Lo sporco sotto le mie unghie: Una guida sul campo alla qualità dell'installazione delle torri di comunicazione

Sai cosa sembra fantastico sulla carta? Qualunque cosa. I disegni CAD sono perfetti. I calcoli dello stress risultano puliti. La distinta base è tutta spuntata. Poi ti presenti sul posto, e la strada d'accesso è fangosa, il camion di cemento è bloccato, e la gabbia per cemento armato delle fondamenta sembra che qualcuno l'abbia costruita a memoria dopo un lungo pranzo. È qui che inizia la vera qualità. Non in ufficio. Proprio qui, con gli stivali che affondano nella terra.

Faccio questo da trentadue anni. Ha iniziato come aiutante del rigger, sono riuscito a diventare sovrintendente, ora sono la persona che chiamano quando qualcosa va storto o quando qualcosa non può assolutamente andare storto. Ho messo delle torri sulle cime delle montagne del Montana, nelle paludi della Florida, in una discarica bonificata nel New Jersey. Ho visto buone installazioni che sono sopravvissute ai loro progettisti, e ne ho visti di cattivi che si sono guastati prima che la vernice si asciugasse.

Questa guida non è tratta da un libro di testo. Viene dai calli, dal guardare le cose cadere, dal capire perché, e di ripararlo in modo che rimanga su.

Prima di piantare qualcosa nel terreno: La Fondazione

Cominciamo dal basso, perché è lì che la gravità vince o perde. Non mi interessa quanto sia perfetto il tuo acciaio. Se le fondamenta si muovono, la torre è rottame. Puro e semplice.

La prova concreta di cui nessuno parla

Riceverai i documenti. Certificati di fabbrica per il tondo per cemento armato, report di progettazione della miscela dall'impianto di calcestruzzo preconfezionato, prove di rottura del cilindro dal laboratorio. Tutto bene. Ma ecco cosa faccio: Li guardo versare. Non dalla cabina del camion. Sono in piedi sull'orlo del buco, guardando il cemento che esce dallo scivolo.

Una volta lavoravo nella Carolina del Sud. Un grande autosostenitore di 180 piedi che entra in cima a una collina. Bellissimo sito. Il cemento si presenta, inizia a scorrere. Noto che funziona lentamente. Troppo rigido. Ne prendo una manciata, sì, una manciata e spremere. Non crolla nel modo giusto. Tiene insieme ma si sente… granuloso. Fermo il getto. Chiama l'impianto batch. Pare che le loro scorte di aggregati siano state contaminate dalla terra fine dell'ultima pioggia. Non hanno controllato. Quel fondotinta sarebbe andato bene per un anno, forse due. Quindi le particelle fini avrebbero indebolito il legame, iniziano le microfessurazioni, entra acqua, il congelamento-scongelamento fa il suo lavoro, e cinque anni dopo hai una torre pendente come la Torre di Pisa senza attrattiva turistica. Gli abbiamo fatto inviare nuovo cemento. Il project manager mi ha maledetto per il ritardo di tre ore. Gli ho detto che poteva maledirmi adesso o maledirmi quando avremmo demolito la torre subito dopo. Lui sta zitto.

La gabbia dei tirafondi: Dove la precisione va a morire

La gabbia dei tirafondi è il tuo collegamento tra la terra e il cielo. Deve essere assolutamente perfetto. E non lo è quasi mai, a meno che tu non combatta per questo.

Ecco il problema: hai messo la gabbia nel buco, legarlo all'armatura, e poi arriva il camion di cemento e ci scarica sei metri di fango direttamente sopra. La vibrazione del getto, il peso del calcestruzzo, gli operai che vanno in giro, tutto cerca di spostare quella gabbia fuori allineamento.

Una volta avevo una troupe in Texas, ragazzi giovani, desideroso. Hanno allestito una bellissima gabbia per l'ancora per 120 piedi monopolo. L'ho livellato, lo rinforzai, controllato due volte. Poi hanno versato. Dopo il getto, Sono sceso con il mio nastro. L'intera gabbia si era spostata di un pollice e mezzo dal centro. Disse il caposquadra, “Ah, è abbastanza vicino, inseriremo la piastra di base.” L'ho licenziato. Non sto scherzando. L'ho rimandato in ufficio. Un'eccentricità di un pollice e mezzo su un monopolo alto? Non è più un problema di costruzione. Questo è un problema strutturale. Il solo momento flettente derivante da quell’eccentricità aggiunge stress per il quale la torre non è stata progettata. Infili il piatto, nascondi il problema, e tra dieci anni qualche ingegnere si gratta la testa chiedendosi perché la torre ha ceduto al di sotto della velocità del vento di progetto.

