شکاف معماری: باز کردن اختلافات بین برجستگی های خود و برجهای ارتباطی Guyed

دنیای مدرن با یک وسیع به هم پیوسته است, شبکه اطلاعات خاموش, و بارزترین نمادهای این اتصال ، سازه های برجسته ای هستند که آنتن ها و تجهیزات پخش ما را در بالا نگه می دارند. این یکپارچه های فولاد و بتن, حیاتی برای ارتباط از راه دور, رادیو, و پخش تلویزیونی, به طور گسترده در دو دسته ساختاری اصلی قرار می گیرند: برج های پشتیبانی خود و برج های پسر. در حالی که هر دو به هدف اساسی دستیابی به ارتفاع لازم خدمت می کنند, طرح های آنها, مکانیک ساختاری, پروفایل های اقتصادی, و مناسب بودن برای محیط های مختلف اساساً واگرا است. درک این شکاف معماری برای مهندسان بسیار مهم است, برنامه ریزان زیرساخت, و هر کسی که به ستون فقرات فیزیکی عصر دیجیتال علاقه مند باشد. این تفاوت ها فراتر از یک بازرسی بصری گاه به گاه است, لمس کردن به جنبه های مهم ثبات, استفاده از زمین, تدارکات ساختمانی, و هزینه های نگهداری طولانی مدت.

---

مفاهیم بنیادی: تعریف ساختارها

در هسته تمایز روشی است که توسط آن هر ساختار به ثبات جانبی می رسد, توانایی اساسی در برابر نیروهایی مانند باد و حوادث لرزه ای.

A برج حمایت از خود, اغلب به عنوان برج مشبک گفته می شود, یک برج ایستاده آزاد, یا یک برج خرپا, ساختاری است که کاملاً به دلیل استحکام داخلی خود و قدرت پایه و اساس آن کاملاً قائم است. این سازه ها به طور معمول با استفاده از یک چارچوب شبکه فولادی ساخته می شوند, تشکیل یک پایه گسترده که به سمت بالا می رود. اعضای باربری در یک مقطع مثلثی یا مربعی ترتیب داده می شوند, با تکیه بر اصل هندسی مثلث برای توزیع فشارهای فشاری و کششی. ثبات برج یک ویژگی ذاتی هندسه و جرم آن است; برای عمودی به هیچ سیم یا پشتیبانی خارجی احتیاج ندارد. آن را به عنوان یک غول فکر کنید, ستون فولادی سه بعدی که محکم به زمین لنگر انداخته شده است.

در تضاد واضح, a دکل مهاری یک دکل باریک است که ثبات عمودی آن کاملاً به سیستم کابل های کششی وابسته است, معروف به سیمهای پسر, که به صورت مورب از بدن برج تا نقاط لنگر در زمین گسترش می یابد. بدون این سیمهای پسر, دکل ناپایدار و فروپاشی خواهد شد. خود دکل در درجه اول برای رسیدگی به بارهای عمودی طراحی شده است (وزن تجهیزات و خود دکل) و نیروهای افقی ناشی از باد. سیم های پسر, در چندین سطح و جهت مرتب شده است (به طور معمول سه مجموعه, جدا, در هر سطح), مقاومت جانبی عظیم مورد نیاز برای نگه داشتن ماست باریک و جلوگیری از کمرنگ را فراهم کنید. این وابستگی اساسی به پشتیبانی خارجی تنها مشخصه ترین ویژگی است که دو نوع ساختار را از هم جدا می کند.

---

 

تفاوت اساسی در مکانیک ساختاری و بارگذاری

 

رویکردهای مختلف به ثبات منجر به مسیرهای بار شدید و توزیع استرس در دو نوع برج می شود. اینجاست که علم مهندسی واقعاً واگرایی می کند.

