PROBLEMY WZMACNIANIA STALOWYCH, KRATOWYCH WIEŻ TELEKOMUNIKACYJNYCH SOME PROBLEMS WITH STEEL LATTICED TELECOMMUNICATION TOWERS STRUCTURE STRENGTHENING

Podobne dokumenty
Wymiarowanie słupów wielogałęziowych wg PN-EN-1995

Rys. 32. Widok perspektywiczny budynku z pokazaniem rozmieszczenia kratownic

KONSTRUKCJE METALOWE 1 Przykład 4 Projektowanie prętów ściskanych

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

KONSTRUKCJE METALOWE 1 Przykład 4 Projektowanie prętów ściskanych

1. Obliczenia sił wewnętrznych w słupach (obliczenia wykonane zostały uproszczoną metodą ognisk)

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH WEDŁUG EUROKODÓW.

Spis treści. Przedmowa... Podstawowe oznaczenia Charakterystyka ogólna dźwignic i torów jezdnych... 1

Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodów / Jan Bródka, Mirosław Broniewicz. [Rzeszów], cop Spis treści

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Obliczeniowa nośność przekroju obciążonego siłą rozciągającą w przypadku elementów spawanych, połączonych symetrycznie w węzłach końcowych

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

BŁĄD PROJEKTOWY PRZYCZYNĄ WZMOCNIENIA STALOWYCH BELEK PODSUWNICOWYCH STRENGTHEN OF STEEL CRANE BEAM CAUSED BY DESIGNED MISTAKE

Spis treści. 1. Wstęp (Aleksander Kozłowski) Wprowadzenie Dokumentacja rysunkowa projektu konstrukcji stalowej 7

Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 3 Projektowanie konstrukcji stalowych Część 3-1: Wieże, maszty i kominy Wieże i maszty

Budownictwo I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny) Stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

STATECZNOŚĆ PRZESTRZENNA PODCIĄGU KRATOWEGO Z UKOŚNYMI SPRĘŻYSTYMI PODPORAMI BOCZNYMI

OPIS TECHNICZNY. 1.2 Podstawa opracowania. Podstawą formalną niniejszego opracowania są normy :

Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków

1. Połączenia spawane

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

Nośność belek z uwzględnieniem niestateczności ich środników

Ć w i c z e n i e K 3

Złożone konstrukcje metalowe II Kod przedmiotu

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

Wpływ podpory ograniczającej obrót pasa ściskanego na stateczność słupa-belki

Budownictwo I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) niestacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Politechnika Białostocka

Hale o konstrukcji słupowo-ryglowej

EKSPERTYZA TECHNICZNA-KONSTRUKCYJNA stanu konstrukcji i elementów budynku

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

1. Projekt techniczny Podciągu


Optymalizacja wież stalowych

Analiza globalnej stateczności przy użyciu metody ogólnej

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

Spis treści: Oznaczenia Wstęp Metale w budownictwie Procesy wytwarzania stali Podstawowe pojęcia Proces wielkopiecowy Proces konwertorowy i

Konstrukcje metalowe - podstawy Kod przedmiotu

Przykłady obliczeń jednolitych elementów drewnianych wg PN-B-03150

Wyboczenie ściskanego pręta

Moduł. Profile stalowe

Przykłady obliczeń belek i słupów złożonych z zastosowaniem łączników mechanicznych wg PN-EN-1995

Wymiarowanie kratownicy

Spis treści. Wprowadzenie... Podstawowe oznaczenia Ustalenia ogólne... 1 XIII XV

Wyjaśnienie w sprawie różnic wyników obliczeń statycznych otrzymanych z programu TrussCon Projekt 2D i innych programów

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

Stalowe konstrukcje prętowe. Cz. 1, Hale przemysłowe oraz obiekty użyteczności publicznej / Zdzisław Kurzawa. wyd. 2. Poznań, 2012.