Abbiamo rotto il cemento. Rifatto la gabbia. Ho utilizzato una piastra modello in acciaio, quella che chiamiamo a “modello superiore”— imbullonato alla parte superiore della gabbia con l'esatto schema dei fori. Il modello rimane attivo durante il getto. Lo controlli prima con un transito, durante, e dopo. Nessun movimento. Questo è lo standard. Non “abbastanza vicino.” Noci morte.

Ecco una formula che utilizzo per la proiezione dell'asta di ancoraggio. I disegni dicono sempre qualcosa del genere “progetto 4 pollici sopra il cemento finito.” Ma il calcestruzzo finito non è piatto. Ha una corona per il drenaggio. Quindi calcolo la proiezione corretta:

$$P_{\mathrm{un}dj}=P_{SPec}+C_{cR\mathrm{il}wn}$$Padj​=Pspec​+Ccorona​Dove

$C_{cR\mathrm{il}wn}$Corona​ è di solito 1/8 pollice per piede di diametro del molo. Se il tuo molo è largo sei piedi, è quasi un pollice di corona. Imposta i tuoi ancoraggi sulle specifiche senza tenerne conto, e dopo le corone in cemento, i tuoi dadi di livellamento non hanno più filo sotto. La torre finisce per poggiare sul cemento, non le noci. Questo è un incubo livellante e una trappola per la corrosione. L'acqua si trova proprio lì, contro l'acciaio. L'ho visto.

L'acciaio si presenta: Ispezione prima dell'erezione

L'acciaio della torre esce dalla zincatura e ha un bell'aspetto. Brillante, come i gioielli. Non lasciarti ingannare.

zincatura: Bello non è uguale a buono

La prima cosa che faccio è camminare su ogni pezzo con una calamita. La galvanizzazione nasconde una moltitudine di peccati. Cerco punti nudi, ma cerco anche qualcos'altro: macchie grigie. Se la zincatura si raffredda troppo lentamente, o se il bagno di zinco non fosse corretto, ti viene uno spessore, strato grigio opaco. È fragile. Si sfalderà sotto carico o stress termico. Lo tocco con un martello. Se si sfalda, quel pezzo viene rifiutato.

Qualche anno fa ho ricevuto una spedizione da un nuovo fornitore dell'Ohio. Roba bellissima. Brillante come un nuovo trimestre. Abbiamo iniziato ad assemblare e ho notato che un rinforzo diagonale per un 100 piedi aveva una fessura sottile proprio in corrispondenza di una saldatura del tassello. Sotto la zincatura. La zincatura era fluita nella fessura e l'aveva sigillata. Non potevi vederlo finché non l'abbiamo fissato e il divario si è aperto leggermente. Quella crepa sarebbe cresciuta. Prima grande tempesta di vento, quel tutore fallisce, il carico viene ridistribuito agli altri, e ottieni un fallimento a cascata. Abbiamo passato ai raggi X altri dieci pezzi di quel lotto. Ne ho trovati altri tre con problemi simili. Rimandato indietro l'intero camion. Il fornitore ha urlato per i ritardi. Ho detto loro di urlare ai loro saldatori, non io.

Corrispondenza dei bulloni: Il codice colore

I bulloni vengono forniti in scatole. Roba ad alta resistenza, A325 o A490. Sembrano tutti grigi. Ma non sono tutti uguali. Faccio in modo che il mio equipaggio li disponga in base al numero di batteria. Non si mescolano bulloni di lotti diversi nella stessa connessione. La relazione coppia-tensione varia leggermente tra le batterie. Mescolateli, e avrai alcuni bulloni che sopportano più carico di altri. La connessione fallisce prima del previsto.

Li segniamo. Dipingi dei punti sulle teste. Rosso per un lotto, blu per un altro. Sembra anale. Ho avuto giovani ingegneri che alzavano gli occhi al cielo. Poi mostro loro la ricerca: vengono visualizzati i collegamenti con lotti misti 15-20% maggiore variazione nella tensione finale. È un rischio che non corro quando la connessione regge 200 piedi d'acciaio e un milione di dollari di attrezzature.

Erezione: Dove la teoria incontra il vento

Attrezzare una torre è un caos controllato. Ma deve essere controllato.

Idraulicità: Il numero che non puoi ignorare

Tutte le specifiche dicono che la torre deve essere a piombo all'interno 1:500. Per una torre di 200 piedi, questo è tutto 5 pollici fuori verticale nella parte superiore. Sembra generoso, Giusto? Non lo è. Quello 5 pollici è la deflessione totale dalla base alla parte superiore, compresa qualsiasi inclinazione dalle fondamenta e qualsiasi inclinazione nell'acciaio.