مکانیک برج حمایت از خود

در یک برج پشتیبانی خود, نیروهای بادی که بر روی آنتن ها و ساختار برج عمل می کنند مستقیماً از طریق چارچوب شبکه به سمت پایه حل می شوند. پاهای برج عظیم را تجربه می کنند, نیروهای مختلف: یک طرف برج تحت فشرده سازی قرار خواهد گرفت (هل دادن) در حالی که طرف مقابل تحت تنش شدید قرار دارد (بالا بردن) به دلیل لحظه واژگون شدن ایجاد شده توسط باد. بنیاد باید, از این رو, به اندازه کافی قوی باشید تا هر دو بارهای فشرده کننده قابل توجه و یک نیروی بالابر قابل توجه را در سمت بادگیر تحمل کنید.

اندازه و استحکام پایه, غالباً یک ردپای مربع یا مثلثی تشکیل می دهد که می تواند بسیاری از متر باشد, همان چیزی است که در آن لحظه مقاومت می کند. استحکام ساختار تابعی از لحظه خمش گسترده است که برای مقاومت در برابر آن طراحی شده است. این نیاز برای یک بزرگ, پایه قوی و اعضای سنگین در سراسر ساختار بدان معنی است که برج های خود پشتیبانی ذاتاً سنگین تر هستند و به عمیق تر نیاز دارند, پایه های پیچیده تر از برج های پسر از همان قد. پیچیدگی تجزیه و تحلیل اعضای بی شماری خرپا در شرایط مختلف بارگذاری, اگرچه توسط کدها استاندارد شده است, گواهی بر کار مکانیکی پیچیده است که توسط اسکلت فولادی انجام می شود. علاوه بر این, در برجهای پشتیبانی خود بلندتر, نیروهای برشی در پایه قابل توجه هستند, برای اطمینان از یکپارچگی نیاز به کارهای مهم و بتن است.

 

مکانیک برج پسر

زندگی ساختاری یک برج پسر یکی از تنش ها و فشرده سازی است. دکل باریک در واقع ستونی است که توسط سیمهای پسر به صورت جانبی در نقاط مختلف پشتیبانی می شود. وقتی باد به برج برخورد می کند, دکل تمایل به انحراف دارد. این انحراف با تنش در سیم های پسر مقابله می شود. سیم های پسر بادگیر ممکن است کم رنگ شوند, در حالی که سیم های پسر Leeward باعث افزایش چشمگیر تنش می شوند, به طور موثری برج را به سمت تراز کردن بازگرداند.

بسیار مهم, خود دکل تا حد زیادی از لحظه خمش عظیم که حاکم بر طراحی برج خود پشتیبانی است ، رهایی می یابد. خطوط پسر نیروهای بادی افقی را در نقاط لنگر خود در زمین بارهای تنشی منتقل می کنند. این بدان معنی است که دکل می تواند به طور قابل توجهی سبک تر و باریک تر از یک برج پشتیبانی از ارتفاع معادل آن باشد. با این حال, بارگیری عمودی روی پایه هنوز زیاد است, همانطور که سیم های پسر نیز روی بالای دکل پایین می آیند, اضافه کردن به نیروی فشاری. چالش اصلی مهندسی برای دکل جلوگیری از جمع شدن ستون بین نقاط دلبستگی پسر است, که نیاز به یک بسیار مستقیم دارد, ساختار درست تولید شده. پایه و اساس دکل در درجه اول برای کنترل نیروهای فشاری و برشی بالا طراحی شده است, در حالی که پایه های جداگانه لنگر گای باید به طور خاص برای مقاومت در برابر بالا بردن شدید مهندسی شوند (تنش) نیروها, غالباً شامل بلوک های بتونی گسترده یا لنگرهای عمیق تخصصی است. تجزیه و تحلیل استاتیک و پویا از برجهای پسر نیز باید تعامل پیچیده فرکانس های لرزش طبیعی ماست را با اثرات میرایی و بهاری مانند سیمهای مرد تنش یافته به خود اختصاص دهد, عاملی که در ساختار سفت.

---

ردپای مکانی و استفاده از زمین: درگیری منطقه

یکی از فوری ترین و ملموس ترین تفاوت ها بین این دو طرح ، زمین مورد نیاز برای نصب آنها است. این اغلب عامل تعیین کننده در مناطق شهری و پرجمعیت است.