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Ocena stanu technicznego i wzmocnienie masztu oświetleniowego o wysokości 30 metrów

Projekt: Data: Pozycja: EJ 3,14² , = 43439,93 kn 2,667² = 2333,09 kn 5,134² EJ 3,14² ,0 3,14² ,7

POPRAWKA do POLSKIEJ NORMY PN-EN :2008/AC

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Przykład obliczeń głównego układu nośnego hali - Rozwiązania alternatywne. Opracował dr inż. Rafał Tews

Analiza I i II rzędu. gdzie α cr mnożnik obciążenia krytycznego według procedury

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

5.1. Kratownice płaskie

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

262 Połączenia na łączniki mechaniczne Projektowanie połączeń sztywnych uproszczoną metodą składnikową

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

Konstrukcje metalowe Wykład XIX Słupy (część II)

KONSTRUKCJE DREWNIANE I MUROWE

KONSTRUKCJE METALOWE ĆWICZENIA POŁĄCZENIA ŚRUBOWE POŁĄCZENIA ŚRUBOWE ASORTYMENT ŁĄCZNIKÓW MATERIAŁY DYDAKTYCZNE 1

Założenia obliczeniowe i obciążenia

Linia 110 kv Haźlaska - Mnisztwo. Pd OPINIA TECHNICZNA. TAURON Dystrybucja S.A. Oddział w Bielsku-Białej ul. Batorego 17a, Bielsko-Biała

Weryfikacja stateczności konstrukcji stalowych kratowych słupów elektroenergetycznych linii 110 kv

KSIĄŻKA Z PŁYTĄ CD. WYDAWNICTWO NAUKOWE PWN

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

1. SST EKSPERTYZA Z ANALIZĄ MOŻLIWOŚCI DOCIEPLENIA POŁACI DACHU

Sprawdzenie nosności słupa w schematach A1 i A2 - uwzględnienie oddziaływania pasa dolnego dźwigara kratowego.

Wytrzymałość Materiałów

Jako pokrycie dachowe zastosować płytę warstwową z wypełnieniem z pianki poliuretanowej grubości 100mm, np. PolDeck TD firmy Europanels.

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

3. OBLICZENIA STATYCZNE ELEMENTÓW WIĘŹBY DACHOWEJ

Mechanika i Budowa Maszyn

ĆWICZENIE 7 Wykresy sił przekrojowych w ustrojach złożonych USTROJE ZŁOŻONE. A) o trzech reakcjach podporowych N=3

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: GBG s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Nieoczywiste błędy występujące w dokumentacji dotyczącej lokalizacji stacji bazowych telefonii komórkowej

ANALIZA TEORETYCZNA WPŁYWU POSTĘPUJĄCEGO PĘKANIA NA ZMIANĘ CZĘSTOTLIWOŚCI DRGAŃ WŁASNYCH KRATOWEGO MOSTU KOLEJOWEGO

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

Słupy wielogałęziowe w programie ROBOT opis działania opcji wraz z przykładami weryfikacyjnymi SPIS TREŚCI

Mechanika teoretyczna

Katedra Mechaniki Konstrukcji ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 1 Z MECHANIKI BUDOWLI

Wytrzymałość materiałów Strength of materials

XXIII OLIMPIADA WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI BUDOWLANYCH 2010 ELIMINACJE OKRĘGOWE Godło nr PYTANIA I ZADANIA

1. Silos Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił Rys. Schemat układu ...

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

WSPÓŁCZYNNIK NIEPEWNOŚCI MODELU OBLICZENIOWEGO NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI - PROPOZYCJA WYZNACZANIA

Schöck Isokorb typu V

XXVII WZMOCNIENIE POŚREDNIE STALOWEJ KRATOWEJ WIEŻY ANTENOWEJ. BERNARD WICHTOWSKI, Projektowanie i Ekspertyzy Budowlane

ZAJĘCIA 2 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

Zadanie: Zaprojektować w budynku jednorodzinnym (wg wykonanego projektu) filar murowany w ścianie zewnętrznej na parterze.

Streszczenie: Zasady projektowania konstrukcji budowlanych z uwzględnieniem aspektów ich niezawodności wg Eurokodu PN-EN 1990

Zadaszenie modułowe Alu Sky

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Wymiarowanie jednolitych elementów drewnianych wg PN-B-03150

Transkrypt:

