Menangani AAU 5G yang Kelebihan Berat Badan: Bagaimana Kita “Tambalan” Menara – Studi Kasus Penguatan Keras

Anda telah mencapai titik sakitnya. AAU 5G ini? Biar kuberitahu padamu, itu adalah mimpi buruk seorang insinyur struktur. Orang-orang perencanaan RF itu, mereka akan menepuk dada mereka saat rapat dan berkata, “Itu hanya satu kotak lagi, tidak berat sama sekali!” Lalu kita jalankan angkanya, dan asap suci, hanya salah satu dari AAU itu, dengan braket pemasangannya, mempunyai luas proyeksi beban angin 40% lebih besar dari unit terpisah yang lama, dan beratnya menjadi dua kali lipat.

Desain aslinya berasal dari 10 tahun yang lalu. Saat itu, bagian atas memiliki tiga antena 2G ramping, seringan tali jemuran. Sekarang mereka ingin menggantung tiga AAU, masing-masing dengan RRU yang besar, atau yang terintegrasi. Bagian atas menara itu, rasio stres (Pemeriksaan Persatuan) ditembak dari 0.6 untuk 1.4. Merah. Kegagalan. Benar-benar berantakan.

Apa pekerjaanmu? Robohkan menara dan bangun kembali? Klien akan menguasai Anda. Satu-satunya pilihan adalah penguatan. Ini seperti ketika tulang seseorang tidak cukup kuat, kamu memasang belat, tambahkan pin baja. Kami menyebutnya pekerjaan seperti ini “bedah ortopedi.”

Menara khusus itu setinggi 60 meter, menara kisi tiga tabung. Bagian atas 5 meter, yang kami sebut “bagian atas” atau “bagian penangkal petir,” adalah masalahnya. Tabung baja di sana lebih kecil dan berdinding tipis, awalnya dirancang untuk antena cambuk ringan. Sekarang harus menampung tiga panel besar. Saat angin bertiup, semua momen lentur terkonsentrasi tepat di dasar bagian atas tersebut, pada cincin flensa dan baut penghubung.

Kami menemukan dua solusi dan akhirnya menggunakan kombinasi keduanya. Biarkan saya menguraikannya untuk Anda:

Larutan 1: Lingkaran Tubuh Menara + Pengaku Saluran Vertikal – “Armor untuk Pria Kurus”

Ini adalah tulangan penahan beban utama. Kami tidak dapat memotong dan mengganti anggota kaki utama, yang berarti membangun kembali. Tujuan kami adalah berbagi beban.

1. Logika Inti:
Asumsikan anggota kaki aslinya adalah tabung baja, katakanlah φ168×6. Modulus bagiannya tidak cukup. Jadi, kami mengelas dua saluran, berturut-turut, sepanjang sumbu vertikal menempel erat pada tabung yang ada. Misalnya, [12 saluran – yaitu, saluran C12, 120tinggi mm. Kedua saluran ini, dikombinasikan dengan tabung bundar asli melalui pengelasan intermiten, membentuk bagian komposit.

Ini semua tentang menghitung momen inersia penampang komposit. Inersia tabung asli adalah I_steel. Menambahkan dua saluran, sumbu netral bagian komposit baru sedikit bergeser, tetapi total inersia I_combo meningkat secara signifikan. Peningkatannya tergantung pada ukuran saluran dan keandalan sambungan ke anggota asli.

$${\mathrm{SAYA}}_{c\mathrm{itu}mb\mathrm{itu}}\approx {\mathrm{SAYA}}_{steel}+2\ast ({\mathrm{SAYA}}_{ch\mathrm{Sebuah}nnel}+{\mathrm{SEBUAH}}_{ch\mathrm{Sebuah}nnel}\ast d^2)$$Icombo​≈Isteel​+2∗(Saluran​+Saluran​∗d2)(Dalam rumusnya, d adalah jarak dari pusat massa saluran ke sumbu netral keseluruhan dari penampang komposit. Perhitungan ini membosankan; kami biasanya memodelkan bagian tersebut langsung di perangkat lunak FEA. Tapi untuk perkiraan cepat, rumus ini menunjukkan bahwa efeknya terutama berasal dari suku d² – semakin jauh Anda menempatkan material dari pusat, semakin baik.)