ردپای برج پشتیبانی خود

ردپای یک برج پشتیبانی خود فقط توسط منطقه پایه آن تعریف شده است, که نسبتاً کوچک است. یک پایگاه معمولی برج پشتیبانی ممکن است یک مربع از آن را اشغال کند, گفتن, در سطح زمین, اگرچه این با ارتفاع و بار باد به طور قابل توجهی متفاوت است. تمام عناصر ساختاری و پایه ها در این منطقه کوچک موجود است. این ویژگی باعث می شود برج خود پشتیبانی به عنوان قهرمان بی تردید برای محیط های شهری باشد, بالای ساختمان ها, یا کوچک, بسته های محدود زمین که در آن فضا حق بیمه است و هزینه های خرید زمین ممنوع است. عدم وجود خطوط خارجی به این معنی است که منطقه اطراف برج تا حد زیادی بدون مانع است و اغلب می تواند برای سایر موارد استفاده مجدد شود, مانند پارکینگ یا ساختمانهای ابزار کوچک, درست تا حصار پیرامونی.

ردپای برج پسر

برج پسر, ضرورت, خواستار یک راه بسیار بزرگتر از راه است. سیم های پسر باید از طریق دکل با زاویه کم عمق گسترش یابد تا ثبات جانبی مؤثر را فراهم کند. برای یک برج بسیار بلند, نقاط لنگر برای پایین ترین مجموعه بچه ها می توانند صدها متر دورتر از پایه دکل واقع شوند. قاعده کلی شست دیکته می کند که شعاع لنگر می تواند در هر جایی باشد به بار ارتفاع برج. مثلا, a دکل پسر ممکن است به شعاع عملیاتی نیاز داشته باشد به برای لنگرهای پسر, در نتیجه یک منطقه زمینی که سفارشات بزرگی بیشتر از یک برج پشتیبانی خود است. در حالی که زمین به طور مستقیم در زیر سیم های پسر ممکن است گاهی اوقات برای اهداف کم مصرف استفاده شود (مثل کشاورزی), منطقه باید از ساختارهای بلند پاک نگه داشته شود, و دسترسی به وسایل نقلیه برای نگهداری لازم است, زمین را به میزان قابل توجهی محدود می کند. این ردپای گسترده باعث می شود که برج های پسر برای تنظیمات کلانشهرها غیر عملی و غیر اقتصادی باشد اما برای بزرگ ایده آل است, دور, و سایت های روستایی که زمین به وفور و ارزان است.

---

تحلیل اقتصادی: هزینه اولیه در مقابل. هزینه بلند مدت

مقایسه هزینه فقط موضوع سرمایه اولیه سرمایه نیست بلکه نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق هزینه چرخه زندگی دارد که شامل ساخت و ساز است, نگهداری, و اصلاحات احتمالی آینده.

هزینه سرمایه اولیه (کپکس)

برای ارتفاع معین, یک برج پسر تقریباً همیشه یک ماده اولیه پایین تر و هزینه ساخت خود را برای خود دکل خواهد داشت. زیرا دکل از بیشتر لحظه خمش تسکین می یابد, از فولاد کمتری استفاده می کند و می تواند مقطع بسیار سبک تری داشته باشد.

برج پشتیبانی از خود برای ساخت ساختار مشبک سفت و سخت تر و یک پایه بسیار گسترده تر و سنگین تر برای مقاومت در برابر لحظه واژگون شدن و عظیم ، به فولاد بیشتری نیاز دارد.. از این رو, کل Capex اولیه برای یک برج پشتیبانی از خود به طور معمول است بار بالاتر از یک برج پسر با اندازه نسبتاً اندازه.

با این حال, تجزیه و تحلیل باید در هزینه زمین عامل باشد. در مناطق پر هزینه شهری, هزینه دستیابی به زمین پایین برای یک برج پشتیبانی خود با چاپ کوچک می تواند به سرعت هزینه ساختاری بالاتر خود را جبران کند, آن را به عنوان راه حل ارزان تر ارزان تر می کند. در تنظیمات روستایی, هزینه پایین تر ساختار و زمین پسر ، آن را به عنوان برنده اقتصادی واضح تبدیل می کند.

