REKTYFIKACJA STALOWYCH WIEŻ ANTENOWYCH NA PODSTAWIE INSPEKCJI OKRESOWYCH.pdf

(654 KB) Pobierz
209275863 UNPDF
Dr hab. inŜ. Bernard WICHTOWSKI, prof. PS
Politechnika Szczecińska
REKTYFIKACJA STALOWYCH WIE ś ANTENOWYCH
NA PODSTAWIE INSPEKCJI OKRESOWYCH
THE RECTIFICATION OF STEEL AERIAL TOWERS ON THE GROUND
THE PERIODICAL INSPECTIONS
Streszczenie: Stan techniczny i bezpieczeństwo obiektów budowlanych zaleŜy głównie od zachowania określo-
nych odchyłek geometrycznych ich elementów konstrukcyjnych w czasie i przestrzeni. Badane konstrukcje
11 wieŜ telekomunikacyjnych miały odchylenia osi trzonów od pionu większe od dopuszczalnych. Przeprowa-
dzana rektyfikacja ich trzonów jest tematem referatu.
Abstract: The technical state and safety of building objects depended from respect of definite deviations
geometrical their structural member in time and space. The eleven telecommunications towers had from plumb-
line the deviation of axis of trunk greater from admissible. The subject of paper is conducted rectification of
towers trunks.
1. Wprowadzenie
Diagnostyka budowli dotyczy oceny stanu technicznego obiektów budowlanych. Badania
obiektów mogą mieć charakter badań doraźnych albo systematycznych [1]. W odniesieniu do
wieŜ telekomunikacyjnych wymagania dotyczące terminów i sytuacji, w których jest koniecz-
ne wykonanie opracowań diagnostycznych o ich stanie oraz zakres wymaganej analizy podaje
„Instrukcja ER-01. Eksploatacja wieŜ i masztów” [2]. Instrukcja ta przewiduje wykonanie
następujących czynności:
– inspekcji podstawowych i okresowych,
– napraw bieŜących i głównych,
– pomiarów i regulacji oraz konserwacji okresowych.
Inspekcja podstawowa ma charakter inspekcji wewnętrznej i powinna być wykonana jeden
lub dwa razy w roku oraz doraźnie po huraganach. Inspekcja okresowa ma charakter inspekcji
zewnętrznej, a częstotliwość jej wykonywania zaleŜy od kategorii wieŜy. Z pewnymi wyjąt-
kami [2] kategoria I obejmuje wieŜe do wysokości 45 m, a kategoria II konstrukcje o wyso-
kości większej.
Konstrukcje stalowe wieŜ naleŜy wykonywać i odbierać zgodnie z postanowieniami i za-
leceniami normy PN-B-06200:2002 [3], a odchyłki ich montaŜu nie powinny przekraczać
wartości granicznych podanych w PN-B-03204:2002 [4]. Wszelkiego rodzaju geometryczne
imperfekcje wykonania i montaŜu lub teŜ uszkodzeń eksploatacyjnych mają wpływ na stopień
665
209275863.050.png
bezpieczeństwa ich uŜytkowania. Zagadnienia te omówiono szczegółowo, m.in. w pracach [5,
6, 7, 8]. „Instrukcja ER-01” [2] odchylenia osi trzonu wieŜy od pionu większe od L/750, gdzie
L jest długością pomiarową, zalicza do wad zagraŜających bezpieczeństwu konstrukcji i wy-
magające niezwłocznej naprawy, a odchylenia większe od L/1000 do wad pogarszających
stan konstrukcji, których naprawę naleŜy przeprowadzić w ciągu roku.
Prowadzone pomiary odchylenia osi trzonów wieŜ od prostoliniowości i pionowości wy-
kazują bardzo często znaczne przekroczenie normowych wartości odchyłek dopuszczal-
nych [10]. W referacie na przykładzie jedenastu wieŜ telekomunikacyjnych, które były przed-
miotem inspekcji okresowych, przedstawiono wyniki z pomiarów ich geometrii, która
wymagała przeprowadzenia rektyfikacji trzonów. Podane uwagi i wnioski mogą być przy-
datne przy interpretacji wyników z prowadzonych badań podobnych konstrukcji.
