Wieże i maszty Charakterystyczną cechą budowli typu wieżowego i masztowego jest bardzo duży stosunek wysokości do wymiarów poprzecznych oraz występujące w nich stosunkowo małe siły pionowe. Budowle wieżowe i masztowe mogą być projektowane w kształcie graniastosłupa, piramidy lub walca (kominy przemysłowe). Najważniejsze typy konstrukcji o charakterze wieżowym i masztowym to
1) wieże różnego przeznaczenia, najczęściej do anten i innych urządzeń radiowych, telewizyjnych i telekomunikacyjnych, 2) maszty podobnego przeznaczenia, 3) konstrukcje wsporcze (słupy) napowietrznych linii elektroenergetycznych, 4) kominy, 5) podpory kolejek linowych i wyciągów narciarskich. Oprócz wymienionych do omawianej grupy budowli można zaliczyć także wieże: obserwacyjne, reklamowe, przekaźnikowe, radarowe, wiertnicze. Wieże są konstrukcjami utwierdzonymi w fundamencie i pracującymi jako wsporniki obciążone poziomym działaniem wiatru i siłami skupionymi pochodzącymi od sieci anten. Maszty są obciążone podobnie, lecz opierają się na fundamencie przegubowo, a obciążenie poziome jest przenoszone przez odpowiednio rozmieszczone liny odciągowe. Trzon masztu pracuje więc jako belka ciągła, oparta na sprężystych podporach, ściskana i zginana. Wieże różnego przeznaczenia są smukłymi konstrukcjami utwierdzonymi w fundamentach. Najczęściej służą do podtrzymywania sztywnych radiatorów fal krótkich lub anten fal ultrakrótkich, a czasem anten fal średnich. Wieże są znacznie cięższe od spełniających podobną funkcję masztów; są jednak bardziej sztywne, a ponadto zajmują dużo mniejszą powierzchnię Stalowe wieże radiowe i telewizyjne są najczęściej konstrukcjami kratowymi przestrzennymi o przekroju poprzecznym w kształcie wiełokąta foremnego, zwykle trójkąta lub kwadratu, rzadziej sześcio- czy ośmiokąta. W przypadku gdy antena wywołuje dużą siłę poziomą, stosuje się prostokątny przekrój wieży. Konstrukcje wieżowe pełnościenne stosuje się coraz częściej, zwłaszcza przy niewielkich wysokościach, najczęściej o przekroju rury okrągłej. Konstrukcjom wież nadaje się z reguły zbieżność ku górze, przy czym zarys tej zbieżności może być prostoliniowy, paraboliczny lub hiperboliczny.
Przestrzenne konstrukcje wież o przekroju wielokątnym (oprócz wież trójkątnych) należy stężać poprzecznymi przeponami, umieszczonymi zwykle w odległości nie większej niż 10 m. Przepony stosuje się również w tych miejscach, w których jest zaczepione obciążenie lub wieża zmienia zasadniczo kształt.
Obliczanie wież W układzie obliczeniowym statycznym wieża jest wspornikiem kratowym ściskanym i zginanym, a w przypadku dźwigania poziomej sieci antenowej — dodatkowo skręcanym (w przypadku zerowania połowy sieci). Wieże można obliczać wg teorii I rzędu, przyjmując schemat pionowego wspornika utwierdzonego w fundamencie. Wyznaczanie sił osiowych w prętach wież nie sprawia większych trudności przy korzystaniu z komputerów. Uwzględnia się wówczas zarówno zginanie jak i skręcanie, mogą też być uwzględnione wpływy II rzędu, które w przypadku wież polegają na wzroście sił w krzyżulcach wskutek skrócenia prętów krawężników.
Maszty są konstrukcjami lżejszymi i tańszymi od wież, lecz wymagają dużej powierzchni zabudowy i są droższe w użytkowaniu ze względu na konieczność stałego nadzoru prostoliniowości trzonu i naciągu odciągów. Maszty są mniej podatne na wpływy sejsmiczne. Maszt jest budowlą składającą się z trzonu, fundamentu głównego, lin odciągowych wraz z izolatorami i urządzeniami napinającymi oraz fundamentów odciągów. Liny odciągów należy łączyć z masztami za pomocą urządzeń zapobiegających zginaniu liny przy ruchu masztu. W analogiczny sposób należy również łączyć izolatory z linami. Całkowita wysokość masztu zależy od założeń projektu technologicznego. Szerokość trzonu może być zmienna lub stała, zwłaszcza jeśli odciągi podtrzymują go w kilku poziomach.
W ustrojach masztowych najczęściej stosuje się trzony kratowe o przekroju trójkątnym lub czterokątnym, zwykle kwadratowym. W przypadku trzonów peł-nościennych stosuje się przekrój rurowy, lecz są to w chwili obecnej konstrukcje dość rzadko projektowane.
W zależności od przekroju trzonu masztu jest on podtrzymywany grupami złożonymi z trzech albo czterech odciągów. Przy zastosowaniu jednej grupy odciągów i przy odciągach równoległych kąt nachylenia do poziomu przyjmuje się ok. 45°, natomiast przy zamocowaniu wszystkich lub niektórych odciągów w jednym fundamencie kotwiącym kąt nachylenia górnego odciągu przyjmuje się 50-=-60°. Trójgraniaste maszty mają przewagę nad masztami czterograniastymi ze względu na mniejszą liczbę odciągów i fundamentów. Wysokość trzonu masztu jest podyktowana względami technologicznymi, natomiast jego szerokość wynika zwykle z warunku stateczności, rzadziej z warunku wytrzymałości. Smukłość odcinków trzonu między poziomami odciągów A wynosi zwykle w masztach niższych 60-=-100, natomiast w masztach wysokich może osiągnąć nawet wartość 150. Przy zachowaniu takich smukłości szerokość trzonu jest zwykle większa od 1/35 długości odcinka. W celu podwieszenia poziomych anten krótkofalowych stosuje się czasem ustroje złożone z dwóch trzonów połączonych poziomymi ryglami. Poszczególne segmenty masztu wykonuje się jako spawane, przy czym w węzłach krat unika się stosowania blach węzłowych.
Obliczanie masztów Schematem statycznym masztu jest pionowy pręt ciągły, wsparty na podporach odpowiadających liczbie poziomów odciągów. Podpory masztu nie są sztywne, lecz sprężyście podatne. Podatność podpory zależy od przekroju, długości i kąta nachylenia odciągu, od jego modułu sprężystości, a nawet od liczby odciągów na danym poziomie, najbardziej jednak od wstępnego naprężenia odciągów. W wyniku obliczeń wstępnych ustala się schemat masztu, liczbę kondygnacji, kąty nachylenia odciągów, wymiary przekrojów itd. Przy obliczeniach tych można uważać trzon za belkę ciągłą na sztywnych podporach. Dokładny sposób obliczania masztów polega na uwzględnieniu wpływu podatności sprężystej podpór (uwzględnienie wpływów II rzędu) na rozkład sił w trzonie masztu. Podatność ustala się po obliczeniu odciągów i wprowadza ją do równania trzech momentów. Przy tym sposobie sformułowania problemu, przemieszczenia podpór trzonu stają się niewiadomymi obok momentów podporowych. Konieczne jest zwiększenie liczby równań, co uzyskuje się przez ułożenie równań równowagi węzłów podporowych jako równań dodatkowych. Obliczenie należy przeprowadzać metodą iteracji, aż do uzyskania dostatecznej zgodności wyników. Przy obliczaniu masztów według teorii II rzędu nie należy stosować zasady superpozycji wyników.
Wyszukiwarka