Үш аяқты бұрыштық болат мұнаралар мен үш аяқты түтікті мұнаралардың салыстырмалы талдауы

Қазіргі заманғы байланыс, электр энергиясын беру және басқа да салаларда темір мачталар маңызды инфрақұрылым ретінде қызмет етеді. Олардың өнімділігі мен қолданылуы инженерлік құрылыста маңызды рөл атқарады. Үш аяқты бұрыштық болат мачталар мен үш аяқты түтікті мачталар өздерінің ерекше конструкциялық дизайндары мен өнімділік артықшылықтарына байланысты әртүрлі жобаларда кеңінен қолданылады. Бұл мақалада осы екі мачта түрінің құрылымдық сипаттамалары, материалдарды таңдау, құрылыс технологиялары, өнімділік және шығын тиімділігі сияқты бірнеше бағыттар бойынша терең салыстырмалы талдау жасалады. Сонымен қатар, олардың практикалық сценарийлерде қолданылуы қарастырылып, инженерлік жобалау мен таңдау үшін толық негіз ұсынылады.

I. Құрылымдық сипаттамалардың салыстыруы

1 Үш аяқты бұрыштық болат мачталар

Үш аяқты бұрыштық болат башнялар тік және көлбеу элементтер арқылы тұрақты үшбұрышты кеңістіктік құрылым құратын негізгі тірек ретінде үш бұрыштық болат бағаналарды пайдаланады. Бұл құрылымдық форма үшбұрыштың геометриялық тұрақтылық принципіне сүйенеді, ол үш бағытта біркелкі жүктеме таратуға мүмкіндік береді және тік және көлденең жүктемелерге тиімді түрде қарсы тұрады.

Бұрыштық болат башнялардың негізгі материалдары жиі қыздырып дайындалған тең немесе тең емес бұрыштық болат болып табылады, олардың сәйкес спецификациялары мен модельдері инженерлік жүктемелерге сәйкес таңдалады. Көлденең және диагональды элементтер де бұрыштық болаттан жасалады және негізгі материалдарға болттық қосылыс немесе дәнекерлеу арқылы бекітіледі. Шын мәніндегі қолданыста үш аяқты бұрыштық болат башнялардың биіктігі қажеттілікке қарай жобалануы мүмкін. Олар жалпы алғанда орташа және төмен биіктіктегі инженерлік жағдайлар үшін, мысалы, кіші және орта көлемді байланыс базалық станциялары мен қысқа арақашықтықтағы электр желілерін орнату үшін қолайлы. Олардың құрылымдық сипаттамалары шектеулі ауданда жоғары жүк көтергіштікке ие болуға мүмкіндік береді, сондықтан кеңістік талаптары қатаң қойылатын аймақтарға сәйкес келеді.

Дегенмен, бұрыштық болат башнялардың торлы құрылымының белгілі бір шектеулері бар. Бұрыштық болат элементтердің арасындағы саңылауларға байланысты жел жүктемесінде желге қарсы аудан салыстырмалы түрде үлкен болып келеді, ол елеулі жел жүктемесіне әкеп соғады. Сонымен қатар, бұрыштық болаттың көлденең қимасының сипаттамалары оның бұралуға төзімділігін салыстырмалы түрде нашарлатады және күрделі жүктеме жағдайларында жергілікті тұрақсыздық пайда болуы мүмкін.

2 Үшаяқты түтікшелі башнялар

Үшаяқты түтікшелі башнялардың негізгі құрылымы негізгі материал ретінде үш болат құбырдан тұрады. Бұрыштық болат башнялармен салыстырғанда, болат құбырлардың дөңгелек немесе көпбұрышты көлденең қимасы механикалық қасиеттері жағынан жақсырақ. Болат құбырлардың шеңберлік симметриясы барлық бағыттарда иілу мен бұралуға біркелкі төзімділік қамтамасыз етеді және күрделі жүктемелерге тиімдірек қарсы тұруға мүмкіндік береді.

