morino // AIAA Paper. - 1977, №132. P. 1132-1140.

109. Wilson R.E. Aerodynamic performance of wind turbines. / R.E. Wilson, R.B.S. Lissaman // Walker S.N. Washington, 1976. - 194 p.

110. Wilson R.E. Wind turbine aerodynamics / R.E. Wilson // J. of Ind. Aerod. 1980. V.5. - P. 357-372.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЧЕРТЕЖИ КМД ТЕСТ-ОБРАЗЦОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ РФ

шджжжм й ш

Й

й

Й

Й

&ЙЙЙЙЙ

<

НА ИЗОБРЕТЕННЕ

№ 2378469

ТРЕХГРАННАЯ РЕШЕТЧАТАЯ КОНСТРУКЦИЯ

11атентообладатель(ли): Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального учреждения Казанский государственный архитектурно-строительный университет ФГОУ В ПО КазГАСУ (Я11)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка № 2008140220

Приоритет изобретения 09 октября 2008 г.

Зарегистрировало п Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 января 2010 г. Срок действия патента истекает 09 октября 2028 г.

Руководитель Федеральной службы по иптеллектуа чьной собственности, патентенI и товарным знакам

li.I1. Симонов

Й Й Й Й Й й Й Й й Й Й

й

й й Й Й Й

Й Й й й й

Й й Й й й

й Й Й Й Й

ййййюашавшвшйййййййййййййййййЖйй^

№ 2584337

ТРЕХГРАННАЯ РЕШЕТЧАТАЯ ОПОРА

Патентообладатель(ли): ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОМ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НА УЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ -КИСИ (ЯП)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка №2015105647

Приоритет изобретения 18 февраля 2015 Г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 21 апреля 2016 г.

Срок действия патента истекает 18 февраля 2035 г.

...г.? ■ с

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

ГЛ. Ивлиев

жж

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ПРОГРАММУ ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЯ 4

АКТЫ И СПРАВКИ О ВНЕДРЕНИИ

Общество с ограниченной ответственностью __«ИПЦ НЕФТЕПРОЕКТ»

420097, г.Челябинск, ул.проспект Ленин а, 50 ИНН 7455317297, КПП 745501001 ОГРН 1141690108937 Р/снет 407028104293 70000429 Филиал «Нижегородский» ОАО «Альфа-Банк»,г.Челябинск Кор/счёт: № 30101810200000000824, БИК 042202824

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Бадертдинова Ильнара Рамисовича

Результаты исследований Бадсртдинова Ильнара Рамисовича были использованы для выполнения проектных и строительно монтажных работ при организации систем беспроводной связи АЗС «Лукойл-Уралнефтепродукт» в труднодоступной местности.

Трехгранная решетчатая конструкция патент на изобретение №2378469, были применены на следующих объектах:

- Челябинская область, Аша, Узкоколейная улица, Лукойл АЗС №74050;

- Челябинская область, город Миньяр, улица Вокзальная Лукойл АЗС №74047;

- Челябинская область, М5, 1717 км, слева, 1717км+400м, АЗС Лукойл №74189.

Трехгранная решетчатая опора патент на изобретение №2584337, были

применены на следующих объектах:

- Челябинская область, Троицкий район, п. Степное, а/д «Южноуральск -Магнитогорск» (Р360), 82-й км, справа, Лукойл АЗС № 74167;

- Челябинская область, город Магнитогорск, улица Северный переход 3 Лукойл АЗС №74057.

Новые опоры показали огромные преимущества при выполнении строительно-монтажных и пусконаладочных работ, простоту монтажа и эксплуатации приборов находящихся на данных объектах, несомненным преимуществом данных опор является сокращение материальных затрат на строительно-монтажные работы а так же характеристики несущей способности.

»