XXVI Konferencja awarie budowlane 2013 Naukowo-Techniczna MARCIN SKWAREK, marcin.skwarek@pracowniaprojektowa.com.pl DOMINIKA TOMSKA, dominika.tomska@ pracowniaprojektowa.com.pl Pracownia Projektowa M.Skwarek J.Hulimka Sp. J. JACEK HULIMKA, jacek.hulimka@polsl.pl MARCIN KOZŁOWSKI, marcin.kozlowski@polsl.pl Politechnika Śląska w Gliwicach, Katedra Inżynierii Budowlanej PROBLEMY WZMACNIANIA STALOWYCH, KRATOWYCH WIEŻ TELEKOMUNIKACYJNYCH SOME PROBLEMS WITH STEEL LATTICED TELECOMMUNICATION TOWERS STRUCTURE STRENGTHENING Streszczenie Nieustanny rozwój technologiczny komunikacji bezprzewodowej oraz radiodyfuzji wiąże się nieuchronnie z koniecznością modyfikacji bądź rozbudowy antenowych systemów nadawczych i nadawczo-odbiorczych. Dla antenowej konstrukcji wsporczej jest to za każdym razem zmiana warunków pracy, poprzez zmiany konstrukcji i układów obciążeń, a w efekcie korektę charakterystyk dynamicznych. W wielu przypadkach analizy obliczeniowe wykazują wówczas niedostateczną nośność, a co za tym idzie potrzebę wzmacniania konstrukcji. W niniejszym referacie przedstawione zostaną najczęstsze błędy popełniane przy projektowaniu i realizacji wzmocnień stalowych wież kratowych. W tym aspekcie autorzy podkreślają, że sztuka oceny nośności i stanu technicznego istniejących konstrukcji różni się zasadniczo od inżynierskiej praktyki projektowej. Abstract Permanent evolution in telecommunication and broadcasting makes the antenna systems modification or extension requirement frequently. By this case, the antenna support structure everly need structural or loads changes and consequently the adjustment of dynamic characteristics. Results of structure analysis of such situations reveal to low load capacity and strengthening requirement. This paper presents the most failures in design and execution of steel latticed towers strengthening. In terms of subject study, authors try to show that the estimation of load capacity and condition of existing structures is fundamentally different from engineering design practice. 1. Geneza problemu Minione dwie dekady, w dziedzinie telekomunikacji bezprzewodowej, a także radiodyfuzji, upłynęły w Polsce pod znakiem dynamicznego rozwoju, trwającego (może nieco mniej intensywnie) nadal. Powstające nowe sieci telefonii komórkowej, wprowadzane kolejne generacje standardów połączeń i transmisji danych, czy wreszcie modernizacje w radiodyfuzji i wdrożenie systemów cyfrowych (tzw. cyfryzacja ) zyskują każdorazowo wymiar zagadnienia inżynierskiego z zakresu oceny nośności konstrukcji budowlanych. Wprowadzanie nowych, bądź modernizacja istniejących systemów nadawczo odbiorczych lub nadawczych, a także linii radiowych, wiąże się bowiem z odpowiednimi zmianami układów obciążeń antenowych konstrukcji wsporczych (wymiana lub montaż nowych anten, urządzeń i kabli). Zmianom technologicznym towarzyszy nierzadko przebudowa lub rozbudowa elementów konstrukcyjnych, głównie pośrednich, służących do montażu instalacji antenowych lub pomostów umożliwiających dostęp do nich. Wszystkie tego typu zabiegi wpływają w określony sposób na warunki