Үш аяқты түтікті мұнараның байланыс жіктері әдетте фланецті қосылысты немесе қиылысатын пісіруді қолданады. Фланецті қосылыс орнында орнату мен бөлшектеуді жеңілдетеді, салу тиімділігін арттырады; қиылысатын пісіру конструкцияның бүтіндігі мен тұрақтылығын жақсарту үшін тегіс жік қосылысын қамтамасыз етеді. Құрылымдың қаттылығы мен тұрақтылығына жоғары талаптар қойылатын кейбір жобаларда үш аяқты түтікті мұнараның болат түтіктерінің ішіне компоненттердің жүкті көтеру қабілетін одан әрі жақсарту үшін қатаңдауыштар орнатылады.

Үш аяқты түтікті мұнаралардың қарапайым және тегіс сыртқы түрі бар және желге қарсы кедергі коэффициенті аз, бұл жел жүктемелерінің әсерін тиімді түрде азайтады. Бұл конструкциялық пішін жоғары биіктіктегі және үлкен жүктемелерді қажет ететін инженерлік сценарийлерге, мысалы, үлкен байланыс орталықтарына, аяқталу мұнараларына және жоғары кернеулі электр беру желілерінің бұрыштық мұнараларына сәйкес келеді. Олардың құрылымының компакттылығы мен тиімділігі біртіндеп оларды заманауи инженерлік құрылыста маңызды мұнара түріне айналдырды.

II. Материалдарды таңдаудың салыстырмасы

1 Үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың материалдары

Үш аяқты бұрыштық болат мачталардың негізгі материалдары көміртегілі болат немесе төменгі легирленген болаттан жасалған бұрыштық болат болып табылады. Көміртегілі болат жақсы өңдеу және пісіру қасиеттеріне ие және салыстырмалы түрде арзан болып келеді, сондықтан құнын қатаң бақылау талап етілетін жобаларға сәйкес келеді. Төменгі легирленген болат көміртегілі болат негізіне аздап легирлеуші элементтер (мысалы, марганец, кремний, ванадий және т.б.) қосу арқылы болаттың беріктігін, серпінділігін және коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсартады және қолайсыз экологиялық жағдайлары бар аймақтарға сәйкес келеді.

Бұрыштық болаттың коррозияға қарсы төзімділігін арттыру үшін оның бетіне, әдетте, ыстық синапта цинкование қолданылады. Ыстық синапта цинкование қабаты бұрыштық болат бетінде тығыз қорғаныштық пленка түзіп, болатты сыртқы коррозиялық ортамен түйісуден тиімді түрде бөліп, мачтаның жұмыс істеу мерзімін ұзартады. Жалпы атмосфералық ортада ыстық синапта цинкованылған бұрыштық болаттың жұмыс істеу мерзімі 20 - 30 жылға жетеді.

үш аяқты түтікті мұнаралардың 2 материалі

Үш аяқты түтікті мұнаралардың негізгі материалдары, әдетте, тігіссіз болат құбырлар немесе жоғары жиілікті дәнекерленген болат құбырлар болып табылады. Тігіссіз болат құбырлар пісіру және домалақтату процестері арқылы жасалады, беріктігі жоғары және қабырғасының қалыңдығы біркелкі, үлкен жүктеме төтеп өтетін негізгі бөліктер үшін сәйкес келеді. Жоғары жиілікті дәнекерленген болат құбырлар жоғары жиілікті токпен қыздырып, дәнекерлеу арқылы жасалады, өндіру тиімділігі жоғары және салыстырмалы түрде төмен бағасымен ерекшеленеді. Олар материалдардың құнын тиімді бақылауға мүмкіндік береді және инженерлік талаптарды орындайды.