نگهداری و هزینه عملیاتی (اگزکس)

تعمیر و نگهداری جایی است که جداول اغلب به آن می چرخند, و سادگی برج پشتیبانی خود شروع به پس انداز طولانی مدت می کند.

تعمیر و نگهداری برج حمایت از خود: تعمیر و نگهداری برای برجهای خود پشتیبانی نسبتاً ساده است. این شامل بازرسی های دوره ای اعضای فولاد برای خوردگی است, بررسی پیچ های ساختاری برای تنش, و حفظ سیستم رنگ محافظ. دسترسی عمودی است, با استفاده از نردبان یا سیستم کوهنوردی در خود برج. عناصر اصلی ساختاری استاتیک هستند, به معنای کمتر قطعات متحرک برای نگرانی در مورد.

تعمیر برج پسر: برج های پسر یک مورد مهم برای نگهداری اضافی دارند: سیم های پسر. این سیم ها در حال ثابت هستند, تنش زیاد و در معرض خستگی است, خوردگی, و بارگیری پویا (ارتعاش). آنها باید مرتباً برای سایش مورد بازرسی قرار گیرند, شکستگی رشته, و, مهمتر از همه, تنش آنها باید به صورت دوره ای اندازه گیری و تنظیم شود (دوباره تنش یافته) برای اطمینان از این که دکل پلمپ می شود و توزیع استرس صحیح است. نقاط لنگر همچنین برای ثبات نیاز به بازرسی دارند. این تخصصی, منظم, و نگهداری بحرانی سیستم گای هزینه قابل توجهی و همیشگی را به Opex یک برج Guyed اضافه می کند. علاوه بر این, اگر یک سیم یا لنگر یک پسر انجام شود, فروپاشی فاجعه بار کل ساختار قریب الوقوع است, نگهداری روزمره نه فقط صرفه جویی در هزینه, اما ایمنی مهم. جایگزینی کل مجموعه سیمهای پسر یک هزینه بزرگ سرمایه است که باید در تجزیه و تحلیل چرخه زندگی مورد بررسی قرار گیرد, هزینه ای که یک برج پشتیبانی از خود به سادگی ندارد.

---

تدارکات ساختمانی و نصب

روشهای مورد استفاده برای احداث دو نوع ساختار نیز به طرز چشمگیری متفاوت است, تأثیرگذاری بر جدول زمانی پروژه, نیازهای تجهیزات, و پروتکل های ایمنی.

ساخت برج حمایت از خود

برج های پشتیبانی خود به طور معمول قطعه به قطعه ساخته شده اند, یا در کوچک, بخش های از قبل مونتاژ شده, با استفاده از جرثقیل یا دریک صعود ویژه (یک قطب جین) که به قسمت تکمیل شده برج لنگر می رود و به تدریج بخش بعدی را در جای خود قرار می دهد. ساخت و ساز یک عملیات عمودی است که به سمت بالا پیش می رود, معمولاً با بزرگترین شروع می شود, سنگین ترین بخش پایه. این روش به یک منطقه ساخت و ساز نسبتاً کوچک نیاز دارد و برای سایت های محدود مناسب است. کل فرآیند مونتاژ در ردپای و منطقه اطراف آن وجود دارد. این چالش در بلند کردن سنگین است, بخش های عظیم به ارتفاعات عالی و اطمینان از تراز دقیق اتصالات پیچیده پیچیده.

ساخت برج پسر

برج های پسر اغلب با استفاده از یکی از دو روش اصلی نصب می شوند. برای دکل های کوتاه تر, کل ساختار ممکن است روی زمین و سپس مونتاژ شود “بالا رفتن” (یا لولا) با استفاده از یک جرثقیل قدرتمند یا یک سیستم وینچ به موقعیت, محور روی یک لولا پایه. برای ساختارهای بلندتر, یک قطب جین به روشی مشابه ساخت و سازهای پشتیبانی خود استفاده می شود, اما قطعات سبک تر و قابل کنترل تر هستند. تفاوت عمده لجستیکی پیچیده است, نصب همزمان پایه های لنگر گای و دراز کشیدن دقیق و تنش از چندین سطح سیمهای پسر. روند ساخت و ساز به شدت به آب و هوا بستگی دارد, زیرا وزش باد شدید می تواند تنش و تراز اولیه دکل باریک را خطرناک یا غیرممکن کند. منطقه بزرگ ساخت و ساز مورد نیاز برای نقاط لنگر پراکنده و بازگرداندن کابل یک ضرورت است.

