Борьба с избыточным весом AAU 5G: Как мы “Пластырь” Башня – пример жесткого армирования

Вы попали в больное место. Эти AAU 5G? Позвольте мне сказать вам, они кошмар инженера-строителя. Эти ребята из РФ-планирования, они похлопают себя по груди на собраниях и скажут, “Это просто еще одна коробка, совсем не тяжелый!” Затем мы запускаем числа, и святой дым, просто один из тех AAU, с его монтажным кронштейном, имеет расчетную площадь ветровой нагрузки 40% больше, чем старые отдельные блоки, и вес увеличился вдвое.

Оригинальный дизайн был взят из 10 много лет назад. Тогда, наверху были три тонкие антенны 2G, легкий, как бельевая веревка. Теперь хотят повесить три ЕАУ, каждый с громоздким RRU, или интегрированные. Эта верхняя часть башни, коэффициент напряжения (Проверка единства) выстрел из 0.6 в 1.4. Красный. неудачно. Полный беспорядок.

Что вы делаете? Снести башню и восстановить? Клиент будет иметь твою голову. Единственный вариант – усиление.. Это похоже на то, когда кости человека недостаточно крепкие., ты надел шины, добавить стальные штифты. Мы называем такую ​​работу “ортопедическая хирургия.”

Эта конкретная башня была 60-метровой., трехтрубная решетчатая башня. Верх 5 метры, который мы называем “верхняя часть” или “секция громоотвода,” была проблема. Стальные трубы там были меньшего размера и с более тонкими стенками., изначально разработан для легких штыревых антенн. Теперь ему предстояло вместить три большие панели.. Когда дует ветер, весь этот изгибающий момент концентрируется прямо у основания верхней части., на фланцевом кольце и соединительных болтах.

Мы придумали два решения и в итоге использовали их комбинацию.. Позвольте мне разобрать это для вас:

Решение 1: Обручи для тела Tower + Ребра жесткости вертикального канала – “Броня для худощавого парня”

Это была основная несущая арматура.. Мы не смогли разрезать и заменить основные элементы опоры., что означало бы восстановление. Нашей целью было распределение нагрузки.

1. Основная логика:
Предположим, что первоначальная опора представляла собой стальную трубку., скажем φ168×6. Его момент сечения был недостаточным. Так, мы сварили два швеллера, спина к спине, по вертикальной оси плотно прилегает к существующей трубке. Например, [12 каналы – это, С12 каналов, 120мм высота. Эти два канала, в сочетании с оригинальной круглой трубкой посредством прерывистой сварки, сформировать составной раздел.

Все дело в расчете момента инерции составного сечения.. Инерция исходной трубы равна I_steel.. Добавление двух каналов, нейтральная ось новой составной секции слегка смещается, но общая инерция I_combo значительно возрастает. Увеличение зависит от размера канала и надежности подключения к исходному участнику..

$${я}_{с\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_0"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}мб\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_1"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}}\approx {я}_{sTееL}+2\ast ({я}_{с\mathrm{час}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_2"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}NNеL}+{А}_{с\mathrm{час}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_3"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}NNеL}\ast d^2)$$Икомбо​≈Истал​+2∗(Ichannel+Achannel*d2)(В формуле, d — расстояние от центра тяжести канала до общей нейтральной оси составного сечения.. Этот расчет утомительный; мы обычно моделируем разрез непосредственно в программном обеспечении FEA. Но для быстрой оценки, эта формула показывает, что эффект в основном исходит от члена d² — чем дальше вы размещаете материал от центра, тем лучше.)

Каналы действуют как “ребра жесткости,” эффективно превращая “тонкая рука” в “толстая рука,” и с фланцами, значительно увеличивает способность к изгибу.

2. Как их исправить? – Обручи – это ключ к успеху!
Просто приварить вертикальные каналы недостаточно.. Сила исходит от антенн, через платформу, к ноге. Если швеллеры приварены только к ножке, местная деформация ножки могла привести к разрыву сварных швов. Вы должны, с интервалами, используйте обручи, чтобы плотно связать их вместе, как стальная лента, скрепляющая связку палочек вместе.

В нижней части верхней части, где изгибающий момент был наибольшим, мы ставили обручи каждый 1.5 метры. Эти обручи были сделаны, как вы уже догадались, из швеллеров., но согнулся в дугу. Мы взяли [10 швеллеры и согнули их на специализированном гидравлическом прессе под треугольное сечение башни. Эти изогнутые секции затем были размещены вокруг трех основных ножек., включающие как оригинальные ножки, так и новые вертикальные каналы.

Эти обручи были непрерывно сварены.. После сварки, три оригинальные ноги, плюс новые вертикальные каналы, все были объединены этими обручами в очень жесткую гибридную конструкцию пространственной ферменной рамы.. Сила передается от ноги к обручу., а обруч перераспределяет его на соседние ребра жесткости швеллера. Все разделяют нагрузку.

