RU2178494C1

RU2178494C1 - Lattice tower

Info

Publication number: RU2178494C1
Application number: RU2001107720A
Authority: RU
Inventors: Б.В. Остроумов
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-01-20

Abstract

FIELD: construction engineering; erecting high-rise tower- type metal structures. SUBSTANCE: lattice tower has lengthwise-unified rods and reinforcing rings integrating them through height. Novelty is that rods are intersecting throughout entire height of tower at vertexes of polygonal reinforcing rings; reinforcing rings adjacent in height are displaced relative to each other through half angle equal to quotient of 360 deg. division into quantity of polygon sides at whose vertexes mentioned rods are joined together. EFFECT: facilitated manufacture; reduced labor consumption. 2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве высотных сооружений башенного типа из металла. The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of high-rise structures of a tower type of metal.

Известны решетчатые металлические башни традиционной конструкции, состоящие из поясов и соединяющих их в пространственную решетчатую конструкцию стержневых элементов решетки - раскосов и распорок (см. Соколов А. Г. "Опоры линий передач". - М. , Стройиздат, 1961, с. 77, рис. 57). Known lattice metal towers of a traditional design, consisting of belts and connecting them into a spatial lattice design of the lattice core elements - braces and struts (see Sokolov A. G. "Transmission line supports". - M., Stroyizdat, 1961, p. 77, fig. 57).

При воздействии на сооружение такой конструкции поперечной нагрузки, в частности, ветровой, являющейся определяющей для такого рода сооружений, поперечные сечения поясов башни определяются, в основном, этой нагрузкой, исходя из эпюры изгибающих моментов, учитываются и усилия от собственного веса и других весовых нагрузок, например, гололедно-изморосевых отложений, а усилия в элементах решетки - из эпюры поперечных сил. When a transverse load, in particular a wind load, which is crucial for such structures, affects the structure, the cross sections of the tower belts are determined mainly by this load, based on the diagram of bending moments, the forces from its own weight and other weight loads are also taken into account, for example, icy-drizzling sediments, and the forces in the lattice elements are from the diagram of transverse forces.

В результате сечения элементов решетки подбираются, в большинстве случаев, по гибкости, т. е. принятое сечение не используется полностью, что приводит к перерасходу металла. As a result, the cross-sections of the lattice elements are selected, in most cases, according to their flexibility, i.e., the adopted cross-section is not used completely, which leads to overuse of the metal.

Указанные недостатки частично устранены в сетчатой башне, имеющей стержневые элементы в виде перекрещивающихся пар, расположенных в параллельных вертикальных плоскостях, проведенных через их нижние концы, а их верхние концы расположены на радиальной прямой, проходящей в плане через точку пересечения проекций вертикальных плоскостей, одна из которых проведена через нижние концы обоих стержней, а другая проходит через хорду окружности в секторе, ограниченном радиальными прямыми, проведенными через нижние концы стержней, причем радиус этой окружности - средний между радиусами окружностей, на которых расположены нижние концы внешнего и внутреннего стержней (см. ав. свид. N 578413 М. кл. E 04 H 12/08, 1977). These shortcomings are partially eliminated in a mesh tower having rod elements in the form of intersecting pairs located in parallel vertical planes drawn through their lower ends, and their upper ends are located on a radial line passing in plan through the intersection point of the projections of vertical planes, one of which drawn through the lower ends of both rods, and the other passes through the chord of a circle in a sector bounded by radial lines drawn through the lower ends of the rods, and the radius of that circle is the middle between the radii of the circles on which the lower ends of the outer and inner rods are located (see av. certificate. N 578413 M. class. E 04 H 12/08, 1977).

Однако рассмотренное решение ставит целью только унификацию по геометрическим размерам стержней, находящихся между смежными кольцами жесткости. However, the solution considered aims only at standardizing the geometrical dimensions of the rods located between adjacent stiffening rings.