572 Skwarek M. i in.: Problemy wzmacniania stalowych, kratowych wież telekomunikacyjnych pracy konstrukcji wsporczej (wieży lub masztu), co odzwierciedlać muszą wyniki analizy statyczno-wytrzymałościowej. W pewnych przypadkach wykazują one niedobory nośności elementów konstrukcji, warunkując zrealizowanie zamierzenia inwestycyjnego wykonaniem odpowiednich wzmocnień. W niniejszym referacie przedstawiono i opisano wybrane i najczęstsze błędy związane ze wzmacnianiem konstrukcji stalowych kratowych wież telekomunikacyjnych, wyodrębniając dwa zagadnienia związane z utratą stateczności krawężników i skratowań przy ściskaniu. Trzecie z poruszonych zagadnień, zdaniem autorów najistotniejsze, obejmuje różne aspekty związane z oceną nośności istniejących obiektów, a wpływające bezpośrednio na uzyskiwane wyniki obliczeń i ich interpretację. 2. Utrata nośności (stateczności) krawężników (pasów kratownicy przestrzennej) Utrata nośności wyboczeniowej prętów krawężników oraz konieczność ich wzmocnienia, to z reguły pierwszy z problemów pojawiających się w przypadku negatywnych wyników analizy obliczeniowej istniejącej konstrukcji wieży. Mnogość stosowanych tu rozwiązań, mniej lub bardziej poprawnych technicznie, umożliwiłaby z powodzeniem rozwinięcie tego tematu w odrębną pracę. Z uwagi na szczupłość miejsca, autorzy skupili się na najczęściej spotykanym problemie wzmocnienia krawężników wykonanych z kątowników równoramiennych. Powszechnie spotykanym rozwiązaniem wzmocnienia pasów trzonu kratowego wieży wykonanych z kątowników równoramiennych jest tzw. rozbudowa przekroju. Realizowana jest ona w różny sposób, bądź poprzez ciągłe przyspawanie dodatkowego przekroju (rys. 1a), bądź poprzez stworzenie przekroju dwugałęziowego (rys. 1b, 1c). a) b) c) Rys. 1. Przykłady realizowanych wzmocnień krawężników wież (opis w tekście) W pierwszym przypadku, tj. ciągłego dospawania dodatkowego profilu zasygnalizować należy dwa istotne, często spotykane błędy. Pierwszym, stwierdzonym podczas oględzin różnych realizacji, jest z reguły niska jakość spoin, gdzie już podstawowa ocena makroskopowa uniemożliwia traktowanie ich jako połączeń konstrukcyjnych (rys. 2). Drugi problem dotyczy zakresu projektowego, a objawia się powszechnym pomijaniem lub co najmniej bagatelizowaniem faktu obniżenia trwałości konstrukcji poprzez wprowadzenie wielu karbów zmęczeniowych (co dotyczy także dalej omawianych rozwiązań). Problem nośności zmęczeniowej wież (także masztów) nie był jednak do tej pory szerzej omawiany w literaturze, dlatego autorzy mają zamiar poruszyć go w odrębnych publikacjach.

Konstrukcje stalowe 573 Rys. 2. Przykłady wadliwych spoin przy montażu elementów wzmocnień krawężników wież Zdecydowanie więcej nieprawidłowości, głównie po stronie projektowej, pojawia się przy rozbudowie przekroju krawężnika do dwugałęziowego. W przypadku rozpatrywanych obiektów jest to często zabieg dość osobliwy, z uwagi na stosowanie drugiej gałęzi o różnym (z reguły mniejszym) przekroju. Kolejnym problemem jest w tych przypadkach kwestia właściwego rozmiaru, rozmieszczenia i konstrukcji przewiązek. Niestety, w większości przypadków są one zbyt małe oraz rozmieszczane dość chaotycznie, a przede wszystkim z pominięciem węzłów trzonu kratowego (rys. 1b). Chcąc zobrazować sam wpływ rozmieszczenia przewiązek, autorzy wykonali prostą analizę wyboczeniową modelu niewielkiej kratownicy przestrzennej, o podstawie kwadratu. Jej krawężniki, wykonane nominalnie z kątownika równoramiennego L60 60 6 (rys. 3a), wzmocniono kątownikiem równoramiennym o przekroju L45 45 5, przyjmując kolejno: rozrzedzony rozstaw przewiązek, tj. z pominięciem węzłów trzonu (rys. 3b) oraz właściwy, zakładając w węzłach przewiązki w obydwu kierunkach, oraz naprzemienne pomiędzy węzłami (rys. 3c), przy zachowaniu ich rozstawu nie większego niż 60 i min. Każdy z modeli obciążano siłą poziomą przyłożoną w kierunku przekątnej podstawy trzonu, na jego wierzchołku, w środku ciężkości, poprzez wprowadzoną tu teoretyczną tarczę sztywną (przeponę). a) b) c) Rys. 3. Wyniki porównawczej analizy wyboczeniowej (opis w tekście) Przyjmując, że w przypadku modelu bazowego (rys. 3a) obciążenie krytyczne trzonu wynosi 100%, to w kolejnych przypadkach sięga odpowiednio wartości 213% (rys. 3b) oraz 257% (rys. 3c). Widoczne jest więc, że nieprawidłowe rozmieszczenie przewiązek w sposób istotny obniża zakładaną nośność przekroju dwugałęziowego. Niejako odrębnym tematem jest sposób wykonstruowania wzmocnienia jak na rysunku 1c, z zastosowaniem połączeń ciernych, skręcanych na śruby zwykłe. Zasadność uwzględnienia w obliczeniach współpracy tego typu elementów autorzy pozostawiają do oceny czytelnika. Należy tu jednak zaznaczyć,

