Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department of Theory of Structures and Technical Mechanics, Faculty of Civil Engineering
кандидат технических наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики, инженерно-строительный факультет
Triangular antenna mast structures with an asymmetric lower part shaped as a truncated pyramid with a single vertical chord exhibit nonuniform spatial stiffness. Geometric and operational asymmetry affects their deformation and dynamic behavior, leading to deviations from classical symmetric tower systems. The research object comprises three operating 70 m towers built according to the same structural concept, but differing in structural mass, equipment configuration and climatic conditions. The analysis is based on three-dimensional finite element modelling that accounts for regulatory wind actions and the inertial mass of the equipment. The study identifies key response patterns. The towers demonstrate maximum lateral flexibility in the direction of the vertical face, while wind action toward inclined faces reduces horizontal displacements by 9-18%. Combined bending and tensile stress concentrates in the lower parts of the inclined chords, whereas lattice members operate with a significant reserve of capacity. Natural vibration analysis reveals a pronounced bending-torsion coupling in modes 3-5 due to asymmetric stiffness. Equipment mass lowers the frequencies of the first bending modes by 16-20% and the bending-torsion modes by 10-15%. The results provide a comprehensive understanding of the spatial behavior of asymmetric triangular towers and form the basis for comparison with an equivalent symmetric model.
Трехгранные антенно-мачтовые сооружения с асимметричной нижней частью, выполненной в форме усеченной пирамиды с одним вертикальным поясом, характеризуются выраженной неравномерностью пространственной жесткости. Геометрическая асимметрия, усиленная эксплуатационной, влияет на деформационные и динамические характеристики конструкций и приводит к отличиям от классических симметричных башенных схем. Объектом исследования являются три эксплуатируемые башни высотой 70 м, построенные по единой конструктивной схеме, но различающиеся массой металлоконструкций, объемом оборудования и климатическими параметрами районов установки. Метод исследования основан на пространственном конечно-элементном моделировании с учетом нормативных ветровых воздействий и массовой инерции оборудования. Получены ключевые закономерности работы конструкций: максимальная податливость в направлении вертикальной грани; снижение горизонтальных перемещений на 9-18 % при ветровом воздействии в наклонные грани; концентрация изгибно-растягивающих усилий в нижних участках наклонных поясов; выраженная торсионно-изгибная составляющая собственных форм колебаний. Установлено влияние оборудования на деформативность и динамические параметры: добавленная масса снижает частоты первых изгибных форм на 16-20 % и торсионно-изгибных - на 10-15 %. Выявленные эффекты формируют комплексное представление о пространственной работе асимметричных трехгранных башен и служат основой для дальнейшего сопоставления с эквивалентными симметричными моделями.