Мониторинг технического состояния антенно-мачтовых сооружений при техническом переоснащении

Введение

Антенно-мачтовые сооружения (АМС) относятся к категории высотных и технически сложных объектов, для которых особенно важен постоянный контроль технического состояния. В процессе реконструкции, капитального ремонта или технического переоснащения такие сооружения испытывают изменяющиеся нагрузки, способные повлиять на их напряженно-деформированное состояние.

Одним из наиболее информативных методов оценки состояния АМС является мониторинг динамических параметров — периодов собственных колебаний, частот и логарифмического декремента затухания. Эти параметры чувствительно реагируют на изменения массы, жесткости и внешние воздействия.

Объект мониторинга

В рамках исследования был выполнен мониторинг телевизионной башни высотой 180 метров, построенной в 1956 году по типовому проекту 3803КМ и расположенной в Нижнем Новгороде. Изначально конструкция проектировалась под размещение антенн аналогового телевещания и УКВ-радиовещания.

В ходе технического переоснащения объекта планировался демонтаж устаревшего антенного оборудования и установка новых панельных антенн. Общая масса демонтируемого оборудования составила 6480 кг, устанавливаемого — 6991 кг. Возможность переоснащения была подтверждена расчетами.
 

Система мониторинга и измерения

Для постоянного контроля динамических параметров на конструкции башни были установлены:

• трехосевые акселерометры;
• трехосевые виброметры;
• двухосевые инклинометры.

Датчики размещались на отметках 0,000 и +180,000. Сигналы в режиме реального времени передавались на удаленный сервер, где выполнялось архивирование данных и их математическая обработка с использованием аттестованной методики измерений.

Мониторинг проводился в соответствии с действующими нормативными документами, включая ГОСТ 31937–2011 и ГОСТ 32019–2012.

Проведение работ и ход наблюдений

Работы по демонтажу и монтажу антенного оборудования выполнялись в период с марта по июль 2021 года. Весь процесс сопровождался непрерывным мониторингом динамических характеристик сооружения.

Особый интерес представляло изменение периода собственных колебаний конструкции при разгрузке (демонтаже оборудования) и последующей нагрузке (монтаже нового оборудования).

Результаты мониторинга
 

Анализ полученных данных показал:

• при демонтаже оборудования и снижении массы сооружения период собственных колебаний уменьшился с 2,73 с до 2,56 с;
• после установки нового оборудования период колебаний увеличился до 2,74–2,75 с;
• изменения фиксировались синхронно на разных уровнях и по всем осям измерений.

Также на графиках наблюдались кратковременные всплески значений, связанные с:

• выполнением строительно-монтажных работ;
• импульсной ветровой нагрузкой;
• работой близлежащих механизмов;
• движением транспорта вблизи объекта.

Высокочувствительные датчики уверенно фиксировали влияние этих факторов на динамику сооружения.

Выводы

Проведенное исследование подтвердило высокую эффективность постоянного мониторинга динамических параметров антенно-мачтовых сооружений. Такой подход позволяет:

• оперативно отслеживать изменения напряженно-деформированного состояния конструкции;
• контролировать безопасность при реконструкции и техническом переоснащении;
• выявлять влияние временных и внешних факторов на поведение сооружения;
• повышать надежность эксплуатации уникальных и высотных объектов.

Мониторинг динамических характеристик в реальном времени становится важным инструментом обеспечения промышленной и эксплуатационной безопасности антенно-мачтовых и других высотных сооружений.