574 Skwarek M. i in.: Problemy wzmacniania stalowych, kratowych wież telekomunikacyjnych że w wielu przypadkach obliczenia dołączane do projektów takich wzmocnień, prowadzone z reguły z zastosowaniem programów komputerowych, pokazują, że stosuje się tu indywidualnie zdefiniowany przekrój lity, złożony z dwóch profili, pomijając w ten sposób sprawdzenie możliwości wyboczenia pojedynczej gałęzi. Rozważając temat wzmocnień krawężników wież autorzy chcą jeszcze podkreślić jedną istotną kwestię. Otóż w większości przypadków wyniki obliczeń komputerowych traktowane są przez ich autorów w sposób bezkrytyczny (zielony lub czerwony kolor ikonki ), a utarte sposoby postępowania (np. opisane wyżej) przyjmowane nieomal jak dogmat. Tymczasem, gdy nieco głębiej przeanalizuje się np. formuły weryfikacyjne czy też wielkości sił wewnętrznych w prętach krawężników przestrzennego modelu wieży kratowej, często dojść można do wniosku, że nadmierne wykorzystanie nośności ciągłych pasów, przy znacznym obciążeniu poziomym, wynika z powstających momentów drugorzędnych o znaczących wartościach. W takich wypadkach efektywniejszym sposobem wzmocnienia jest korekta układu skratowań, w tym wprowadzenie odpowiednich przepon. Zrealizowane w ten sposób wzmocnienie wieży prezentuje poniższy rysunek, gdzie pokazano fragment trzonu przed wzmocnieniem (rys. 4a), wykres drugorzędnych momentów zginających w tym samym fragmencie konstrukcji przed wzmocnieniem (rys. 4b) oraz widok wzmocnionej konstrukcji (rys. 4c). a) b) c) Rys. 4. Przykład wzmocnienia krawężników poprzez korektę układu skratowań (opis w tekście) 3. Wyboczenie prętów skratowania Temat wzmacniania prętów skratowań zagrożonych utratą stateczności ogólnej przy ściskaniu ograniczony został w niniejszym referacie do zagadnienia wyboczenia z płaszczyzny skratowania krzyżulców, przy krzyżowych ( X ) układach skratowań (rys. 5). Autorzy zauważają tu, że podstawowym problemem nie jest w tym wypadku niewłaściwe projektowanie wzmocnień, lecz brzemienny w skutkach błąd zaniechania na wcześniejszym etapie analizy nośności konstrukcji, szczególnie, gdy krzyżulce wykonane są z kątowników. Projektanci często zdają się zapominać, że w przypadku połączenia ciągłych prętów w miejscu ich przecięcia, ten ściskany jest przynajmniej częściowo przytrzymywany przez drugi rozciągany. Stosowne procedury w tym zakresie, polegające na odpowiednim ustaleniu długości wyboczeniowej, podają normy. Formuły takie, dedykowane do obliczania trzonów wież i masztów, zamieszczone zostały w załączniku G normy [3], co opisano skrótowo poniżej.

L d2ld1 Konstrukcje stalowe 575 a) b) c) d) L d L d L d2 L d1 L d y z z v v u u y L d2 Rys. 5. Typowe układy skratowań krzyżowych X i oznaczenie osi bezwładności kątownika W przypadku skratowania typu X bez prętów drugorzędnych (jak na rys. 5a), jeżeli siła poprzeczna w trzonie rozkłada się równo na siły rozciągającą i ściskającą w krzyżulcach, przyjmuje się, że punkt przecięcia prętów jest podparty w kierunku prostopadłym do płaszczyzny skratowania, wyznaczając smukłość pręta ściskanego ze wzoru: = (1) Jeżeli natomiast siły ściskająca i rozciągająca w krzyżulcach są różne, dodatkowo sprawdza się, czy suma nośności wyboczeniowych obydwu prętów jest nie mniejsza od algebraicznej sumy obydwu sił osiowych. Przy obliczaniu nośności wyboczeniowych smukłość prętów wyznacza się wówczas ze wzoru: = lub = (2) odpowiednio do ułożenia kątownika, jeśli ma on przekrój nierównoramienny. Te same reguły dotyczą układu skratowań z ciągłymi krzyżulcami i drugorzędnymi słupkami jak na rys. 5b. Jeśli natomiast krzyżulce są dzielone, a ciągły jest słupek, pojedyncze ramiona prętów ukośnych sprawdza się na wyboczenie, wyznaczając smukłość wg wzoru (1), przyjmując, że środkowy punkt układu skratowania jest podparty w kierunku prostopadłym do jego płaszczyzny, jeżeli słupek zdolny jest przenieść siłę ściskającą, równą składowej poziomej algebraicznej sumy sił osiowych w krzyżulcach. Natomiast w przypadku, kiedy wprowadzone są pręty drugorzędne jak na rys. 5c, nośność wyboczeniową ramienia krzyżulca ściskanego wyznacza się kolejno dla smukłości: a następnie: = (3) = lub = (4) W przypadku gdy krzyżulce są ciągłe na całej długości L d sprawdza się dodatkowo warunek algebraicznej sumy sił osiowych opisany wyżej, wyznaczając smukłość ze wzoru (2).

