Алгоритм оценки ветровой нагрузки на рабочие площадки антенно-мачтовых сооружений в условиях цифровизации расчётов

В статье представлена методика поэлементного расчёта ветровой нагрузки на рабочие площадки антенно-мачтовых сооружений, рассматривающая ограждение как пространственную решётчатую конструкцию с индивидуальными аэродинамическими характеристиками элементов.

Актуальность исследования обусловлена высокой чувствительностью антенно-мачтовых сооружений к ветровым воздействиям и отсутствием формализованных методов расчёта нагрузок на вспомогательные элементы, вследствие чего в инженерной практике широко применяются упрощённые подходы, приводящие к существенным погрешностям. Цель работы состоит в повышении точности определения нормативной ветровой нагрузки на рабочие площадки и создании алгоритма, пригодного для интеграции в цифровые системы поддержки жизненного цикла сооружений.

Предложен алгоритм, реализованный в среде Microsoft Excel, включающий расчёт индивидуальных проекционных площадей, аэродинамических коэффициентов, коэффициента заполнения и поправочного коэффициента проницаемости. Выполнена апробация на реальной башне высотой 70 м и проведено сравнение с упрощённым методом эквивалентной площади. Показано, что упрощённый подход приводит к завышению нагрузки на 5–28 % и недооценке до –63 %.

Полученные результаты подтверждают научную и практическую значимость разработки и её перспективность для внедрения в комплексные отечественные системы автоматизации инженерных расчётов антенно-мачтовых сооружений.

1. Кононов Д. А., Карлова Е. В., Беляева З. В. Некоторые проблемы определения ветровой нагрузки на решетчатые пространственные конструкции // Russian Journal of Construction Science and Technology. 2023. Т. 9, № 2. 0902002. https://doi.org/10.15826/rjcst.2023.2.002. EDN: GNVXLI.

2. Габова В. В., Родионов А. В., Сиротенко О. О. Исследование поведения конструкций высотных зданий при воздействии ветровых нагрузок // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2023. Вып. 5 (93). С. 5–17. EDN: ZMTJXN.

3. Голиков А. В., Веремеев Д. В. Обобщенные принципы компоновки и назначения габаритных размеров трехгранных решетчатых башен // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2023. Вып. 1 (90). С. 14–32. EDN: KHISBG.

4. Pavan Kumar M., Markankeya Raju P., Tirupathi Naiku G. Effect of wind speed on structural behaviour of Monopole and self-support telecommunication towers. Asian Journal of Civil Engineering. 2017;18(6):911–927.

5. Axisa R., Muscat M., Sant T., Farrugia R. N. Structural assessment of a lattice tower for a small Multi-Bladed Wind Turbine. International Journal of Energy and Environmental Engineering. 2017;8(4):343–358. https://doi.org/10.1007/s40095-017-0239-3.

6. Голиков А. В., Михальчонок Е. А., Мельникова Ю. А. Анализ влияния типа решетки на распределение усилий в элементах башни // Инженерный вестник Дона. 2019. № 4. С. 53. EDN: GKJOAC.

7. Иоскевич А. В., Савченко А. В., Егорова Е. С., Иоскевич В. В. Понижающий коэффициент ветрового давления и его учет при расчете решетчатых конструкций // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 4(31). С. 45–57. EDN: UISIAF.

8. Сатанов А. А., Поздеев М. Л., Симонов А. В. [и др.]. Экспериментальное исследование распределения аэродинамических коэффициентов на высотное здание // Приволжский научный журнал. 2022. № 3. С. 43–51. EDN: RSVTLK.

9. Tah A. M., Alsilevanai K. M., Özakça M. Comparison of various bracing system for self-supporting steel lattice structure towers. American Journal of Civil Engineering. 2017;5(2):60–68. https://doi.org/10.11648/j.ajce.20170502.11.

10. Mahesh N., Ranga Rao V. Design and estimation of electrical steel towers. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2017;8(1):646–652.

11. Qi Q., Tao F. Digital twin and big data towards smart manufacturing and industry 4.0: 360 Degree Comparison. IEEE Access. 2018;6:3585–3593. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2793265.

12. Tao F., Zhang H., Liu A., Nee A. Y. C. Digital twin in industry: State-of-the-Art. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2019;15(4):2405–2415. https://doi.org/10.1109/TII.2018.2873186.

13. Маркина Ю. Д. Автоматизация сбора статической составляющей ветровой нагрузки на решетчатую башню // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2025. Т. 22, № 9. С. 23–30. https://doi.org/10.14489/vkit.2025.09.pp.023-030. EDN: UQDTZQ.

14. Маркин А. А., Маркина Ю. Д. Модуль расчёта аэродинамического коэффициента как элемент цифрового контура инженерного анализа антенно-мачтовых сооружений // Русский инженер. 2026. №1 (90). С. 87–92. EDN: ELENER.

15. Маркина Ю. Д. Автоматизация расчета несущей способности антенно-мачтовых сооружений // ГрафиКон 2025: сборник трудов 35-й Международной конференции. Йошкар-Ола, 2025. С. 715–723. https://doi.org/10.25686/978-5-8158-2474-4-2025-715-723. EDN: YYREHE.