Рассматривая работу элементов сооружения, скомпонованного в соответствии с этим решением, необходимо отметить, что в местах соединения "внешних и внутренних наклонных стержней" в уровне, так называемых, "колец жесткости" расстояния от оси изгиба каждого сечения сооружения (ось изгиба не совпадает с осью симметрии сечения, т. к. кроме изгибающего момента от поперечной нагрузки на сооружение действуют весовые нагрузки: собственный вес сооружения и оборудования, вес гололедно-изморосевых отложений и т. п. ) до осей поперечных сечений "внутренних" и "внешних" стержней различно. В связи с чем внутренние осевые усилия, возникающие в этих стержнях от изгиба сооружения, также будут различны. Это приводит к возникновению крутящего момента в кольцах жесткости. Considering the operation of the elements of the structure arranged in accordance with this decision, it should be noted that at the joints of the "external and internal inclined rods" at the level of the so-called "stiffness rings" the distance from the bending axis of each section of the structure (the bending axis does not coincide with the axis symmetries of the section, because in addition to the bending moment from the transverse load, the structure is subject to weight loads: dead weight of the structure and equipment, weight of icy-drizzled deposits, etc.) to the axes of the cross sections them "and" outer "rods varies. In this connection, the internal axial forces arising in these rods from the bend of the structure will also be different. This results in torque in the stiffening rings.

В местах примыкания внешних и внутренних стержней к кольцам жесткости оси как внешних, так и внутренних стержней, расположенных над и под кольцом жесткости, не лежат на одной прямой. In the places where the external and internal rods adjoin the stiffness rings, the axes of both the external and internal rods located above and below the stiffness ring do not lie on one straight line.

Следовательно, в этих местах появятся горизонтальные составляющие усилий как в радиальном, так и тангенциальном направлениях. Таким образом, кольцо жесткости будет находиться в сложно-напряженном состоянии. Consequently, in these places the horizontal components of the forces will appear both in the radial and tangential directions. Thus, the stiffening ring will be in a difficult-stressed state.

Конструктивное решение кольца жесткости при описанных в нем внутренних усилиях представляется весьма сложным, равно как и конструкция примыкания к нему наклонных внешних и внутренних элементов, особенно при конструктивном решении этих монтажных соединений на болтах. The structural solution of the stiffening ring with the internal forces described in it seems to be very complex, as well as the design of the adjoining of inclined external and internal elements to it, especially with the constructive solution of these mounting joints on bolts.

Это объясняется необходимостью решения поперечного сечения "кольца жесткости" в виде замкнутого профиля, т. к. открытое сечение в виде тавра или двутавра плохо работает на кручение. This is explained by the need to solve the cross section of the "stiffening ring" in the form of a closed profile, since an open section in the form of a tee or an I-beam does not work well in torsion.

В результате для обеспечения достаточной несущей способности колец жесткости потребуется значительный расход металла. As a result, to ensure sufficient bearing capacity of the stiffening rings, a significant consumption of metal will be required.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению является сетчатая башня, включающая унифицированные прямолинейные наклонные стержни, соединенные в точках перекрещивания на кольцах жесткости (см. авт. свид. N 975987 М. кл. E 04 H 12/00, 1982). The closest to the proposed technical solution is a mesh tower, including unified rectilinear straight inclined rods connected at the intersection points on the stiffening rings (see ed. Certificate No. 975987 M. class. E 04 H 12/00, 1982).

Решетчатая башня в соответствии с этим решением включает каркас, разделенный горизонтальными поясами на отдельные ярусы и образованный наклонными прямолинейными пересекающимися стойками одной высоты, при этом каркас выполнен в форме пирамиды, а наклонные стойки размещены на гранях и ребрах последней, а каждая стойка грани параллельна одному из ребер, ограничивающих грань, в которой лежит стойка, количество же наклонных стоек в соседних по высоте ярусах последовательно изменяется на две единицы в каждой грани. The lattice tower in accordance with this decision includes a frame divided by horizontal belts into separate tiers and formed by inclined rectilinear intersecting racks of the same height, while the frame is made in the shape of a pyramid, and the inclined racks are placed on the faces and edges of the latter, and each rack of the face is parallel to one of ribs bounding the face in which the rack lies, the number of inclined racks in the tiers adjacent in height varies successively by two units in each face.

При рассмотрении этого решения, с точки зрения воплощения в конструкции, можно констатировать следующее:
1) в данном случае имеет место лишь унификация геометрических размеров элементов и узлов. Однако сечения элементов по высоте будут изменяться. В связи с изложенным, говорить о полной унификации элементов и узлов не представляется возможным;
2) увеличение количества элементов в решетке башни приводит не только к увеличению трудоемкости и сложности монтажа, но также к усложнению и увеличению трудоемкости ее изготовления.When considering this solution, from the point of view of implementation in the design, we can state the following:
1) in this case, there is only a unification of the geometric dimensions of elements and nodes. However, the cross-sections of the elements in height will vary. In connection with the foregoing, it is not possible to talk about the complete unification of elements and nodes;
2) an increase in the number of elements in the tower lattice leads not only to an increase in the complexity and complexity of installation, but also to a complication and increase in the complexity of its manufacture.

Таким образом, реализация данного решения не только не позволяет упростить изготовление и монтаж сооружения, но, напротив, приводит к увеличению трудоемкости изготовления и монтажа металлоконструкций башни. Thus, the implementation of this solution not only does not simplify the manufacture and installation of structures, but, on the contrary, leads to an increase in the complexity of manufacturing and installation of metal structures of the tower.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом решении. These shortcomings are eliminated in the proposed solution.

Достигается это тем, что стержни по всей высоте башни пересекаются в вершинах углов многоугольных колец жесткости, смежные по высоте из которых смещены относительно друг друга на половину угла, равного частному отделения 360^o на количество сторон многоугольников, в вершинах которых соединены стержни.This is achieved by the fact that the rods intersect along the entire height of the tower at the vertices of the corners of the polygonal stiffening rings, adjacent in height of which are offset relative to each other by half an angle equal to the partial separation of 360 ^o by the number of sides of the polygons at the vertices of which the rods are connected.

При этом многоугольные кольца жесткости башни выполнены в виде образованных плоскими фермами горизонтальных диафрагм. Moreover, the polygonal stiffness rings of the tower are made in the form of horizontal diaphragms formed by flat trusses.

Техническим результатом предлагаемого решения является сокращение трудоемкости изготовления и монтажа металлоконструкций сооружения за счет унификации геометрических размеров элементов и уменьшения их количества. The technical result of the proposed solution is to reduce the complexity of the manufacture and installation of metal structures due to the unification of the geometric dimensions of the elements and reduce their number.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показан общий вид башни;
на фиг. 2 - ее фасад;
на фиг. 3 - разрез по 1-1 фиг. 2;
на фиг. 4 - разрез по 2-2 фиг. 2;
на фиг. 5 - узел 1;
на фиг. 6 - разрез 3-3 фиг. 5;
на фиг. 7 - фрагмент "А" - развертка фасада башни;
на фиг. 8 - фрагмент "Б" - диафрагмы в виде ферм;
на фиг. 9 - фрагмент "В" - наклонный элемент несущего каркаса.The invention is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 shows a general view of the tower;
in FIG. 2 - its facade;
in FIG. 3 is a section through 1-1 of FIG. 2;
in FIG. 4 is a section through 2-2 of FIG. 2;
in FIG. 5 - node 1;
in FIG. 6 is a section 3-3 of FIG. 5;
in FIG. 7 - fragment "A" - scan of the facade of the tower;
in FIG. 8 - fragment "B" - diaphragm in the form of farms;
in FIG. 9 - fragment "B" - an inclined element of the supporting frame.

