Висота щогли й вежі зв’язку: як її визначити та яку конструкцію обрати

Від чого залежить висота щогли чи вежі

Висоту не виводять із радіуса покриття за формулою: радіоінженер оператора задає висоти центрів антен, а проєктувальник додає запас під верх споруди й перевіряє навантаження. Що на неї впливає:

• зона покриття: що має потрапити в зону дії — селище, траса чи ділянка; дальність прямої видимості росте приблизно як корінь квадратний із висоти, тож удвічі вища антена не дає вдвічі більшого радіуса;
• рельєф: на узвишші ту саму зону іноді покриває нижча вежа, а в улоговині потрібна вища;
• перешкоди: будівлі, лісосмуги, крони дерев; радіорелейна траса має проходити над ними із запасом, достатнім для першої зони Френеля, а ріст дерев і нову забудову варто врахувати наперед;
• кількість і рівні антен: кожен оператор займає окремий рівень, відстань між рівнями задає радіоінженер; вільні рівні вигідніше закласти одразу;
• верх споруди: над найвищою антеною потрібне місце під блискавкоприймач і вогні;
• ділянка: розмір, сусідня забудова, аеродроми й лінії електропередачі поблизу.

Які класи висот і які конструкції їм відповідають

Орієнтири за нашими типовими рядами для початкового підбору; остаточну висоту, перерізи й фундамент підтверджує розрахунок за технічним завданням. Мобільні висувні щогли для тимчасового розгортання — інший клас виробів, їх тут не розглядаємо. Висоту опор освітлення й прожекторних щогл обирають за іншими критеріями: див. статтю Як вибрати висоту опори освітлення і сторінку Прожекторні щогли.

Розміри й навантаження конкретних марок — на сторінках Вежі зв’язку і Антенні опори; відмінності типів — у статті Типи веж зв’язку.

Які навантаження зростають разом із висотою

Вітер. З висотою швидкість вітру зростає, а плече сили відносно основи збільшується, тож момент в основі росте швидше за висоту, а разом із моментом зростають потрібні діаметр стійки, товщина стінки, розміри фланця, анкерів і фундаменту. ДБН В.1.2-2:2006 враховує це коефіцієнтом висоти та типом місцевості. Характеристичне значення вітрового тиску W0 для обласних центрів — у статті Вітрові райони України.

Ожеледь. Лід на антенах, кабелях і елементах вежі додає вагу та площу для вітру; для антенно-щоглових пристроїв ДБН В.1.2-2:2006 вимагає враховувати ожеледно-вітрове навантаження. На узвишшях і біля великих водойм відкладення важчі. Механіку вітру й ожеледі на прикладі ліній електропередачі описано в статті Навантаження на повітряні лінії та опори ЛЕП.

Обладнання. Антени (зокрема радіорелейні), кабелі, майданчики й сходи — це вага та навітряна площа; для антен із вузькою діаграмою спрямованості допустимі відхилення верхівки задає виробник обладнання. Типові багатогранні вежі показують зв’язок висоти, вітру та площі антен:

Дані зі сторінки Вежі зв’язку: максимальна площа обладнання в районі з відповідним вітровим тиском. Значення для 450, 500 і 550 Па наведено на тій самій сторінці; для проміжного тиску беруть найближчий вищий стовпець, а за тиску нижче 400 Па — стовпець 400 Па. Для більшої площі конструкцію розраховують окремо.

Багатогранна чи решітчаста: що обрати залежно від висоти

Тип конструкції — друге рішення після висоти:

• основа: багатогранна вежа стоїть на одному фундаменті, міжосьова відстань між отворами її опорного фланця — 840–1230 мм для веж 25–40 м; решітчаста вежа має квадратну базу: у ряду АО від 3,28 м (АО-29) до 7,35 м (АО-70) між осями опорних вузлів;
• площа обладнання: типові багатогранні вежі 25–40 м розраховані на 0,8–3,4 м² залежно від вітру, ряд АО — на навітряну площу обладнання до 12 м² у вітрових районах 1–4; серії різні, тож порівнюйте розрахунки обох;
• вітер: решітка пропускає потік і зменшує навантаження, а багатогранна стійка має замкнений профіль;
• монтаж: багатогранні секції нарощують вертикально або монтують цілком із горизонтального положення, решітчасту вежу складають із багатьох елементів.

До 40 м і на тісній ділянці спершу розглядають багатогранну вежу; понад 40 м, за великої кількості антен чи вільної ділянки порівнюють із решітчастою. На межі вирішує розрахунок обох варіантів.

Як висота впливає на фундамент і майданчик

Чим вища вежа, тим більший момент вона передає на основу, тому фундамент розраховують на дію моменту й поздовжньої сили, а не лише на вагу. У вежах 25–40 м із нашого ряду кріплення — фланець на анкерах: від 12 до 20 болтів діаметром М36–М42.

Тип фундаменту багатогранної вежі залежить від ґрунтів і навантаження (палі-оболонки, буронабивні палі, монолітна основа), тож потрібні інженерно-геологічні вишукування; докладніше — у статті Проєктування веж зв’язку та антенних щогл. Решітчасту опору кріплять фланцем на кожному поясі до монолітного залізобетонного фундаменту; армування й глибину закладення розраховують за вишукуваннями.

Фундаментну закладну заливають до монтажу, її анкери мають збігатися з отворами фланця; принцип показано на прикладі закладних для опор освітлення, прожекторних щогл і контактної мережі в статті про фундаментні закладні.

Погодження й маркування: що з’ясувати до фіксації висоти

Висока споруда — ще й дозвільне питання. Чи потрібне світлове та денне маркування, яким воно має бути й яка висота допустима поблизу аеродромів і повітряних трас, визначають чинні авіаційні норми, а погодження отримують від відповідних органів. Для антенних опор у проєктах зазвичай передбачають червоно-біле маркування й загороджувальні вогні на верхівці, але схему щоразу задають висота й місце. До фіксації висоти з’ясуйте:

• чи є поблизу аеродром або повітряна траса;
• чи є охоронні зони ліній електропередачі, залізниць, доріг і мереж;
• чи оформлено право на землю та дозвільну документацію на будівництво згідно із законодавством.

Приклад: як складається висота для двох операторів

Припустімо, вежа стоятиме на околиці селища на відкритій рівнині: два оператори покриватимуть селище й ділянку траси, третій можливий пізніше.

• радіоінженер першого оператора визначає висоту антен, за якої лінія до найдальшої точки зони йде над лісосмугою й великою будівлею із запасом на ріст крон;
• антени другого оператора ставлять вище чи нижче на відстані, яку задає радіоінженер; рівень третього залишають вільним, а над верхнім додають місце під блискавкоприймач і вогні — виходить висота споруди;
• результат порівнюють із типовими висотами: якщо він лежить між двома, беруть більшу або погоджують нижчі рівні антен; понад 40 м вибирають між індивідуальною багатогранною вежею та решітчастою опорою;
• суму навітряних площ зіставляють із площею, допустимою для вежі в цьому вітровому районі, а ділянку перевіряють: чи вистачає місця під стійку чи базу, які ґрунти, чи немає поблизу аеродрому й охоронних зон.