576 Skwarek M. i in.: Problemy wzmacniania stalowych, kratowych wież telekomunikacyjnych Powyższe pokazuje, że analiza nośności skratowań trzonu wieży może być żmudna, wziąwszy pod uwagę brak implementacji opisanych procedur normy [3] w powszechnie stosowanych programach komputerowych. Nie usprawiedliwia to jednak zaniechania stosownych obliczeń. W tym świetle autorzy pozostawiają bez komentarza często stosowany sposób wzmocnienia krzyżulców z uwagi na rzekomą utratę stateczności przy wyboczeniu z płaszczyzny skratowania jak na rys. 6 (wzmocnienia pojedynczych ramion). Rys. 6. Przykłady zrealizowanych wzmocnień krzyżulców (opis w tekście) 4. Inne aspekty związane z oceną nośności istniejących konstrukcji wież Wywołane wcześniej problemy, związane z oceną trwałości konstrukcji oraz zaniechaniami na etapie wstępnej analizy obliczeniowej, otwierają szeroki zbiór zagadnień wiążących się ze sprawdzaniem nośności istniejących antenowych konstrukcji wsporczych, w tym stalowych wież kratowych. Są one niezmiernie istotne i ściśle związane z tematem niniejszej pracy, gdyż rzutują bezpośrednio na zasadność lub sposób projektowania ewentualnych wzmocnień. Biorąc jednak pod uwagę ograniczoną objętość referatu, możliwe jest jedynie zasygnalizowanie najważniejszych kwestii, z których każdą rozwinąć można w odrębną pracę. Oto one: oględziny i ocena stanu technicznego konstrukcji niewłaściwe ustalenie przyczyn odkształceń prętów ustrojów kratowych, u źródła których w wielu przypadkach leżą uszkodzenia mechaniczne, prowadzi do mylnego przeświadczenia o konieczności wykonania wzmocnień (przykład na rys. 7); w innych przypadkach, brak uszkodzeń elementów trzonu kratowego, to ważny element, który musi zostać uwzględniony przy interpretacji wyników obliczeń konstrukcji, zamienne procedury norm [2] i [3] w zakresie wyznaczania obciążenia wiatrem wież zasygnalizowane w pracy [6], prowadzą w wielu przypadkach do istotnie rozbieżnych wyników obliczeń, dając pewien przedział uzyskiwanych wartości; dodatkowe zamieszanie wprowadza tu, ciągle jeszcze nagminne, stosowanie zastąpionych Eurokodami norm PN, co wcześniej autorzy podkreślali w pracy [5], ustalenie łącznych wartości sił oporu aerodynamicznego, z uwzględnieniem wpływu interferencji aerodynamicznej (elementy wyposażenia trzon kratowy wieży) zachowawcze warunki normy [3] prowadzą w wielu przypadkach do sumowania sił oporu aerodynamicznego bez uwzględniania tzw. współczynnika przesłaniania, podczas gdy np. w pracy [7] wykazano, iż te, ustalone w drodze badań tunelowych, osiągają istotnie mniejsze wartości; świadomość tego problemu jest ważnym elementem interpretacji wyników obliczeń, zmiana charakterystyk dynamicznych konstrukcji korekta układu obciążeń, a więc i mas, a często dodanie (nadbudowanie) elementów konstrukcji wsporczych anten, ale także wprowadzenie ewentualnych wzmocnień wieży, prowadzą do oczywistych