Материалдық өнімділік тұрғысынан алғанда, бұрғылы болат құбырлардың ағу беріктігі мен созылу беріктігі әдетте бұрыштық болаттан жоғары болып келеді, бұл мұнара үшін жоғары тасымалдау қабілетін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, болат құбырлардың тегіс беті ауа кедергісі коэффициентінің төмен болуына әкеледі және жел жүктемесі астында жақсырақ кернеулік өнімділігін қамтамасыз етеді. Болат құбырлардың коррозияға төзімділігін жақсарту үшін шайқалма гальванизация процесінен басқа антикоррозиялық қаптамалар (мысалы, эпоксидті цинк бай праймер, полиуретанды бояу және т.б.) де қолданылады, көп қабатты қорғаныс жүйесін қалыптастырып, болат құбырлардың коррозияға қарсы қабілетін одан әрі арттырады және оларды теңіз және химиялық өнеркәсіп сияқты жоғары коррозиялық орталарда ұзақ уақыт бойы тұрақты жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

III. Құрылыс технологияларын салыстыру

үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың құрылысы

Үш аяқты бұрыштық болат мачталардың құрылыс процесі салыстырмалы түрде қарапайым. Алдымен жобалық талаптарға сәйкес негіз құрылысы жүргізіледі. Негіздердің түрлеріне, әдетте, арматураланған темірбетоннан жасалған дербес негіздер немесе қазықты негіздер жатады, ал нақты түрі геологиялық жағдайлар мен жүктеме шамасына байланысты анықталады. Негіз құрылысы аяқталып, жобалық беріктікке жеткеннен кейін мачтаны жинау басталады.

Бұрыштық болат башняның компоненттері зауытта алдын-ала жиналғаннан кейін құрылыс алаңына тасымалданып, жинау жұмыстары жүргізіледі. Жинау процесі негізінен болтты қосылыс тәсілімен орындалады. Құрылысшылар сызбаларға сәйкес бұрыштық болат бөлшектерді біртіндеп жинап, болттарды бекіту арқылы орнықтырады. Бұл құрылыс әдісі құрылыс жабдықтары мен технологияларға төменгі талаптар қояды және кішігірім құрылыс бригадалары оңай орындай алады. Кейбір рельефі күрделі және транспортировкалауға ыңғайсыз аймақтарда бұрыштық болат башнялардың жеңіл салмағы мен орнатуға ыңғайлылығы оларға айқын артықшылық береді. Алайда ұзақ уақыт пайдалану кезінде болтты қосылыс орындарында болттардың шығып қалуы мен коррозия сияқты мәселелер туындауы мүмкін, сондықтан регулярлы тексеру мен техникалық қызмет көрсету қажет.

2 Үшаяқты түтікті башнялардың құрылысы

Үш аяқты түтікті мұнаралардың құрылыс процесі салыстырмалы түрде күрделі. Болат түтік бөлшектерінің үлкен өлшемі мен ауыр салмағы транспортировкалау және көтеру жабдықтарына жоғары талаптар қояды. Тасымалдау кезінде арнайы көлік құралдары қажет, сонымен қатар болат түтіктердің деформациялануын болдырмау үшін тиімді бекіту шаралары қабылдануы керек.

Құрылыс алаңында болат түтіктерді көтеріп орнату үшін әдетте үлкен крандар қажет. Болат түтіктердің арасындағы қосылыс фланецті қосылыс немесе қиылысулы дәнекерлеу арқылы жүзеге асырылады. Қиылысулы дәнекерлеу дәнекерлеушілерден жоғары деңгейдегі біліктілікті талап етеді және дәнекерлеу сапасын қамтамасыз ету үшін кәсіби дәнекерлеу процесін бағалау мен дәнекерлеушілерді оқыту қажет. Сонымен қатар, дәнекерлеу процесі кезінде дәнекерлеу ақауларын болдырмау үшін тиімді жел және жаңбырдан қорғау шаралары қажет.

Үш аяқты түтікті мұнараның құрылыс процесі қатаң сапа бақылауды талап етеді. Болат құбырларды өңдеу мен өндіруден бастап, тасымалдау, көтеру және қосылу буындарын құруға дейінгі әрбір саты қатаң тексеруден өткізілуі және қабылдануы тиіс. Құрылыстың күрделілігі жоғары болса да, бір рет салынып болғаннан кейін құрылымның тұрақтылығы мен сенімділігі тиімді түрде қамтамасыз етіледі.