Ho visto torri che si alzavano velocemente e sembravano dritte. Poi li abbiamo scalati con un teodolite in una giornata tranquilla. Erano appoggiati 8 pollici. L'equipaggio ha detto, “È abbastanza vicino.” Non lo è. Questa inclinazione crea un carico eccentrico permanente. La torre è sempre leggermente piegata, anche senza vento. La vita a fatica diminuisce. La tensione nei bulloni sul lato inferiore è superiore a quella calcolata. Alla fine qualcosa darà.

Scansioniamo mentre procediamo. Ogni 20 piedi, controlliamo. Usiamo ragazzi temporanei per sistemare le cose. Non aspetti finché non è in cima. Per allora, il peso è stato impostato, e stai combattendo anni di insinuazioni nelle connessioni. Scrutalo mentre lo costruisci, sezione per sezione.

Ecco un trucco: su una torre a tre gambe, non puoi semplicemente misurare da due lati. Devi misurare da tre punti, 120 gradi di differenza, e mediarli. La torre può sembrare a piombo da nord e da est ma essere storta. Il twist è altrettanto negativo quanto il lean. Sottopone le connessioni a sollecitazioni torsionali. Misura tutte e tre le facce.

Tensione del bullone: Il suono della sicurezza

Sai come puoi capire se un bullone è stretto? Non solo con la chiave dinamometrica. Dal suono. Un bullone A325 adeguatamente tensionato, quando viene colpito con una chiave calibrata, anelli. Uno allentato fa un tonfo. Non sto scherzando. Ho attraversato la piattaforma di una torre e ho sentito la differenza. I bravi cantano. I cattivi sono morti.

Ma il suono non è sufficiente. Utilizziamo il metodo turn-of-nut per le connessioni critiche. Stretto e stretto, quindi una rotazione specifica, di solito 1/3 girare per i bulloni 8 diametri o meno in lunghezza. Ciò induce la giusta tensione indipendentemente dalle variazioni di attrito. Le chiavi dinamometriche sono buone, ma misurano l'attrito, non tensione. Il giro di dado misura l'allungamento effettivo.

Al lavoro nel Nord Dakota, freddo pungente, meno 20, le letture della chiave dinamometrica erano ovunque. Il freddo ha cambiato l'attrito. Ma il metodo del turn-of-nut ha funzionato bene. I bulloni si sono allungati nella stessa misura. Quella torre è ancora in piedi durante quegli inverni brutali.

La corsa del cavo: Piccoli dettagli, Grandi fallimenti

Le antenne sono la parte glamour. I cavi sono le vene. E subiscono abusi.

La regola del raggio di curvatura minimo

Ogni cavo ha un raggio di curvatura minimo. Generalmente 10 a 12 volte il diametro del cavo. Superarlo, e si microfrattura la treccia di rame o il dielettrico. Il cavo potrebbe superare un test di continuità durante l'installazione. Un anno dopo, con cicli termici e vibrazioni, quelle microfratture si trasformano in circuiti aperti. Ti alzi per sistemare a “pessima radio” e scopri che il cavo è fisicamente rotto all'interno della giacca.

Faccio in modo che i miei equipaggi utilizzino guide del raggio di curvatura su ogni gruccia. Nessuna svolta brusca. Non stringere il cavo contro uno spigolo vivo. Utilizziamo morsetti ammortizzati. E lasciamo un circuito di servizio in alto e in basso. Perché? Perché i cavi si espandono e si contraggono con la temperatura. Un cavo di 100 piedi può cambiare lunghezza di diversi centimetri tra l'estate e l'inverno. Se è stretto, qualcosa deve dare. Di solito il connettore.

Aveva un sito in Arizona. Il caldo del deserto, 110 nel corso della giornata, 60 di notte. Grandi sbalzi di temperatura. L'installatore ha teso bene il tamburo dei cavi. Sembrava pulito. Sei mesi dopo, tre radio erano fuori uso. I connettori si erano staccati dalle antenne. Il cavo si è ristretto per il freddo e ha staccato il perno centrale dal jack. Abbiamo sostituito i cavi e lasciato un anello da 12 pollici nella parte superiore. Non ho mai avuto un altro problema.

La messa a terra: Non solo un filo

A Lightning non interessa il tuo programma. Trova il percorso di minor resistenza. Vuoi che quel percorso sia il tuo sistema di terra, non la tua elettronica.

Ogni gamba della torre è dotata di un picchetto di terra. Sono legati insieme tramite connessioni saldate esotermicamente, non alette meccaniche. Le alette meccaniche si corrodono. Le saldature esotermiche diventano parte del metallo. Non si allentano.