2. Charakterystyka badanych wie Ŝ i wyniki pomiarów geodezyjnych
Wielokrotne pomiary geodezyjne pozwalają wyznaczyć wielkość i przebieg deformacji,
którym ulegają obiekty w czasie oraz umoŜliwiają oszacowanie zgodności ich geometrii z za-
łoŜeniami projektowymi. W trakcie inspekcji okresowych przeprowadzono pomiary odkształ-
ceń konstrukcji jedenastu wieŜ przedstawionych na rys. 1, których dane techniczne zamiesz-
czono w tabl. 1.
Rys. 1. Konstrukcja badanych wieŜ
666
209275863.057.png
Dziesięć wieŜ ma kratownicową konstrukcję przestrzenną o przekroju poprzecznym w posta-
ci trójkąta równobocznego, a wieŜa „f” to rurowy słup ośmioboczny o ściance z blachy gru-
bości 4 mm. Dwie wieŜe „a”, cztery „b” oraz wieŜe „c” i „e” mają zbieŜne ściany w dolnych
odcinkach o długości od 44,0 do 13,0 m. Na pozostałych odcinkach o długości od 8,5 m
(wieŜa „e”) do 20,0 m (wieŜa „c”) ściany są pionowe i mają długość boków a = 1,2 m (wieŜa
„c”) i 1,8 m (wieŜa „a”, „b”, „e”). WieŜe „d” i „f” mają ściany zbieŜne na całej wysokości
32,5 i 16,0 m. Poszczególne wieŜe kratownicowe wykonstruowane są z segmentów o długości
od 10,0 do 2,5 m, a ich liczba waha się od 7(„a”) do 5 („e”). Pręty krawęŜnikowe segmentów
8 wieŜ („a”, „b”, „e”) wykonane są z rur okrągłych bez szwu, w wieŜy „c” z kątowników
równoramiennych 120
´
12, 120
´
10, 100
10 i 80
´
8 mm, a wieŜy „d” z prętów okrągłych
65, 45 i 40 mm. Segmenty dziewięciu wieŜ kratownicowych połączone są między
sobą kołnierzowo na śruby a w wieŜy „c”, o krawęŜnikach z kątowników, zakładkowo na
śruby.
Skratowania, o zróŜnicowanej konstrukcji (rys. 1), zostały wykonane z prętów rurowych
i kątowników w wieŜach typu „a”, z prętów pełnych w wieŜy „d” oraz z kątowników równo-
ramiennych w wieŜach pozostałych. We wszystkich wieŜach kratownicowych, połączenia
skratowania z prętami krawęŜnikowymi wykonane są na śruby z uŜyciem blach węzłowych.
WieŜe typu „a”¸”e” wykonane są ze stali: R35, St3S (elementy o t >12 mm) i St3SY (elemen-
ty o t
f
12 mm), a wieŜa słupowa „f”, typu BELIER, ze stali 18G2.
W latach 2004 i 2005 dokonano pomiarów geodezyjnych geometrii przedmiotowych 11
wieŜ. Zgodnie z wymogami „Instrukcji ER-01” [2] pomiary geodezyjne miały na celu
określić: odchyłki trzonu wieŜy od pionu i skręcanie konstrukcji trzonu.
Pomiaru powyŜszych parametrów dokonano w punktach charakterystycznych danej wie-
Ŝy, którymi dla omawianych konstrukcji były styki poszczególnych segmentów montaŜowych
oraz wierzchołek wieŜy. Mierzono wartości przemieszczeń poszczególnych krawęŜników
wieŜ trójściennych z 3 stanowisk ustawianych w punktach 1, 2, 3, a przemieszczenia wieŜy
słupowej „f” z 2 stanowisk ustawionych prostopadle na osiach x i y (rys. 2).