IV. Жұмыс істеу сипаттамаларын салыстыру

1 Жүк көтергіштік

Жүкті көтеру қабілеті жағынан алғанда, негізгі материал ретінде болат құбырлар пайдаланылатын үш аяқты түтікшелі мұнаралардың инерция моменті мен қиманың инерция радиусы үлкенірек. Бірдей қима ауданында олар осьтік қысу күші мен иілу моментін үлкенірек шамада ұстап тұра алады. Зерттеулер бірдей жүктеме шарттарында үш аяқты түтікшелі мұнаралардың жүкті көтеру қабілеті үш аяқты бұрыштық болат мұнаралармен салыстырғанда шамамен 20% - 30% жоғары екенін көрсетті. Бұл артықшылық үш аяқты түтікшелі мұнараларды жоғары кернеулі электр желілері мен үлкен байланыс базалық станциялары сияқты жоғары жүкті көтеру талаптары бар жобаларда кеңінен қолданылуына мүмкіндік береді.

Үш аяқты бұрыштық болат мачталардың жүк көтергіштігі салыстырмалы төмен болса да, олардың құрылымдық конструкциясы мен компоненттерін тиімді таңдау арқылы орташа және төмен жүктемелі жобалардың талаптарын қанағаттандыруы мүмкін. Кейбір шағын масштабтағы электр желілері мен байланыс базалық станцияларының құрылысында үш аяқты бұрыштық болат мачталар өзінің баға артықшылықтары мен жақсы қолданылуы арқасында маңызды қолданыс мәніне ие.

2 Желге қарсы тұрақтылық

Желге қарсы тұрақтылық — мачталардың жұмыс істеу көрсеткішін бағалаудың маңызды параметрі. Дөңгелек немесе көпбұрышты қималы үш аяқты түтікшелі мачталардың желге қарсы коэффициенті төмен болып келеді, бұл жел жүктемелерінің әсерін тиімді түрде азайтады. Күшті желде болат түтікшелердің ағын сызықты пішіні ауа ағымдарының тегіс өтуіне мүмкіндік береді, жел вихрьлерінің пайда болуын азайтады және осылайша жел тербелістерінің әсерін ең төменгі деңгейге дейін кемітеді.

Керісінше, үш аяқты бұрыштық болат башнялардың торлы құрылымы желге тыйым салатын үлкен ауданға ие. Желдің әсерінен бұрыштық болат элементтердің арасындағы саңылауларда турбуленттік пайда болуы мүмкін, бұл жел жүктемесінің артуына әкеп соғады. Сонымен қатар, бұрыштық болат башнялар бұралуға нашар төзімді және желдің бұралу әсерінде құрылымдық тұрақсыздыққа ұшырауға бейім. Сондықтан күшті жел соғатын аймақтарда үш аяқты түтікті башнялардың желге төзімділігі үш аяқты бұрыштық болат башняларға қарағанда едәуір жақсы.

3 Сейсмикалық өнімділік

Жер сілкінісіне төзімділік жағынан алғанда, үш аяқты түтікті мұнаралардың құрылымдық бүтіндігі мен пластикалық қасиеттері жақсы. Болат құбырлардың үздіксіз көлденең қимасы мен біркелкі кернеу сипаттамалары олардың жер сілкінісі кезінде энергияны жақсырақ жұтуына және шашыратуына мүмкіндік береді, сонымен құрылымдық зақымданудың дәрежесін төмендетеді. Сонымен қатар, үш аяқты түтікті мұнаралардың жалғастыру түйіндері әдетте қатты жалғастыру әдістерін қолданады, бұл құрылымның жер сілкінісіне төзімділігін одан әрі арттырады.

Жер сілкінісінің әсерінен үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың торлы құрылымы компоненттер арасындағы жалғастыру түйіндерінің көптігіне байланысты жергілікті зақымдануға бейім, бұл құрылымның жалпы тұрақтылығына әсер етуі мүмкін. Үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың жер сілкінісіне төзімділігін жақсарту үшін әдетте құрылымдық дизайнда тіреу элементтерін қосып, жалғастыру түйіндерін нығайту қажет, бұл құрылымның бүтіндігі мен пластикалық қасиеттерін арттырады.