Ho visto terreni che hanno funzionato bene durante l'installazione: 2 ohm, perfetto. Un anno dopo, 50 ohm. Quello che è successo? I collegamenti sono corrosi. Oppure il picchetto di terra non è stato inserito abbastanza in profondità e il terreno attorno si è seccato. La resistenza del terreno varia con l'umidità. Devi guidare abbastanza in profondità per raggiungere l'umidità permanente. In alcuni posti, questo è 10 piedi. In altri, 30.

Usiamo il metodo della caduta di potenziale per testare:

$$R_g=\frac{V}{\mathrm{IO}}$$Rg​=IV​Tre puntate, 62% spaziatura, misurare la caduta di tensione. Questo è lo standard. Ma guardo anche il terreno. Se è sabbioso, utilizziamo canne più lunghe o fondi chimici. Se è roccioso, usiamo i radiali del contrappeso. Una taglia unica non va bene per tutti.

La passeggiata finale: Fidati ma verifica

Prima di firmare su una torre, Lo scala. Ogni volta. Non mi interessa se lo è 100 piedi o 500 piedi. Salgo.

Cerco cose che non appaiono sulla carta. Un bullone che è stretto ma non ha abbastanza filettature visibili oltre il dado. Questa è una connessione che potrebbe funzionare sotto carico. Un filo di terra che sfrega contro un bordo tagliente. Questo è un fallimento futuro. Un circuito di gocciolamento troppo piccolo, lasciando scorrere l'acqua lungo il cavo nel connettore. Questa è la corrosione in attesa di verificarsi.

Avevo una torre in Virginia, bel lavoro, tutto perfetto sulla carta. Mi sono arrampicato e ho trovato un tutore diagonale leggermente piegato. Forse 1/4 pollice fuori rettilineo. Gli erettori hanno detto che andava bene, solo un pezzo piegato dalla spedizione. Gliel'ho fatto sostituire. Quell'arco significava che il tutore era già stressato, semplicemente seduto lì. Sotto carico, si sgretolerebbe presto. La torre potrebbe non fallire, ma la distribuzione del carico sarebbe sbagliata. Gli altri membri avrebbero colmato il rallentamento e sarebbero stati sovraccarichi. Sostituiscilo ora o sostituiscilo più tardi. L'abbiamo sostituito.

Cosa mi tiene sveglio la notte

La nuova tecnologia è fantastica. Acciaio migliore, migliore analisi, un migliore monitoraggio. Ma crea anche nuovi problemi.

Quello più importante ora sono le apparecchiature 5G. Quelle AAU sono pesanti. Vengono spesso aggiunti a vecchie torri progettate per carichi molto più leggeri. Stiamo vedendo torri che hanno funzionato bene per dieci anni che improvvisamente necessitano di rinforzi. E il rinforzo deve essere fatto senza abbattere la torre. Ciò significa lavori caldi in quota, saldatura su acciaio sotto tensione. Roba spaventosa. Utilizziamo supporti temporanei, controlliamo attentamente l'apporto di calore, successivamente ispezioniamo ogni centimetro. Ma è rischioso.

Un’altra tendenza è il monitoraggio remoto. Sensori sulle torri, alimentazione dei dati nel cloud. Ottimo per individuare tempestivamente i problemi. Ma i sensori falliscono. Vengono colpiti da un fulmine. Si allontanano dalla calibrazione. Hai ancora bisogno che un essere umano si arrampichi e guardi. I dati ti dicono che qualcosa potrebbe non andare bene. Solo i tuoi occhi ti dicono cosa.

La linea di fondo

Lo faccio da abbastanza tempo per sapere che la qualità non è una lista di controllo. È una mentalità. È la volontà di interrompere il lavoro quando qualcosa non va, anche se costa denaro. È la disciplina di misurare due volte e tagliare una volta, anche quando sei stanco e hai freddo e vuoi solo tornare a casa. È l’umiltà di ascoltare il veterano che dice, “Non sembra giusto,” anche quando il disegno dice di sì.

Ogni torre a cui ho firmato, Penso a quando sarò vecchio e in pensione. Mi chiedo se siano ancora in piedi. Spero che lo siano. So che quelli che ho costruito bene lo saranno. Quelli su cui ho tagliato gli angoli? Non ce ne sono. Perché ho imparato molto tempo fa che tagliare gli angoli di una torre non significa tagliare gli angoli. Ti sta tagliando la gola, o peggio, quello di qualcun altro.

Stai al sicuro lassù. Controlla i tuoi bulloni. E non fidarti mai del cemento finché non lo hai toccato.