การจัดการกับ 5G AAU ที่มีน้ำหนักเกิน: เราเป็นอย่างไร “แพทช์” หอคอย – กรณีศึกษาการเสริมกำลังแบบฮาร์ดคอร์

คุณโดนจุดที่เจ็บแล้ว. AAU 5G เหล่านี้? ให้ฉันบอกคุณ, พวกเขาเป็นฝันร้ายของวิศวกรโครงสร้าง. พวกวางแผน RF พวกนั้น, พวกเขาจะตบหน้าอกในที่ประชุมแล้วพูด, “มันเป็นอีกกล่องเดียวเท่านั้น, ไม่หนักเลย!” จากนั้นเราก็รันตัวเลข, และควันศักดิ์สิทธิ์, เพียงหนึ่งใน AAU เหล่านั้น, พร้อมขายึด, มีพื้นที่ฉายแรงลม 40% ใหญ่กว่ายูนิตแยกแบบเก่า, และน้ำหนักก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า.

การออกแบบดั้งเดิมมาจาก 10 หลายปีก่อน. กลับมาแล้ว, ด้านบนมีเสาอากาศ 2G เรียวยาวสามเสา, เบาเหมือนราวตากผ้า. ตอนนี้พวกเขาต้องการแขวน AAU สามตัว, แต่ละอันมี RRU ขนาดใหญ่, หรือแบบบูรณาการ. ส่วนบนสุดของหอคอยนั้น, อัตราส่วนความเครียด (การตรวจสอบความสามัคคี) ยิงจาก 0.6 ไปยัง 1.4. สีแดง. ล้มเหลว. ความยุ่งเหยิงที่สมบูรณ์.

คุณทำงานอะไร? รื้อหอคอยลงแล้วสร้างใหม่? ลูกค้าคงจะหัวของคุณ. ทางเลือกเดียวคือการเสริมกำลัง. มันเหมือนกับว่ากระดูกของคนไม่แข็งแรงพอ, คุณใส่เฝือก, เพิ่มหมุดเหล็ก. เราเรียกงานประเภทนี้ว่า “ศัลยกรรมกระดูกและข้อ”

หอคอยนั้นสูง 60 เมตร, หอคอยขัดแตะสามท่อ. ด้านบน 5 เมตร, ที่เราเรียกว่า “ส่วนบน” หรือ “ส่วนสายล่อฟ้า,” คือปัญหา. ท่อเหล็กที่นั่นมีขนาดเล็กกว่าและมีผนังบางกว่า, เดิมออกแบบมาสำหรับเสาอากาศแส้น้ำหนักเบา. ตอนนี้ต้องถือแผงขนาดใหญ่สามแผง. เมื่อลมพัด, โมเมนต์การดัดงอทั้งหมดจะมุ่งไปที่ฐานของส่วนบนสุด, บนวงแหวนหน้าแปลนและสลักเกลียวเชื่อมต่อ.

เราคิดวิธีแก้ปัญหาได้สองวิธีและสุดท้ายก็ใช้ทั้งสองอย่างรวมกัน. ให้ฉันทำลายมันลงสำหรับคุณ:

สารละลาย 1: ห่วงตัวทาวเวอร์ + ตัวทำให้ช่องแข็งในแนวตั้ง – “ชุดเกราะสำหรับคนผอม”

นี่คือการเสริมแรงรับน้ำหนักหลัก. เราไม่สามารถตัดและเปลี่ยนชิ้นส่วนขาหลักได้, ซึ่งจะหมายถึงการสร้างใหม่. เป้าหมายของเราคือการแบ่งปันภาระ.

1. คอร์ลอจิก:
สมมติว่าขาเดิมเป็นท่อเหล็ก, พูด φ168×6. โมดูลัสหน้าตัดของมันไม่เพียงพอ. ดังนั้น, เราเชื่อมสองช่อง, กลับไปกลับมา, ตามแนวแกนตั้งให้ชิดกับท่อที่มีอยู่. อย่างเช่น, [12 ช่องทาง-นั่นคือ, ช่อง C12, 120สูง มม. สองช่องทางนี้, รวมกับท่อกลมเดิมโดยการเชื่อมแบบไม่ต่อเนื่อง, สร้างส่วนประกอบ.

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับการคำนวณโมเมนต์ความเฉื่อยของส่วนประกอบ. ความเฉื่อยของท่อเดิมคือ I_steel. เพิ่มสองช่อง., แกนกลางของส่วนประกอบใหม่จะเลื่อนเล็กน้อย, แต่ความเฉื่อยรวม I_combo เพิ่มขึ้นอย่างมาก. การเพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับขนาดช่องสัญญาณและความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อกับสมาชิกเดิม.

