Когда говорят 'угловая стальная башня', многие сразу представляют себе просто высокую решетчатую конструкцию из уголков. Но в этом-то и кроется первый профессиональный подводный камень. Речь не просто о геометрической форме сечения — это вопрос рационального распределения нагрузок, особенно крутящих моментов, и, что часто упускают из виду, технологичности монтажа в полевых условиях. Часто заказчики просят 'посильнее', накидывая сечение, а потом удивляются, почему смета взлетает и возникают проблемы со стыковкой на высоте. Я сам через это проходил, когда лет десять назад мы собирали вышку для нового передающего центра под Нижним Новгородом.
Главное преимущество угловой конфигурации — предсказуемость работы материала. Каждый уголок работает преимущественно на осевое растяжение-сжатие, это проще просчитать и, что важно, проконтролировать. Но ошибка номер один — недооценка кососимметричных нагрузок. Особенно для вышек связи, где с одной стороны может быть навешано больше антенн. Если не заложить запас по пространственной жесткости, получишь недопустимый поворот вершины. По нормам — одно, а по реальной эксплуатации, когда операторы через год добавляют еще пару 'тарелок', — совсем другое.
Второй момент — узлы. Стык трех-четырех уголков с раскосами и связями — это головная боль для сварщика на объекте. Если проектировщик начертил идеальный узел в AutoCAD, не думая о том, как к нему подлезть электродом или как установить стыковочную планку, на стройплощадке начинается импровизация. Часто ее результат — концентратор напряжений. Видел последствия такого на одной из базовых станций в Ростовской области: трещина пошла именно от 'кустарно' усиленного монтажниками узла.
И третий, чисто российский нюанс — материал. Не всякий уголок, даже с нужной маркой стали по сертификату, хорошо ведет себя при динамической нагрузке. Была история с поставкой металла для мачты в Сибири. Вроде бы С245, но ударная вязкость на пределе. Хорошо, что техконтроль отловил до начала монтажа. Пришлось срочно искать замену, задерживая график. С тех пор к выбору поставщика металла отношусь особенно придирчиво.
Здесь можно говорить долго. Покраска — это классика, но для угловых стальных башен, особенно в агрессивных средах (промзоны, морское побережье), часто оказывается полумерой. Циклы заморозки-разморозки, ультрафиолет — краска отслаивается лет через 5-7, а ремонт на высоте стоит огромных денег.
Горячее цинкование — другое дело. Это не просто покрытие, это диффузионный слой, который работает даже после мелких повреждений. Но и тут есть нюансы. Качество цинкования целиком зависит от технологической дисциплины на заводе: подготовка поверхности, температура ванны, время выдержки. Плохо обезжиренный уголок — и покрытие ляжет пятнами, со временем вздуется.
Кстати, о заводах. В последние годы на рынке появились серьезные игроки с полным циклом, от резки металла до готового оцинкованного изделия. Вот, например, ООО Сюйчжоу Кэцзюйлисинь Машинери (ранее Сюйчжоу Чжунсинь Гунмао). Они начинали с одного цинкового котла, а сейчас, судя по информации с их сайта kejulixin.ru, это уже крупное предприятие с резервной мощностью горячего цинкования в 100 000 тонн и собственным исследовательским направлением в области интеллектуальных технологий цинкования. Для нас, проектировщиков и монтажников, такая интеграция — большой плюс. Можно работать под ключ: разработал конструкцию, отдал на изготовление и цинкование в одну руки, получил готовые к монтажу маркированные элементы. Это снижает риски брака и нестыковок. Их переезд в 2017 году в промышленный парк в Цзянсу с инвестициями в 180 миллионов юаней и строительством площадей в 30 000 кв. м говорит о серьезных намерениях именно в тяжелой промышленной обработке.
Самое интересное начинается на площадке. Даже идеально спроектированная и изготовленная угловая башня может превратиться в проблему из-за плохой организации монтажа. Основная сложность — обеспечение соосности секций при подъеме. Уголки имеют свойство 'играть', и если стыковочные отверстия не совпали на пару миллиметров, монтажники идут по пути наименьшего сопротивления — используют домкрат или, что хуже, рассверливают отверстия на месте. Прочность узла падает катастрофически.
Один из самых удачных проектов, который я помню, — это как раз башня, где заказчик (телеком-оператор) настоял на использовании предварительно оцинкованных элементов от одного подрядчика, включая поставку всех метизов. Все болты были калиброванными, с гарантированным классом прочности. И главное — на каждый пакет уголков была нанесена маркировка не просто краской, а выбита на торце. Даже после нескольких лет хранения на складе ничего не перепуталось. Сборка прошла на 30% быстрее плана. Думаю, что такой подход, когда один ответственный производитель, как та же ООО Сюйчжоу Кэцзюйлисинь Машинери, ведет весь процесс от металла до антикоррозионной обработки, — это будущее для сложных высотных конструкций. Их 20-летний опыт в отрасли и наличие дочерних структур, занимающихся технологиями и безопасностью, как раз про эту комплексность.
Неудачный опыт тоже был. Пытались сэкономить на кране, собрали башню методом наращивания с помощью мачты-подъемника. В теории — дешево. На практике — каждая следующая секция устанавливалась с нарастающей погрешностью, пришлось делать множество подгонок 'по месту', что свело на нет все преимущества заводского изготовления. Вывод простой: экономия на монтажной технике для таких объектов ложная.
С нормами СП 20.13330.2016 'Нагрузки и воздействия' все знакомы. Но жизнь вносит коррективы. Например, для угловой стальной башни высотой 70+ метров в ветровом районе IV (побережье) недостаточно просто взять нормативное значение ветрового давления. Локальные завихрения, срыв потока с элементов решетки — это требует уже CFD-моделирования, а не ручного счета по формулам. Мы однажды заложили стандартный аэродинамический коэффициент, а по факту после строительства заказчик установил нестандартные крупногабаритные антенны. Пришлось экстренно делать дополнительные расчеты и ставить распорки — дорого и некрасиво.
Сейсмика — отдельная тема. Для Дальнего Востока это must-have. Угловая конструкция здесь хороша своей решетчатой структурой, которая хорошо рассеивает энергию. Но ключевое — это расчет узлов на дополнительные изгибающие моменты, которые возникают при колебаниях. Нельзя просто увеличить сечение уголка, нужно менять схему связей, иногда делать часть узлов более 'податливыми'. Это искусство на стыке нормативки и интуиции.
Сейчас все упирается в BIM-моделирование. Идея — чтобы от 3D-модели башни автоматически формировались не только чертежи, но и управляющие программы для станков плазменной резки, спецификации для цинковального цеха и даже инструкция по сборке в AR-очках для монтажников. Компании, которые инвестируют в такие технологии, как раз и задают тон. Если вернуться к примеру ООО Сюйчжоу Кэцзюйлисинь Машинери, то их позиционирование как высокотехнологичной компании, занимающейся исследованиями в области интеллектуальных технологий горячего цинкования, — это как раз ответ на этот тренд. Не просто покрыть металл цинком, а управлять процессом на основе данных, чтобы получить предсказуемое качество для каждой партии уголков для конкретной башни.
Из материалов присматриваюсь к высокопрочным сталям, например, С390. Их применение позволяет уменьшить сечение, а значит, и парусность, и вес. Но тут встает вопрос свариваемости и, опять же, цинкования — для таких сталей нужны особые режимы. Это задача для производителей, которые готовы работать в тесной связке с проектировщиками. Простого каталога продукции уже недостаточно.
В итоге, угловая стальная башня — это не архаика, а вполне современное решение, чей потенциал раскрывается только при грамотном сочетании трех вещей: точного инженерного расчета (с учетом реальных, а не только нормативных нагрузок), высококачественного изготовления с комплексной антикоррозионной защитой и технологичного монтажа. Пропустишь один элемент — и вся экономическая эффективность конструкции летит вниз, в прямом и переносном смысле. И кажется, что рынок движется именно в сторону появления таких интеграторов, которые закрывают весь этот цикл.