---

ملاحظات محیطی و زیبایی شناختی

در محیط برنامه ریزی مدرن, تأثیر ساختارهای بزرگ در چشم انداز و جامعه اطراف را نمی توان نادیده گرفت.

تاثیر زیبایی شناختی

برج های پشتیبانی خود: سفت, طراحی مشبک اغلب به برج های پشتیبانی خود زیبایی شناختی صنعتی یا فنی تر می دهد. در حالی که برخی از آنها از نظر معماری جشن گرفته می شوند (مثل برج ایفل), آنها به طور کلی به عنوان یک سنگین درک می شوند, تحمیل حضور به دلیل پایه گسترده آنها.

برج های گاید: مشخصات ماست باریک یک برج پسر می تواند در برابر آسمان کمتر مزاحم به نظر برسد, به آن ظاهری زیبا یا مینیمالیستی تر می دهد, به خصوص از فاصله. با این حال, سیم های بی شمار پسر, در زمین قابل مشاهده است و گاهی اوقات در آفتاب می درخشد, می توان به عنوان چشم انداز یا خطر هواپیما دیده شد, نیاز به نقاشی یا استفاده از توپ های نشانگر روی کابل ها.

اثرات زیست محیطی

تفاوت اصلی محیطی تأثیر زیستگاه است. کوچک, پایه و اساس متمرکز یک برج حمایت از خود یک منطقه حداقل زمین را مختل می کند. شبکه گسترده ای از سیم های گای و امتیاز لنگر برای یک برج پسر, با این حال, زمین بسیار بزرگتر از زمین را مختل می کند, که می تواند یک نگرانی اکولوژیکی در مناطق حساس باشد. علاوه بر این, سیم خود را به خود اختصاص می دهد, خطر به خوبی مستند به هواپیماهای کم پرواز و پرندگان مهاجر, عاملی که نیاز به کاهش و برنامه ریزی دقیق در مسیرهای پرواز خاص یا راهروهای حیات وحش دارد.

---

ظرفیت, استحکام, و اثبات آینده

استفاده در نظر گرفته شده و احتمال گسترش آینده به شدت بر انتخاب برج تأثیر می گذارد.

بار و ظرفیت

برج های پشتیبانی خود: این سازه ها ذاتاً ظرفیت بار بالاتری و استحکام ساختاری بیشتری را ارائه می دهند. پایه گسترده و ساخت و سازهای سنگین آنها به آنها اجازه می دهد تا از حجم و وزن بسیار بیشتری آنتن پشتیبانی کنند, ظروف مایکروویو, و تجهیزات لوازم جانبی. علاوه بر این, سفتی برتر آنها به این معنی است که آنها تحت بارگذاری باد ، نوسان و انحراف کمتری را تجربه می کنند. این برای سیستم های رله مایکروویو که نیاز به تراز آنتن بسیار دقیق دارند بسیار مهم است (اغلب در کسری از درجه) برای حفظ ارتباطات خط دید. استحکام برج خود پشتیبانی ، آن را به انتخاب اجباری برای سایت های به شدت بارگذاری شده تبدیل می کند, تسهیلات محل سکونت, و پیوندهای اصلی ستون فقرات مایکروویو.