d
=
1
(
D
1
+
D
2
+
D
3
(a)
3
e
=
d
3
(b)
A
a
=
arcsin
e
(c)
(1)
x
=
(
D
2
-
D
3
3
(d)
y
=
1
(
2
D
1
-
D
2
-
D
3
(e)
3
w
=
x
2
+
y
2
(f)
Rys. 2. Przemieszczenie masztu trójściennego
667
´
pełnych
£
209275863.058.png 209275863.059.png 209275863.001.png 209275863.002.png 209275863.003.png 209275863.004.png 209275863.005.png 209275863.006.png 209275863.007.png 209275863.008.png 209275863.009.png 209275863.010.png
 
Tablica 1. Dane techniczne konstrukcji wieŜ
Wie Ŝ a
(rys. 1)
Wysoko ść
[m]
Konstrukcja,
bok trójk ą ta
[mm]
Elementy konstrukcyjne [mm]
Kraw ęŜ niki
Wykratowanie (rozstaw
w ę złów)
Słupki
1
2
3
4
5
6
a-1
a-2
trójścienna
a = 6200
od
f
139,7/16
od
f
114,3/5
od L120
´
12
59,10
do
f
88,9/5
¸
1800
do
f
88,9/5
do L60
´
6
+L80
´
80
´
6 (2000
¸
2200)
b-1
b-2
b-3
b-4
b-5
39,00
trójścienna
a = 3800
114,3/8
do f 88,9/5
f
8
do L 80´6 (2000¸2500)
od L 100
´
6
do L60´6
´
¸
1800
c
33,50
trójścienna
a = 2600
od L 120
´
12
od L 60
´
5
---
¸
1200
do L 80
´
8
do L 50
´
4 (1750
¸
1250)
d
33,00
trójścienna
a = 2080
¸
880
f
65
¸
f
40
f
35
¸
f
16 (795
¸
495)
f
45
¸
f
16
e
29,00
trójścienna
a = 4200
od
f
114,3/10
od L 90
´
6
od L90
´
6
¸
1800
do
f
88,9/5
do L 80
´
6 (2250
¸
2000)
do L60
´
6
f
16,10
ośmiobok o boku
a = 210
¸
25
Typu BELIER
ścianka t = 4
---
---
Wykorzystując wartości pomierzonych przemieszczeń poszczególnych krawęŜników D 1,
D 2, D 3 na poziomach pomiarowych, obliczono kąty skręcenia trzonu wieŜy a wg (1c) oraz
wychylenia wypadkowe osi wieŜy wg (1f). W referacie, z uwagi na ograniczoną liczbę stron,
przeprowadzono jedynie analizę odchylenia osi trzonu od pionu na dwóch górnych wierzchoł-
kowych poziomach (tabl. 2, kol.2). Pomierzone wychylenia wierzchołkowego odcinka po-
szczególnej wie Ŝ y trój ś ciennej zamieszczono w tabl. 2, kol. 3¸5, a obliczone wychylenia wy-
padkowe w w kol. 6 (wartości w nawiasach). NaleŜy zauwaŜyć, Ŝe obliczone wychylenia
kaŜdorazowo przekraczają normowe wartości dopuszczalne z kol. 11. Przekroczenie to dla
wierzchołka wieŜ trójściennych, waha się od 1,2 do 11,8 razy, a dla wieŜy rurowej 14,4 razy.
W związku z powyŜszym uŜytkownik wieŜ zlecił ich rektyfikację celem przywrócenia
geometrii do wymogów normowych.
Przeprowadzona, przed pracami regulacyjnymi, analiza odchyleń osi trzonów od pionu w
wykazała błędność ich wartości. Błędnie została określona wartość odchylenia x wg wzoru
(1d). Wypadkowe wychylenia w mają zróŜnicowane wartości w zaleŜności od usytuowania
osi xy na rys. 2. Przykładowo dla wieŜy „a-1” na poziomie 59,1 m wartości wychylenia w
wynosz ą odpowiednio 116, 223 i 280 mm. Po przestudiowaniu przedmiotowej literatury
technicznej stwierdzono, Ŝe na fakt błędności wzoru (1d) zwrócona uwagę w pracy [11],
wygłoszonej na konferencji w Łęgowie we wrześniu 2001 roku. Analizując podane na rys. 3
przemieszczenia poziome krawęŜników trzonu w układzie 0xy wyprowadzono tam wzór (2)
na wielkość odchylenia osi wieŜy od pionu.