V. Тиімділік салыстыруы

1 Материалдар құны

Үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың негізгі материалы - салыстырмалы түрде төмен нарықтық бағаға ие болатын бұрыштық болат, сонымен қатар бұрыштық болатты өңдеу технологиясы қарапайым және өңдеу құны да төмен. Сондықтан үш аяқты бұрыштық болат мұнаралары материал құны бойынша белгілі бір артықшылықтарға ие.

Үш аяқты түтікті мұнаралардың негізгі материалы - салыстырмалы түрде қымбат, әсіресе пісірілмеген болат түтіктер. Сонымен қатар, болат түтіктерді өңдеу қиын және кәсіби өңдеу жабдықтары мен технологияларын қажет етеді, бұл материалдардың құнын одан әрі арттырады. Статистикалық деректерге сәйкес бірдей сипаттамаға және биіктікке ие мұнаралар үшін үш аяқты түтікті мұнаралардың материал құны үш аяқты бұрыштық болат мұнаралардың құнынан шамамен 15% - 20% жоғары.

2 Құрылыс құны

Үш аяқты бұрыштық болат мачталардың құрылыс процесі қарапайым, құрылыс жабдықтары мен технологияларға төменгі талаптар қойылады. Құрылысшылардың еңбекақысы мен жабдықтарды жалға алу құны салыстырмалы түрде төмен. Сонымен қатар, бұрыштық болат мачталардың бөлшектері жеңіл болып келеді, сондықтан тасымалдау құны да төмен. Сондықтан үш аяқты бұрыштық болат мачталар құрылыс құны бойынша айқын артықшылыққа ие.

Үш аяқты түтікті мачталарды салу үшін үлкен крандар сияқты кәсіби жабдықтар қажет, ол жалға алу құнын жоғарылатады. Сонымен қатар, болат түтіктерді пісіру мен орнату кәсіби техниктерді талап етеді және еңбекақы да салыстырмалы түрде жоғары болады. Оған қоса, болат түтік бөлшектерінің үлкен өлшемі мен ауыр салмағы тасымалдау құнын жоғарылатады. Жалпы алғанда, үш аяқты түтікті мачталардың құрылыс құны үш аяқты бұрыштық болат мачталардың құрылыс құнынан шамамен 30% - 40% жоғары.

3 Техникалық қызмет көрсету құны

Жөндеу құнын қарастырғанда, үш аяқты бұрыштық болат мачталардың тор тәрізді құрылымы компоненттерді тексеру мен жөндеуді салыстырмалы түрде оңайлатады. Дегенмен, бұрыштық болат мачталардағы бекітпе түйіндердің үлкен санына байланысты болттардың шығып қалуы мен коррозия сияқты мәселелер жиі кездеседі, оларды ретімен тексеріп отыру және салыстырмалы түрде жиі жөндеу қажет етеді.

Үш аяқты түтікті мачталардың құрылымдық бүтіндігі жақсы және бекітпе түйіндері азырақ болғандықтан, жөндеу жұмыстары салыстырмалы түрде азырақ. Болат түтіктердің коррозияға қарсы қаптаудың жөндеу құны жоғары болса да, оның ұзақ жөндеу циклына байланысты үш аяқты түтікті мачталардың жалпы жөндеу құны үш аяқты бұрыштық болат мачталардың құнына ұқсас.

Толық өмірлік циклдық құны тұрғысынан алғанда, үш аяқты бұрыштық болат мачталардың бастапқы салу құны төмен. Дегенмен, олардың салыстырмалы түрде әлсіз тасымалдау қабілеті мен өнімділігіне байланысты кейінгі кезеңде күшейту немесе жаңарту талап етілуі мүмкін, бұл пайдалану құнын арттырады. Үш аяқты түтікті мачталардың бастапқы салу құны жоғары болса да, олардың үздіксіз өнімділігі ұзақ мерзімді тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді, кейінгі жөндеу және жаңарту шығындарын азайтады және кейбір ірі масштабты ұзақ мерзімді жобаларда тиімділіктің жақсы көрсеткішін көрсетеді.

