|
DOI: 10.14489/vkit.2026.03.pp.027-034
Маркина Ю. Д.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТЧАТЫХ БАШЕН
(c. 27-34)
Аннотация. Процесс экспертизы несущей способности металлических решетчатых опор традиционно требует значительных трудозатрат, высокой квалификации специалистов и последовательного выполнения множества расчетных процедур. Универсальные программные комплексы, применяемые в практике проектирования, обеспечивают широкий спектр функций, однако избыточность данных и сложность анализа затрудняют их использование при проверке однотипных элементов башен и мачт связи. В работе представлена специализированная автоматизированная система экспертизы, ориентированная на решетчатые башни и мачты. Система реализована на основе интеграции программного обеспечения SCAD Office и Microsoft Excel. Это позволило формализовать процедуру проверки прочности, устойчивости и гибкости элементов. Автоматизированный алгоритм обеспечивает импорт расчетных данных, их обработку с выделением критических сочетаний усилий и формирование отчетных таблиц в унифицированном формате. Разработанный подход исключает ручной ввод исходных параметров, сокращает время экспертизы и снижает вероятность ошибок при анализе результатов. Проверка корректности этого подхода выполнена путем сравнения с расчетами в SCAD Office и ручными методами, при этом получено полное совпадение данных. Показаны возможность применения системы при расчете несущей способности металлических решетчатых опор, к которым относятся башни и мачты связи, башни линий электропередач и другие аналогичные объекты, а также перспектива интеграции с CAD/BIM-средами и технологиями цифрового моделирования для сопровождения жизненного цикла сооружений.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование; опора связи; расчет несущей способности; башня.
Markina Yu. D.
AUTOMATION OF CALCULATION OF THE LOAD-BEARING CAPACITY OF LATTICE TOWER ELEMENTS
(pp. 27-34)
Abstract. The process of assessing the load-bearing capacity of lattice steel towers is traditionally complex and labor-intensive. It requires extensive engineering expertise, considerable computational resources, and the execution of numerous calculation procedures. Existing general-purpose structural analysis software, while powerful, often produces excessive amounts of output data and demands repeated manual input, which complicates its application to standardized structural elements such as braces, chords, and struts of telecommunication towers. This creates a demand for specialized automated systems capable of streamlining the verification process and presenting results in a clear and practical form. This article presents the development of an automated system specifically designed for the structural assessment of steel lattice towers and masts. The system integrates the SCAD Office software package with Microsoft Excel-based algorithms, enabling formalization of the verification procedure. The algorithm automates the import of geometric and load data, selects critical load combinations, performs strength, stability, and slenderness checks according to national building codes, and generates unified reporting tables that highlight only the most critical elements. Validation of the system was performed by comparing its results with those obtained from SCAD Office and manual calculations, demonstrating complete consistency. The approach reduces the time required for expert assessment by more than half, eliminates errors caused by manual data processing, and increases the efficiency of engineering analysis. The proposed system is particularly valuable for the design and inspection of communication towers and power line masts. Moreover, its methodological framework provides a foundation for future integration with CAD/BIM platforms and digital twin technologies, thus contributing to the advancement of digital support throughout the life cycle of engineering structures.
Keywords: Computer-aided design; Communication support; Calculation of load-bearing capacity; Tower.
Ю. Д. Маркина (Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Yu. D. Markina (Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, Nizhny Novgorod, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: Изд-во СКАД СОФТ, 2011. 710 с.
2. Городецкий А. С., Евзеров И. Д. Компьютерные модели конструкций. М: Изд-во АСВ, 2009. 360 с.
3. Мальков Н. М., Кушова Д. А. Постановка задачи численного моделирования процесса обтекания газоотводящих стволов вытяжных башен // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2012. № 1(10). С. 121–124.
4. Иоскевич А. В., Савченко А. В. Сравнение ПВК SCAD Office и Лира-САПР на примере расчета башни связи // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 10(25). C. 7–21.
5. Фарапонов В. В., Савкина Н. В., Дьячковский А. С., Чупашев А. В. Расчет аэродинамического коэффициента лобового сопротивления тела в дозвуковых и трансзвуковых режимах движения с помощью пакета ANSYS Fluent // Компьютерные исследования и моделирование. 2012. № 4(4). С. 845–853.
6. Ибрахим А. Разработка нового программного комплекса для анализа пространственных каркасных конструкций: дис. … канд. техн. наук: специальность: 1.2.2 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» / Ибрахим Анас; Санкт-Петербургский государственный университет. 2023. 346 с.
7. Dubina D., Ungureanu V., Szabo I. Codification of imperfections for advanced finite analysis of cold-formed steel members / Thin-Walled Structures Advances and Developments. 2001. P. 179–186. DOI: 10.1016/B978-008043955-6/50017-3
8. Bakker М.С.М., Pekoz T. The finite element method for thin-walled members – Basic principles / Thin-Walled Structures. 2003. V. 41, No. 2. P. 179–189. DOI: 10.1016/S0263-8231(02)00086-1
9. Пичугин С. Ф., Махинько А. В. Нормирование ветровой нагрузки на решетчатые опоры в стандартах разных стран мира // Металлические конструкции. 2009. № 4(15). С. 237–252.
10. Остроумов Б. В., Гусев М. А. Предложения по уточнению методики динамического расчета высотных сооружений на воздействие порывов ветра // Строительная механика и расчет сооружения. 2007. № 5.