Saluran bertindak sebagai “pengaku,” secara efektif memutar a “lengan tipis” menjadi a “lengan yang tebal,” dan dengan flensa, sangat meningkatkan kapasitas lentur.

2. Cara Memperbaikinya? – Lingkaran Adalah Kuncinya!
Mengelas saluran vertikal saja tidak cukup. Kekuatannya berasal dari antena, melalui platform, ke kaki. Jika saluran hanya dilas ke kaki, deformasi lokal pada kaki dapat merobek lasan. Anda harus, secara berkala, gunakan lingkaran untuk mengikatnya dengan erat, seperti pita baja yang menyatukan seikat tongkat.

Di bagian bawah bagian atas, dimana momen lenturnya paling tinggi, kami menempatkan lingkaran setiap 1.5 meter. Lingkaran ini dibuat dari – Anda dapat menebaknya – saluran, tapi membungkuk menjadi busur. Kami mengambil [10 saluran dan membengkokkannya pada mesin press hidrolik khusus agar sesuai dengan penampang segitiga menara. Bagian melengkung ini kemudian ditempatkan di sekitar tiga kaki utama, menutupi kedua kaki asli dan saluran vertikal baru.

Lingkaran ini terus dilas. Setelah pengelasan, tiga kaki aslinya, ditambah saluran vertikal baru, semuanya diintegrasikan oleh lingkaran ini ke dalam struktur hibrida rangka rangka ruang yang sangat kaku. Gaya tersebut berpindah dari kaki ke ring, dan lingkaran itu mendistribusikannya kembali ke pengaku saluran yang berdekatan. Semua orang berbagi beban.

Larutan 2: Penguatan Flange dan Area Sambungan – “Melakukan Cast pada Sendi”

Badan menara sudah diperbaiki, tetapi gaya tersebut pada akhirnya perlu ditransfer ke bagian di bawah. Menghubungkan bagian atas dan bawah adalah cincin flensa besar dan lusinan baut berkekuatan tinggi. Kami harus memeriksa area ini.

1. Pengakuan Flange: Flensa asli di dasar bagian atas adalah cincin baja tebal. Di bawah momen lentur yang signifikan, flensa itu sendiri dapat berubah bentuk, atau “melengkung.” Kami mengelas pelat pengaku segitiga di bawah flensa (di bagian dalam), tepat di atas titik koneksi ke bagian bawah. Tulang rusuk ini dilas di satu sisi ke bagian bawah flensa dan di sisi lain ke kaki menara dan saluran vertikal baru.. Hal ini secara dramatis meningkatkan kekakuan flensa, mencegahnya agar tidak bengkok seperti pinggiran panci.

2. Verifikasi Grup Baut: Ini adalah pemeriksaan inti. Momen lentur M yang bekerja pada flensa diubah menjadi gaya tarik pada baut. Baut di satu sisi berada dalam ketegangan, baut di sisi lain berada dalam kompresi (kompresi ditransfer langsung melalui kontak flensa). Rumus yang kami gunakan:

$$T_{m\mathrm{Sebuah}x}=\frac{M\ast {\mathrm{kamu}}_{m\mathrm{Sebuah}x}}{\sum {\mathrm{kamu}}_{\mathrm{saya}}^2}$$Tmax​=∑yi2​M∗ymax​​

Ini menghitung gaya tarik maksimum T_max pada baut terluar. y_max adalah jarak baut terluar ke sumbu netral, dan y_i adalah jarak masing-masing baut terhadap sumbu netral. Jika gaya ini melebihi kapasitas baut yang diijinkan (misalnya, untuk Kelas 8.8 baut M24, kapasitas tariknya kira-kira 0.8 * f_yb * A_e, mungkin sekitar 180kN), maka Anda perlu meningkatkan ke baut berkekuatan tinggi atau menambah jumlah baut.