Предлагаемая сетчатая башня 1 состоит из наклонных элементов 2, пересекающихся в узлах 3, колец жесткости в виде плоских ферм 4 и фундамента 5. Каждый наклонный элемент 2 с сечением в виде замкнутого профиля, преимущественно трубчатого, состоит из трех частей 6, 7, 8, соединенных между собой болтами 9 через фланцы 10, которые прикреплены к одной из сторон каждой крайней части наклонных элементов 6 и 8, обращенной в сторону средней части наклонного элемента 7. The proposed mesh tower 1 consists of inclined elements 2 intersecting in nodes 3, stiffening rings in the form of flat trusses 4 and the foundation 5. Each inclined element 2 with a section in the form of a closed profile, mainly tubular, consists of three parts 6, 7, 8, interconnected by bolts 9 through flanges 10, which are attached to one side of each extreme part of the inclined elements 6 and 8, facing the middle part of the inclined element 7.

Для образования бесфасоночного соединения в узле 3 пересечения стержневых элементов свободные концы концевых частей 11 и 12 подвергнуты фигурной обработке. To form a non-shaped connection in the node 3 of the intersection of the core elements, the free ends of the end parts 11 and 12 are shaped.

Узел 3 включает горизонтальную вставку 13, соединенную с вертикальной фасонкой 14, к которым примыкают концевые части 6 и 8 наклонных элементов 2, подходящих к узлу сверху и снизу. Горизонтальная вставка 13 снабжена переходными элементами 15 с прикрепленными фланцами 16 для соединения с наружными поясами 17 плоских ферм 4, совместно образующими кольца жесткости, играющими роль диафрагм и обеспечивающими геометрическую неизменяемость сечения башни. The node 3 includes a horizontal insert 13 connected to a vertical gusset 14, to which the end parts 6 and 8 of the inclined elements 2 adjacent to the node above and below are adjacent. The horizontal insert 13 is equipped with transition elements 15 with attached flanges 16 for connecting with the outer belts 17 of the flat trusses 4, together forming stiffening rings, playing the role of diaphragms and providing a geometric unchanged cross-section of the tower.

Предлагаемое техническое решение позволяет в значительной мере уменьшить трудоемкость изготовления и монтажа металлоконструкций сетчатой башни за счет унификации геометрических размеров элементов и уменьшения их типоразмеров. The proposed technical solution can significantly reduce the complexity of the manufacture and installation of metal structures of the mesh tower due to the unification of the geometric dimensions of the elements and reduce their sizes.

Уменьшение количества типоразмеров элементов сетчатой башни достигается их унификацией как по длине, так и по линейным геометрическим размерам узлов, что позволяет сократить количество типоразмеров оснастки (кондукторов) и, как следствие, уменьшить объем контрольной сборки секций башни на заводе. The reduction in the number of sizes of elements of the mesh tower is achieved by their unification both in length and in linear geometric dimensions of the nodes, which reduces the number of standard sizes of equipment (conductors) and, as a result, reduces the volume of control assembly of the tower sections at the factory.

Для определения долговечности сооружения и для выявления оптимальных соотношений геометрических размеров сечений вставок и толщин фасонок в зависимости от сечений и усилий сходящихся в узлах наклонных элементов были изготовлены модели узлов башни в натуральную величину, испытания которых на статические и циклические нагрузки дали положительные результаты. To determine the durability of the structure and to identify the optimal ratios of the geometric dimensions of the cross sections of the inserts and the thickness of the gussets, depending on the cross sections and the forces converging at the nodes of the inclined elements, life-size models of the tower nodes were made, the tests of which for static and cyclic loads gave positive results.

Claims

1. Mesh tower, including unified along the length of the rods and combining them along the height of the stiffening rings, characterized in that the rods along the entire height of the tower intersect at the vertices of the corners of the polygonal stiffening rings, adjacent in height of which are offset relative to each other by half an angle equal to the particular from dividing 360 ^o by the number of sides of the polygons at the vertices of which the rods are connected.

2. The mesh tower according to claim 1, characterized in that the polygonal stiffness rings of the tower are made in the form of horizontal diaphragms formed by flat trusses.