Konstrukcje stalowe 577 zmian częstotliwości drgań własnych, co może prowadzić do zmiany wielkości odpowiedzi dynamicznej, a więc korekty wszystkich obciążeń obliczeniowych wynikających z oddziaływania wiatru; często spotykane są analizy pt.: sprawdzenie pod dodatkowym obciążeniem traktowane dosłownie, poprzez przyłożenie dodatkowych sił do analizowanego ustroju, gdzie tymczasem, w świetle powyższego, działanie takie może być traktowane tylko jako sprawdzenie uproszczone, metody doświadczalne normy Eurokod dopuszczają ich stosowanie, co prócz wspomnianych wyżej współczynników oporu aerodynamicznego, dotyczy także charakterystyk dynamicznych konstrukcji, a także charakterystycznych prędkości wiatru; po te ostatnie, szczególnie w sytuacjach awarii, warto sięgnąć np. do zasobów Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, korzystając z danych pochodzących z najbliższej stacji meteorologicznej, co podkreślone zostało w pracy [8]; dane takie wielokrotnie były pozyskiwane przez autorów i wykorzystane zostały m.in. w pracy [6], zarządzanie niezawodnością konstrukcji sprowadza się tu do przyjmowanych wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa dla obciążeń, zgodnie z normą [3], w uzależnieniu od klasy niezawodności konstrukcji, co jest zasadą w rozumieniu [1]; zatem błędem jest przyjmowanie ogólnych wartości tychże współczynników wg [1] (problem szerzej opisano w artykule [4]). Rys. 7. Przykład mechanicznego uszkodzenia pręta skratowania zakwalifikowanego błędnie jako utrata jego stateczności

578 Skwarek M. i in.: Problemy wzmacniania stalowych, kratowych wież telekomunikacyjnych Zasygnalizowane wyżej zagadnienia powinny zostać wzięte pod uwagę w zakresie oceny nośności istniejących konstrukcji, szczególnie, gdy na podstawie wniosków z takich analiz zaleca się realizację wzmocnień. 5. Podsumowanie W referacie przedstawione zostały i omówione najczęstsze błędy popełniane przy projektowaniu i realizacji wzmocnień konstrukcji telekomunikacyjnych stalowych wież kratowych. Ze względu na ograniczoną objętość wiele problemów z tego zakresu zostało jednak pominiętych. Wśród omówionych zagadnień, jako najistotniejsze autorzy wskazują problemy związane z oceną nośności istniejących konstrukcji, będące podstawowym źródłem wielu błędów, a często także niepotrzebnych wzmocnień. Referat staje się zatem kolejnym głosem sygnalizującym problemy rzeczoznawstwa budowlanego. Dowodzi, że mimo, iż ustawa Prawo Budowlane i związane z nią rozporządzenia dopuszczają wykonywanie ekspertyz przez osoby posiadające jedynie uprawnienia do projektowania bez ograniczeń, to sztuka ta wymaga jednak znacznie szerszego przygotowania merytorycznego, a także doświadczenia. Literatura 4. PN-EN 1990:2004 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji, PKN, Warszawa 2004. 5. PN-EN 1991-1-4:2008 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru, PKN, Warszawa 2008. 6. PN-EN 1993-3-1:2008 Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 3-1: Wieże, maszty i kominy. Wieże i maszty, PKN, Warszawa 2008. 7. Skwarek M., Hulimka J.: Obciążenia w obliczeniach stalowych wież kratowych na podstawie norm Eurokod. Szersze spojrzenie, Inżynier Budownictwa, nr 3/2012, s. 76-80. 8. Skwarek M., Hulimka J.: Stalowa, kratowa wieża telekomunikacyjna zagrożona awarią? O ocenie nośności wież w diagnostyce konstrukcji, Materiały XXV Konferencji Naukowo-Technicznej Awarie Budowlane, Szczecin-Międzyzdroje 24-27 maja 2011, tom 2, s. 891-898. 9. Skwarek M., Hulimka J.: Wybrane problemy wyznaczania obciążenia wiatrem wież kratowych w ujęciu norm PN-EN, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 58 (3/11/II), s. 299-306, Rzeszów 2011. 10. Wood G.S.: Wind Loading of Telecommunication Antennas and Head Frames, Research Report No R881, The University of Sydney, School of Civil Engineering, Sydney 2007. 11. Żurański J.A.: W sprawie obciążenia wiatrem wieży kratowej, Inżynieria i Budownictwo, Nr 10/2004, s. 568.