Untuk proyek itu, perhitungan kami menunjukkan bahwa baut M24 asli bersifat marjinal, tanpa margin tersisa. Kami merekomendasikan klien, karena kami sudah melakukan pekerjaan panas, ganti semua baut penghubung dengan Grade 10.9 baut M27. Nilai torsi harus dikalibrasi ulang, melompat dari aslinya ~800 N·m ke lebih 1100 N·m. Suara pistol torsi pada baut itu berbeda – dalam, bunyi keras yang terasa menenangkan.

Lubang dan Solusi Selama Konstruksi

Rencananya telah ditetapkan, tapi bagaimana caramu melakukan pekerjaan itu? Pekerjaan di ketinggian, pengelasan, risiko yang sangat tinggi.

1. Bongkar Sementara: Anda tidak dapat mengelas saat antena menyala. Menara itu bergoyang; lasan pendingin akan retak karena tekanan. Kami merencanakan ini dalam dua langkah. Pertama, mengajukan permohonan pemadaman listrik pada malam hari dan pelepasan antena. Gunakan derek untuk menurunkan AAU dan RRU yang berharga itu ke tanah. Biarkan saja tiang telanjang di atasnya. Ini disebut “bongkar.”

2. Penentuan Posisi dan Pengelasan: Menara kosong, tidak ada pengaruh. Kru kami naik. Tack mengelas saluran vertikal pada tempatnya, lalu las dari bawah ke atas. Tukang las harus bersertifikat, khusus untuk pekerjaan di ketinggian. Gunakan elektroda hidrogen rendah, seperti E5015, dipanggang kering terlebih dahulu dan disimpan dalam oven portabel. Lasan harus penuh, tanpa melemahkan, porositas, atau inklusi terak. Pengawas (Saya) memanjat dan memeriksa semuanya dengan pengukur las.

3. Penutupan Lingkaran: Bagian tersulit adalah sambungan terakhir dari setiap lingkaran. Tiga kaki, tiga wajah; lingkaran itu adalah cincin yang lengkap. Bagaimana Anda menginstalnya? Itu harus disegmentasi. Kami memotong setiap lingkaran menjadi tiga bagian, mengelas pelat penghubung ke setiap ujungnya. Di tempat, pertama-tama kami mengelas ketiga segmen ini ke kaki dan pengaku. Kemudian, kami mengencangkan pelat sambungan dengan baut berkekuatan tinggi. Akhirnya, kami menutup celah antara pelat sambungan dan segmen lingkaran. Hal ini memastikan kekuatan penjepitan lingkaran sambil menyelesaikan masalah pemasangan.

4. Penggantungan Ulang dan Penerimaan: Penguatan selesai, perbaiki catnya, biarkan sembuh. Kemudian gantung kembali antena persis seperti sebelumnya, ditambah rencana baru apa pun. Akhirnya, gunakan total station untuk mengukur vertikalitas menara dan amplitudo goyangannya saat angin sepoi-sepoi. Masukkan data ke dalam model untuk perbandingan. Hanya jika cocok barulah pekerjaan diterima.

Kata Jujur Terakhir: Penguatan semacam ini bukanlah obat ajaib untuk menyembuhkan segalanya. Ini hanya mengatasi kekurangan kekuatan lokal. Jika seluruh pondasi menara miring, tidak ada yang Anda lakukan yang penting. Namun dalam kasus ini, menggunakan saluran dan lingkaran, kami mengubah puncak menara terkutuk menjadi a “pria tangguh” mampu menangani beban 5G yang berat. Klien menghemat jutaan dolar untuk penggantian menara, dan kami mendapatkan reputasi kami. Inilah cara kami para insinyur lapangan bertahan hidup – mencari tahu berbagai hal di tengah reruntuhan, menggunakan baja dan batang las untuk memberikan kehidupan kedua pada jaringan komunikasi.