Решение 2: Усиление фланцев и стыков – “Наложение гипса на сустав”

Корпус башни фиксированный, но в конечном итоге силы придется перенести в раздел ниже. Соединение верхней и нижней частей осуществляется массивным фланцевым кольцом и десятками высокопрочных болтов.. Нам пришлось проверить эту область.

1. Усиление фланца: Оригинальный фланец в основании верхней части представлял собой толстое стальное кольцо.. При значительном изгибающем моменте, сам фланец может деформироваться, или “деформация.” Под фланцем приварили треугольные пластины жесткости. (внутри), чуть выше точки подключения к нижней секции. Эти ребра были приварены с одной стороны к нижней стороне фланца, а с другой стороны к стойке башни и новым вертикальным каналам.. Это значительно увеличило жесткость фланца., предотвращая его изгиб, как край кастрюли.

2. Проверка группы болтов: Это была основная проверка. Изгибающий момент М, действующий на фланец, преобразуется в растягивающие усилия на болтах.. Болты с одной стороны натянуты, болты с другой стороны сжаты (сжатие передается непосредственно через фланцевый контакт). Формула, которую мы используем:

$$T_{м\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_4"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}\mathrm{Икс}}"="\frac{M\ast {й}_{м\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_5"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}\mathrm{Икс}}}{\sum {й}_{я}^2}$$Tmax​=∑yi2​M∗ymax​​

При этом рассчитывается максимальная растягивающая сила T_max на самом внешнем болте.. y_max — расстояние от крайнего болта до нейтральной оси., а y_i — расстояние каждого болта до нейтральной оси.. Если эта сила превышает допустимую грузоподъемность болта (например, для оценки 8.8 Болт М24, предел прочности примерно равен 0.8 * ебать * А_е, возможно, около 180 кН), тогда нужно либо модернизироваться до высокопрочных болтов, либо увеличить количество болтов.

Для этого проекта, наши расчеты показали, что оригинальные болты М24 были маргинальными, без остатка запаса. Мы порекомендовали клиента, так как мы уже делали горячие работы, заменить все соединительные болты на Grade 10.9 Болты М27. Значения крутящего момента пришлось перекалибровать., прыжок с исходных ~800 Н·м до значительно более 1100 Н·м. Звук динамометрического пистолета на этих болтах был другой – глубокий., сильный стук, который обнадеживал.

Ямы и растворы во время строительства

План был установлен, но как ты работаешь? Высотные работы, сварка, чрезвычайно высокий риск.

1. Временная разгрузка: Нельзя сваривать при включенных антеннах.. Башня качается; остывший сварной шов треснет от напряжения. Мы планировали это в два этапа. Первый, подать заявку на отключение электроэнергии в ночное время и демонтаж антенны. Используйте кран, чтобы опустить эти драгоценные AAU и RRU на землю.. Оставьте только голый столб сверху. Это называется “разгрузка.”

2. Позиционирование и сварка: Башня пуста, нет влияния. Наш экипаж поднимается. Прихватываем вертикальные каналы на месте., затем свариваем снизу вверх. Сварщики должны иметь сертификат, специально для высотных работ. Используйте электроды с низким содержанием водорода., как E5015, предварительно запекают в сухом виде и хранят в переносных духовках. Сварные швы должны быть цельными., без подрезки, пористость, или шлаковые включения. Руководитель (мне) залезает и проверяет каждого сварочным калибром.

3. Закрытие обруча: Самым сложным было последнее соединение каждого обруча.. Три ноги, три лица; обруч представляет собой полное кольцо. Как вы его устанавливаете? Его нужно сегментировать. Каждый обруч разрезаем на три сегмента, приварка соединительных пластин на каждом конце. На месте, сначала мы приварили эти три сегмента к ножкам и ребрам жесткости.. Затем, мы стянули соединительные пластины высокопрочными болтами. Окончательно, заварили зазор между соединительными пластинами и сегментами обруча. Это обеспечило прижимную силу обруча и одновременно решило проблему установки..

4. Перевешивание и приемка: Армирование выполнено, подправить краску, пусть это вылечит. Затем повесьте антенны точно так же, как раньше., плюс любые новые запланированные. Окончательно, использовать тахеометр для измерения вертикальности башни и амплитуды ее раскачивания при слабом ветре. Введите данные в модель для сравнения.. Работа принимается только тогда, когда она соответствует.

Последнее честное слово: Такое подкрепление не является волшебным панацеей.. Это решает только локальные недостатки прочности.. Если весь фундамент башни наклоняется, все, что ты делаешь, не имеет значения. Но в этом случае, с помощью каналов и обручей, мы превратили заброшенную башню в “крутой парень” способен обрабатывать тяжелые нагрузки 5G. Клиент сэкономил миллионы на замене башни, и мы заработали свою репутацию. Вот как мы, полевые инженеры, выживаем – разбираемся среди завалов., использование стали и сварочных стержней, чтобы дать сети связи вторую жизнь.