برج های گاید: در حالی که یک دکل خوب طراحی شده می تواند بسیار بلند باشد (نگه داشتن رکورد برای بلندترین سازه هایی که تاکنون ساخته شده اند), باریک بودن آنها به این معنی است که آنها ظرفیت بار ذاتی کمتری دارند و مستعد انحراف بیشتر در زیر باد هستند. این نوسان, اگرچه برای, می تواند برای عملکرد غذاهای مایکروویو بسیار جهت دار مضر باشد. آنها برای بارهای سبک تر به بهترین وجه مناسب هستند, مانند آنتن های سلولی تک اپراتور, آنتن های پخش FM/تلویزیون, یا ارتباطات عمومی که در آن تراز دقیق از ارتفاع ساده و سطح پوشش بسیار مهم است.

اثبات و اصلاح آینده

طراحی یک برج پشتیبانی از خود به طور کلی امکان اصلاحات و مکان های دیگر را آسانتر می کند. افزودن سکوهای جدید آنتن یا افزایش قطر آنتن ها اغلب با تأیید ظرفیت باقیمانده اعضای ساختاری موجود امکان پذیر است. ساختار ذاتاً از نظر ظرفیت خود مدولار است.

یک برج پسر دارای ظرفیت داخلی کمتری برای گسترش است. اضافه کردن بار قابل توجه نیاز به تحلیلی مجدد کل سیستم پسر دارد, و اغلب, تنها راه ایمن برای افزایش ظرفیت ، اضافه کردن سطح جدید پسر یا جایگزینی سیم های پسر موجود با ضخیم تر است, قوی تر - عمده, مزاحم, و عملیات پرهزینه. همكاری چند اپراتور در یك دکل یكی از كوچك ها اغلب یك چالش مهندسی بیشتر از یك برج خود پشتیبانی است.

---

 

خلاصه سناریوهای استقرار

انتخاب بین یک حمایت از خود و یک برج پسر است, از این رو, یک ماتریس تصمیم چند جانبه بر اساس درک دقیق از محدودیت ها و اهداف پروژه.

ویژگی	برج حمایت از خود	دکل مهاری
مکانیزم پایداری	استحکام ذاتی و پایه گسترده (داخلی)	سیمهای مرد خارجی کشیده (خارجی)
استفاده از ردپای/زمین	خیلی کوچک, منطقه غلیظ	بسیار بزرگ, منطقه گسترده برای لنگرها
هزینه اولیه (کپکس)	زیاد (به دلیل بیشتر فولاد و پایه سنگین)	پایین (دکل و بنیاد سبک تر)
نگهداری (اگزکس)	پایین تر (بازرسی روتین/رنگ)	بالاتر (بحرانی, تنش/جایگزینی پسر معمولی)
ظرفیت بار	زیاد (استحکام عالی برای مایکروویو)	پایین تر (مستعد تغییر بیشتر)
محیط ایده آل	شهری, محدود, سایت های سنگین مکان	دور, باز, سایت های روستایی با زمین ارزان
مشخصات خطر	خطر کاهش فاجعه بار در اثر از بین رفتن	خطر بالاتر از خرابی فاجعه بار ناشی از خرابی سیم/لنگر گای

تفاوت بین برج خود پشتیبانی و برج Guyed یک تجارت کلاسیک مهندسی است. برج پشتیبانی خود پیش بینی طولانی مدت را ارائه می دهد, ظرفیت بار بالا, و حداقل تأثیر زمین با هزینه سرمایه اولیه بالاتر سرمایه. برج Guyed پتانسیل ارتفاع بی نظیر و هزینه ساخت اولیه اولیه را ارائه می دهد اما یک منطقه زمین عظیم را می طلبد و به یک دائمی نیاز دارد, بودجه تخصصی تعمیر و نگهداری برای سیستم پسر مهم خود. همانطور که نیازهای ارتباطات از راه دور همچنان تکامل می یابد, با افزایش تقاضا برای مکان های مشترک و استقرار سریع در محیط های متنوع, هر دو راه حل ساختاری نقش های ضروری را بازی می کنند, هر یک برای چالش های خاص محیط عملیاتی خود بهینه شده است. تصمیم نهایی همیشه بودجه مقدم را متعادل می کند, هزینه عملیاتی طول عمر, سرزمین موجود, و نیازهای عملکردی خاص تجهیزات انتقال این برج برای ارائه خدمات طراحی شده است.