VI. Қолданбалы қолдану сценарийлерін талдау

1 Үш аяқты бұрыштық болат мачталардың қолданылуы

Үш аяқты бұрыштық болат мачталар төмен құны мен ыңғайлы орнатылуына байланысты негізінен мынадай жағдайларда қолданылады:

•Кіші көлемді байланыс базалық станциялары: Ауылдық аймақтарда, таулы аймақтарда және басқа да салыстырмалы төмен байланыс талаптары бар аймақтарда үш аяқты бұрыштық болат мачталар кіші байланыс базалық станцияларын орнату қажеттілігін қанағаттандыра отырып, жергілікті аймақтар үшін негізгі байланыс қызметтерін қамтамасыз ете алады.
• Қысқа қашықтықтағы электр желілері: Қала тарату желілері мен ауылдық электр желілері сияқты қысқа қашықтықтағы электр беру жобаларында үш аяқты бұрыштық болат мачталар тіреу құрылымдары ретінде пайдаланылуы мүмкін және жақсы қолданбалылығын көрсетеді.
• Уақытша инженерлік құрылыстар: Кейбір уақытша құрылыс алаңдарында, оқиға орындарында және басқа да орындарда үш аяқты бұрыштық болат мачталар уақытша жарықтандыру мачталары, сигнал мачталары ретінде пайдаланылып, уақытша пайдалану қажеттіліктерін қанағаттандыра алады.

2 Үш аяқты құбырлы мачталардың қолданылуы

Жоғары жүк көтергіштігі, жақсы желге және жер сілкінісіне төзімділігі бар үш аяқты құбырлы мачталар негізінен мына жағдайларда қолданылады:

• Үлкен байланыс түйіндері: Қалалардың орталық аймақтары мен көлік шоғырланатын орындар сияқты байланыс сыйымдылығы мен сигнал сапасына жоғары талап қойылатын аймақтарда үшаяқты түтікті мұнаралар үлкен байланыс жабдықтарын қолдай алады және байланыс желілерінің тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
• Жоғары кернеулі желілер: Жоғары және өте жоғары кернеулі желілерде үшаяқты түтікті мұнаралар соңғы, бұрыштық және аудару мұнаралары ретінде үлкен жүктемелерді көтере алады және электр энергиясының қауіпсіз және сенімді берілуін қамтамасыз етеді.
• Қиын жағдайлардағы жобалар: Жағалау аймақтары, күшті жел соғатын аймақтар мен жер сілкіністері болуы мүмкін аймақтар сияқты қиын орталарда үшаяқты түтікті мұнаралардың үздік сипаттамалары оларды табиғи апаттардың әсеріне төзуге мүмкіндік беретін негізгі мұнаралар түріне айналдырады.

VII. Қорытынды

Үш аяқты бұрыштық болат башнялар мен үш аяқты түтікті башнялардың әрқайсысының өзіндік сипаттамалары мен артықшылықтары бар және әртүрлі инженерлік жағдайларда маңызды рөл атқарады. Үш аяқты бұрыштық болат башнялар төменгі құнымен және орнатуының ыңғайлылығымен ерекшеленеді, орташа және төменгі жүктемелі, сонымен қатар құнына сезімтал жобалар үшін сәйкес келеді. Үш аяқты түтікті башнялар жоғары жүк көтергіштігімен, жақсы желге және жер сілкінісіне қарсы төзімділігімен ерекшеленеді және ірі масштабты жобалар мен қатаң орта жағдайларында ерекше көрсеткіштерге ие.

Нақты инженерлік жобалау мен таңдауда жобалық жүктеме талаптары, жер бедері мен жергілікті жағдайлар, әсер ететін орта факторлары және құны бойынша бюджет сияқты көптеген факторларды жалпы түрде қарастырып, ауа желісі опораларының тиімді типін таңдау қажет, сонымен қатар жобаның қауіпсіздігін, сенімділігін және экономикалылығын қамтамасыз ету керек. Материалдар технологиясының және құрылыс әдістерінің үздіксіз дамуына байланысты үшжақты бұрыштық болат опоралар мен үшжақты түтікті опоралар үздіксіз жетілдіріле түседі және заманауи инженерлік құрылыс үшін одан әрі жоғары сапалы шешімдер ұсынылады.