11. Pshenichkina V. A., Politov S. I., Chirkov A. A. Experimental and Theoretical Rationale for Maximum Loading with a Specified Degree of Risk when Simulating the Operation of a «Bed Foundation-Superstructure» System // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2016. V. 52. Is. 6. P. 311–316.
12. Кравченко Г. М., Труфанова Е. В., Тронин Д. И. Исследование динамических характеристик каркаса здания методом конечных элементов // Строительство и архитектура. 2019. № 1. С. 39–44.
13. Szafran J., Juszczyk-Andraszyk K., Kaszubska P. Effectiveness Analysis of the Non-Standard Reinforcement of Lattice Tower Legs Using the Component-Based Finite Element Method // Materials. 2025. V. 18, No. 6. P. 1242.
14. Experiment-based modal identification of steel lattice towers / Wu Xiaohong, Su Youhua, Sitrong Wei et al. // Journal of Constructional Steel Research. 2025. V. 227. Art. 109416.
15. Perez M. A., Paya-Zaforteza I., Calderón P. A., Adam J. M. Structural damage assessment in lattice towers based on a novel vibration-based damage identification methodology // Engineering Structures. 2021. V. 232. Art. 111875.
16. Маркина Ю. Д. Расчетные направления ветра при экспертизе несущей способности трехгранных антенно-мачтовых сооружений // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2025. Т. 21, № 4. С. 334–345. DOI: 10.22363/1815-5235-2025-21-4-334-345
17. Маркина Ю. Д. Автоматизация сбора статической составляющей ветровой нагрузки на решетчатую башню // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2025. Т. 22, № 9. C. 23–30. DOI: 10.14489/vkit.2025.09.pp.023-030
1. Perelmuter, A. V., & Slivker, V. I. (2011). Calculation models of structures and the possibility of their analysis. SKAD SOFT Publishing House. [in Russian language].
2. Gorodetsky, A. S., & Evzerov, I. D. (2009). Computer models of structures. Publishing House of the Association of Construction Universities. [in Russian language].
3. Malkov, N. M., & Kushova, D. A. (2012). Formulation of the problem of numerical simulation of the flow around the gas outlet shafts of exhaust towers. Vestnik inzhenernoi shkoly DVFU, (1), 121–124. [in Russian language].
4. Ioskevich, A. V., & Savchenko, A. V. (2014). Comparison of the SCAD Office and Lira-SAPR software packages using the example of a communication tower calculation. Stroitel'stvo unikal'nykh zdanii i sooruzhenii, (10), 7–21. [in Russian language].
5. Faraponov, V. V., Savkina, N. V., Dyachkovsky, A. S., & Chupashev, A. V. (2012). Calculation of the aerodynamic drag coefficient of a body in subsonic and transonic motion regimes using the ANSYS Fluent package. Komp'yuternye issledovaniya i modelirovanie, (4), 845–853. [in Russian language].
6. Ibrakhim, A. (2023). Development of a new software package for the analysis of spatial frame structures [PhD dissertation, Saint Petersburg State University]. [in Russian language].
7. Dubina, D., Ungureanu, V., & Szabo, I. (2001). Codification of imperfections for advanced finite analysis of cold-formed steel members. In Thin-walled structures advances and developments (pp. 179–186). https://doi.org/10.1016/B978-008043955-6/50017-3
8. Bakker, M. C. M., & Pekoz, T. (2003). The finite element method for thin-walled members – Basic principles. Thin-Walled Structures, 41(2), 179–189. https://doi.org/10.1016/S0263-8231(02)00086-1
9. Pichugin, S. F., & Makhinko, A. V. (2009). Standardization of wind load on latticed supports in standards of different countries of the world. Metallicheskie konstruktsii, (4), 237–252. [in Russian language].
10. Ostroumov, B. V., & Gusev, M. A. (2007). Proposals for refining the methodology for dynamic calculation of high-rise structures under the influence of wind gusts. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniya, (5). [in Russian language].
11. Pshenichkina, V. A., Politov, S. I., & Chirkov, A. A. (2016). Experimental and theoretical rationale for maximum loading with a specified degree of risk when simulating the operation of a "bed foundation-superstructure" system. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 52(6), 311–316.
12. Kravchenko, G. M., Trufanova, E. V., & Tronin, D. I. (2019). Investigation of the dynamic characteristics of a building frame using the finite element method. Stroitel'stvo i arkhitektura, (1), 39–44. [in Russian language].
13. Szafran, J., Juszczyk-Andraszyk, K., & Kaszubska, P. (2025). Effectiveness analysis of the non-standard reinforcement of lattice tower legs using the component-based finite element method. Materials, 18(6), Article 1242.
14. Wu, X., Su, Y., Wei, S., et al. (2025). Experiment-based modal identification of steel lattice towers. Journal of Constructional Steel Research, 227, Article 109416.
15. Perez, M. A., Paya-Zaforteza, I., Calderón, P. A., & Adam, J. M. (2021). Structural damage assessment in lattice towers based on a novel vibration-based damage identification methodology. Engineering Structures, 232, Article 111875.
16. Markina, Yu. D. (2025a). Design wind directions in the load-bearing capacity assessment of triangular antenna-mast structures. Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii, 21(4), 334–345. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2025-21-4-334-345 [in Russian language].
17. Markina, Yu. D. (2025b). Automation of the collection of the static component of wind load on a lattice tower. Vestnik komp'yuternykh i informatsionnykh tekhnologii, 22(9), 23–30. https://doi.org/10.14489/vkit.2025.09.pp.023-030 [in Russian language].
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2026.03.pp.027-034
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2026.03.pp.027-034
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»