668
od
od L80
209275863.011.png 209275863.012.png 209275863.013.png 209275863.014.png 209275863.015.png 209275863.016.png 209275863.017.png 209275863.018.png 209275863.019.png 209275863.020.png 209275863.021.png 209275863.022.png
Tablica 2. Pomiar wychyleń wierzchołkowego odcinka wieŜ, wychylenia wypadkowe i dopuszczalne
Wychylenie kraw ęŜ ników i osi wie Ŝ y [mm]
pierwotne
Poz.
pom.
[m]
po rektyfikacji
w 2)
dop.
D 1
D 2
D 3
w 1)
D 1
D 2
D 3
w 2)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
a-1
59,1
52,5
43
25
-118
-75
-80
-55
98 (116)
61 (69)
-26
-36
-32
-15
8
-7
25 (69)
18 (22)
59
53
a-2
59,1
52,5
-135
-130
88
44
-12
-32
129 (208)
101 (159)
-27
-20
-20
-6
14
-43
26 (61)
21 (64)
59
53
b-1
39,0
36,5
66
32
62
55
92
-74
18 (52)
25 (39)
9
13
20
22
6
-2
9 (24)
14 (42)
39
37
b-2
39,0
36,5
-75
-70
79
51
-30
-21
91 (200)
71 (136)
-40
-40
20
-9
5
-3
36 (44)
23 (25)
39
37
b-3
39,0
36,5
-84
-70
55
62
-5
-17
84 (154)
75 (123)
1
-36
35
19
13
0
20 (40)
32 (44)
39
37
b-4
39,0
36,5
-122
-100
-70
-50
89
96
127 (165)
117 (258)
44
55
12
10
42
57
20 (53)
30 (82)
39
37
b-5
39,0
36,5
90
82
-18
-15
92
74
73 (158)
62 (193)
44
38
11
10
38
34
21 (49)
18 (43)
39
37
c
33,5
28,5
-24
-34
-31
-20
-106
-70
52 (133)
30 (95)
-10
-5
-40
-36
-53
-51
25 (34)
28 (37)
34
29
d
32,5
24,3
290
230
-221
-186
-71
-53
303 (390)
245 (327)
-2
-6
0
3
-1
-4
1 (2)
6 (13)
33
24
e
30,0
27,5
67
33
36
29
55
23
18 (36)
6 (11)
-2
-6
1
-2
-18
-16
12 (33)
8 (24)
30
28
f 3)
16,1
9,8
x = 33, y = 228
x = 34, y = 126
230
131
x = 8, y = -4
x = 11, y = -18
9
21
16
10
1) obliczone wartości wychylenia bez nawiasów wg [2], a w nawiasach wg [1]
2) wartości dopuszczalne wychylenia równe L/1000
3) pomiary wykonano w dwóch prostopadłych płaszczyznach
x
=
(
D
2
-
D
3)
3
(a)
3
y
=
(2
D
1
-
D
2
-
D
3)
1
(b)
(2)
3
w
=
x
2
+
y
2
(c)
Rys. 3 Przemieszczenia poziome punktów badanej wieŜy
w układzie 0xy [11]
669
Wie Ŝ a
(rys.1)
209275863.023.png 209275863.024.png 209275863.025.png 209275863.026.png 209275863.027.png 209275863.028.png 209275863.029.png 209275863.030.png 209275863.031.png 209275863.032.png 209275863.033.png 209275863.034.png 209275863.035.png 209275863.036.png 209275863.037.png 209275863.038.png 209275863.039.png 209275863.040.png 209275863.041.png 209275863.042.png 209275863.043.png 209275863.044.png 209275863.045.png 209275863.046.png 209275863.047.png 209275863.048.png 209275863.049.png 209275863.051.png 209275863.052.png 209275863.053.png 209275863.054.png 209275863.055.png 209275863.056.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin