Berurusan dengan AAU 5G yang berlebihan berat badan: Bagaimana Kami “Tampalan” the Tower – Kajian Kes Pengukuhan Tegar

Anda telah terkena tempat yang sakit. AAU 5G ini? Biar saya beritahu awak, mereka adalah mimpi ngeri seorang jurutera struktur. Mereka perancang RF, mereka akan menepuk dada dalam mesyuarat dan berkata, “Ia hanya satu kotak lagi, tidak berat langsung!” Kemudian kami menjalankan nombor, dan asap suci, hanya satu daripada AAU tersebut, dengan pendakap pelekapnya, mempunyai kawasan unjuran beban angin 40% lebih besar daripada unit berasingan lama, dan beratnya meningkat dua kali ganda.

Reka bentuk asal adalah dari 10 tahun lalu. Ketika itu, bahagian atas mempunyai tiga antena 2G langsing, ringan sebagai tali jemuran. Sekarang mereka mahu menggantung tiga AAU, masing-masing dengan RRU yang besar, atau yang bersepadu. Bahagian atas menara itu, nisbah tegasan (Semakan Perpaduan) ditembak daripada 0.6 kepada 1.4. Merah. gagal. Kekacauan yang lengkap.

awak buat apa? Runtuhkan menara dan bina semula? Pelanggan akan mengambil kepala anda. Satu-satunya pilihan ialah pengukuhan. Ia seperti apabila tulang seseorang tidak cukup kuat, anda memakai splint, tambah pin keluli. Kami memanggil pekerjaan seperti ini “pembedahan ortopedik.”

Menara tertentu itu adalah 60 meter, menara kekisi tiga tiub. Bahagian atas 5 meter, yang kami panggil “bahagian atas” atau “bahagian penangkal petir,” adalah masalahnya. Tiub keluli di situ lebih kecil dan berdinding nipis, pada asalnya direka untuk antena cambuk ringan. Kini ia terpaksa memegang tiga panel besar. Apabila angin bertiup, semua momen lentur itu tertumpu betul-betul di dasar bahagian atas itu, pada gelang bebibir dan bolt penyambung.

Kami datang dengan dua penyelesaian dan akhirnya menggunakan gabungan kedua-duanya. Biar saya pecahkan untuk awak:

Penyelesaian 1: Gelung Badan Menara + Pengeras Saluran Menegak – “Perisai untuk Lelaki Kurus”

Ini adalah tetulang galas beban utama. Kami tidak dapat memotong dan menggantikan anggota kaki utama, yang bermaksud membina semula. Matlamat kami ialah perkongsian beban.

1. Logik Teras:
Andaikan anggota kaki asal ialah tiub keluli, sebutkan φ168×6. Modulus bahagiannya tidak mencukupi. Jadi, kami mengimpal dua saluran, belakang-ke-belakang, sepanjang paksi menegak dengan ketat terhadap tiub sedia ada. Contohnya, [12 saluran - iaitu, saluran C12, 120mm tinggi. Dua saluran ini, digabungkan dengan tiub bulat asal melalui kimpalan berselang-seli, membentuk bahagian komposit.

Ini semua tentang mengira momen inersia bahagian komposit. Inersia tiub asal ialah I_steel. Menambah dua saluran, paksi neutral bahagian komposit baharu beralih sedikit, tetapi jumlah inersia I_combo meningkat dengan ketara. Peningkatan bergantung pada saiz saluran dan kebolehpercayaan sambungan kepada ahli asal.

$${\mathrm{saya}}_{c\mathrm{yang}mb\mathrm{yang}}\approx {\mathrm{saya}}_{steel}+2\ast ({\mathrm{saya}}_{ch\mathrm{yang}nnel}+A_{ch\mathrm{yang}nnel}\ast d^2)$$Icombo​≈Isteel​+2∗(Saluran+saluran​∗d2)(Dalam formula, d ialah jarak dari pusat saluran ke paksi neutral keseluruhan bahagian komposit. Pengiraan ini membosankan; kami biasanya memodelkan bahagian secara langsung dalam perisian FEA. Tetapi untuk anggaran cepat, formula ini menunjukkan kesan terutamanya berasal dari istilah d² - semakin jauh anda meletakkan bahan dari tengah, lebih baik.)

Saluran bertindak sebagai “pengeras,” berkesan mengubah a “lengan nipis” ke dalam a “lengan tebal,” dan dengan bebibir, meningkatkan kapasiti lenturan.

2. Cara Memperbaikinya? – Gelung Adalah Kunci!
Hanya mengimpal saluran menegak tidak mencukupi. Daya datang dari antena, melalui platform, ke kaki. Jika saluran hanya dikimpal pada kaki, ubah bentuk setempat kaki boleh merobek kimpalan. Anda mesti, pada selang waktu, gunakan gelung untuk mengikatnya dengan ketat, seperti jalur keluli yang memegang seikat kayu bersama-sama.

Pada bahagian bawah bahagian atas, di mana momen lentur adalah paling tinggi, kami meletakkan gelung setiap 1.5 meter. Gelung ini dibuat daripada – anda rasa – saluran, tetapi bengkok menjadi lengkok. Kami ambil [10 saluran dan bengkokkannya pada penekan hidraulik khusus untuk dipadankan dengan keratan rentas segi tiga menara. Bahagian melengkung ini kemudiannya diletakkan di sekeliling tiga kaki utama, melampirkan kedua-dua kaki asal dan saluran menegak baharu.

Gelung ini dikimpal secara berterusan. Selepas mengimpal, tiga kaki asal, ditambah dengan saluran menegak baharu, semuanya disepadukan oleh gelung ini ke dalam struktur hibrid rangka kekuda ruang yang sangat tegar. Daya bergerak dari kaki ke gelung, dan gelung mengagihkannya semula kepada pengeras saluran bersebelahan. Semua orang berkongsi beban.

Penyelesaian 2: Tetulang Bebibir dan Kawasan Bersama – “Memancarkan Pelakon pada Sendi”

Badan menara diperbaiki, tetapi daya akhirnya perlu dipindahkan ke bahagian di bawah. Menyambung bahagian atas dan bawah ialah gelang bebibir besar dan berdozen bolt berkekuatan tinggi. Kami terpaksa menyemak kawasan ini.

1. Pengerasan Bebibir: Bebibir asal di dasar bahagian atas ialah gelang keluli tebal. Di bawah momen lentur yang ketara, bebibir itu sendiri boleh berubah bentuk, atau “meledingkan.” Kami mengimpal plat pengeras segi tiga di bawah bebibir (di bahagian dalam), tepat di atas titik sambungan ke bahagian bawah. Tulang rusuk ini dikimpal pada satu sisi ke bahagian bawah bebibir dan di sisi lain ke kaki menara dan saluran menegak baharu. Ini secara mendadak meningkatkan ketegaran bebibir, menghalangnya daripada bengkok seperti tepi kuali.

2. Pengesahan Kumpulan Bolt: Ini adalah pemeriksaan teras. Momen lentur M yang bertindak pada bebibir diterjemahkan kepada daya tegangan pada bolt. Bolt pada satu bahagian berada dalam ketegangan, bolt di bahagian lain berada dalam mampatan (mampatan dipindahkan terus melalui sentuhan bebibir). Formula yang kami gunakan:

$$T_{m\mathrm{yang}x}=\frac{M\ast y_{m\mathrm{yang}x}}{\sum y_i^2}$$Tmaks​=∑yi2​M∗ymaks​​

Ini mengira daya tegangan maksimum T_max pada bolt paling luar. y_max ialah jarak dari bolt paling luar ke paksi neutral, dan y_i ialah jarak setiap bolt ke paksi neutral. Jika daya ini melebihi kapasiti bolt yang dibenarkan (cth, untuk Gred 8.8 bolt M24, kapasiti tegangan adalah secara kasar 0.8 * f_yb * A_e, mungkin sekitar 180kN), maka anda perlu sama ada menaik taraf kepada bolt berkekuatan tinggi atau menambah bilangan bolt.

Untuk projek itu, pengiraan kami menunjukkan bolt M24 asal adalah marginal, tanpa margin yang tinggal. Kami mengesyorkan pelanggan, kerana kami sudah melakukan kerja panas, gantikan semua bolt penyambung dengan Gred 10.9 bolt M27. Nilai tork perlu ditentukur semula, melompat dari ~800 N·m asal ke lebih tinggi 1100 N·m. Bunyi pistol kilas pada bolt itu berbeza - dalam, dentuman padu yang terasa menenangkan.

Lubang dan Penyelesaian Semasa Pembinaan

Rancangan telah ditetapkan, tapi macam mana nak buat kerja? Kerja altitud tinggi, kimpalan, risiko yang amat tinggi.

1. Pemunggahan Sementara: Anda tidak boleh mengimpal semasa antena dihidupkan. Menara bergoyang; kimpalan penyejuk akan retak akibat tegasan. Kami merancang ini dalam dua langkah. pertama, memohon penutupan kuasa waktu malam dan penyingkiran antena. Gunakan kren untuk membawa AAU dan RRU berharga itu turun ke tanah. Tinggalkan tiang kosong di atas. Ini dipanggil “memunggah.”

2. Kedudukan dan Kimpalan: Menara kosong, tidak bergoyang. Krew kami naik. Kimpalan tekukan saluran menegak di tempatnya, kemudian kimpal dari bawah ke atas. Jurukimpal mesti disahkan, khusus untuk kerja altitud tinggi. Gunakan elektrod hidrogen rendah, seperti E5015, dibakar kering terlebih dahulu dan disimpan dalam ketuhar mudah alih. Kimpalan mesti penuh, tanpa undercut, keliangan, atau kemasukan sanga. penyelia (saya) memanjat dan memeriksa setiap satu dengan tolok kimpal.

3. Penutupan Gelung: Bahagian yang paling sukar ialah sambungan akhir setiap gelung. Tiga kaki, tiga muka; gelung adalah cincin yang lengkap. Bagaimana anda memasangnya? Ia perlu dibahagikan. Kami memotong setiap gelung kepada tiga bahagian, mengimpal plat penyambung pada setiap hujung. Di tapak, kami mula-mula mengimpal tiga segmen ini pada kaki dan pengeras. Kemudian, kami mengetatkan plat sambungan dengan bolt berkekuatan tinggi. Akhirnya, kami mengimpal jurang antara plat sambungan dan segmen gelung ditutup. Ini memastikan daya pengapit gelung semasa menyelesaikan masalah pemasangan.

4. Gantung semula dan Penerimaan: Pengukuhan dilakukan, sentuh cat, biarkan ia sembuh. Kemudian gantungkan semula antena sama seperti sebelumnya, ditambah dengan apa-apa yang baru dirancang. Akhirnya, gunakan stesen total untuk mengukur menegak menara dan amplitud hayunannya dalam angin sepoi-sepoi. Masukkan data ke dalam model untuk perbandingan. Hanya apabila ia sepadan barulah pekerjaan diterima.

Kata Jujur Akhir: Peneguhan jenis ini bukanlah ubat ajaib. Ia hanya menyelesaikan kekurangan kekuatan tempatan. Jika keseluruhan asas menara condong, tiada apa yang anda lakukan adalah penting. Tetapi dalam kes ini, menggunakan saluran dan gelung, kami menukar puncak menara terkutuk menjadi a “lelaki tangguh” mampu mengendalikan beban 5G yang berat. Pelanggan telah menjimatkan berjuta-juta pada penggantian menara, dan kami memperoleh reputasi kami. Beginilah cara kami jurutera lapangan bertahan - memikirkan perkara di tengah-tengah runtuhan, menggunakan keluli dan rod kimpalan untuk memberikan rangkaian komunikasi kehidupan kedua.