$${\mathrm{ฉัน}}_{ค\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_0"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}\mathrm{ม.}ข\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_1"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}}<span\; class="tr\_"\; id="tr\_2"\; data-source="1"\; data-orig="\approx ">\approx </span>{\mathrm{ฉัน}}_{s\mathrm{เสื้อ}\mathrm{อี}\mathrm{อี}\mathrm{ล.}}+2\ast ({\mathrm{ฉัน}}_{ค\mathrm{ชั่วโมง}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_3"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}nn\mathrm{อี}\mathrm{ล.}}+A_{ค\mathrm{ชั่วโมง}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_4"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}nn\mathrm{อี}\mathrm{ล.}}\ast d^2)$$อิคอมโบ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​เหล็ก​+2∗(ไอแชนเนล+อาแชนเนล∗d2)(ในสูตร, d คือระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของช่องสัญญาณถึงแกนกลางโดยรวมของส่วนประกอบ. การคำนวณนี้น่าเบื่อ; โดยปกติแล้วเราจะสร้างโมเดลส่วนนั้นโดยตรงในซอฟต์แวร์ FEA. แต่เพื่อการประมาณการที่รวดเร็ว, สูตรนี้แสดงผลส่วนใหญ่มาจากคำว่า d² ยิ่งคุณวางวัสดุจากศูนย์กลางมากเท่าไร, ยิ่งดีเท่าไร)

ช่องทำหน้าที่เป็น “ตัวทำให้แข็ง,” หมุนก “แขนบาง” เข้าไปใน “แขนหนา,” และมีหน้าแปลน, เพิ่มความสามารถในการดัดงอได้อย่างมาก.

2. วิธีแก้ไข? – ห่วงเป็นกุญแจสำคัญ!
แค่เชื่อมช่องแนวตั้งอย่างเดียวยังไม่พอ. แรงมาจากเสาอากาศ, ผ่านแพลตฟอร์ม, ไปที่ขา. หากช่องเชื่อมเข้ากับขาเท่านั้น, การเสียรูปของขาในท้องถิ่นอาจทำให้รอยเชื่อมฉีกขาดได้. คุณต้อง, เป็นระยะ, ใช้ห่วงมัดให้แน่น, เหมือนหนังเหล็กมัดมัดไม้ไว้ด้วยกัน.

ที่ส่วนล่างของส่วนบน, โดยที่โมเมนต์การดัดงอจะสูงที่สุด, เราวางห่วงทุกๆ 1.5 เมตร. ห่วงเหล่านี้ทำมาจาก – คุณคงเดาได้ – ช่อง, แต่โค้งงอเป็นโค้ง. เราเอา [10 และดัดงอด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิกแบบพิเศษเพื่อให้ตรงกับหน้าตัดรูปสามเหลี่ยมของหอคอย. จากนั้นจึงวางส่วนที่โค้งไว้รอบขาหลักทั้งสามข้าง, ปิดทั้งขาเดิมและช่องแนวตั้งใหม่.

ห่วงเหล่านี้ถูกเชื่อมอย่างต่อเนื่อง. หลังการเชื่อม, สามขาเดิม, บวกกับช่องทางแนวตั้งใหม่, ทั้งหมดถูกรวมเข้ากับห่วงเหล่านี้ให้เป็นโครงสร้างไฮบริดโครงทรัสเฟรมที่มีความแข็งแกร่งสูง. แรงเคลื่อนจากขาไปยังห่วง, และห่วงจะกระจายไปยังตัวทำให้แข็งของช่องที่อยู่ติดกัน. ทุกคนต่างแบ่งเบาภาระ.

สารละลาย 2: การเสริมแรงบริเวณหน้าแปลนและข้อต่อ – “การหล่อแบบหล่อบนข้อต่อ”

ตัวหอคอยได้รับการแก้ไขแล้ว, แต่ในที่สุดพลังก็ต้องถ่ายโอนไปยังส่วนด้านล่าง. การเชื่อมต่อส่วนบนและส่วนล่างคือวงแหวนหน้าแปลนขนาดใหญ่และสลักเกลียวกำลังสูงหลายสิบตัว. เราต้องตรวจสอบบริเวณนี้.

1. การแข็งตัวของหน้าแปลน: หน้าแปลนเดิมที่ฐานของส่วนบนเป็นวงแหวนเหล็กหนา. ภายใต้โมเมนต์การโค้งงอที่สำคัญ, หน้าแปลนอาจทำให้เสียรูปได้, หรือ “วิปริต” เราเชื่อมแผ่นทำให้แข็งสามเหลี่ยมไว้ใต้หน้าแปลน (ด้านใน), เหนือจุดเชื่อมต่อกับส่วนล่าง. ซี่โครงเหล่านี้ถูกเชื่อมด้านหนึ่งไปยังด้านล่างของหน้าแปลน และอีกด้านหนึ่งติดกับขาหอคอยและช่องแนวตั้งใหม่. สิ่งนี้ทำให้ความแข็งแกร่งของหน้าแปลนเพิ่มขึ้นอย่างมาก, ไม่ให้งอเหมือนขอบกระทะ.

2. การตรวจสอบกลุ่ม Bolt: นี่คือการตรวจสอบหลัก. โมเมนต์การดัดงอ M ที่กระทำต่อหน้าแปลนแปลเป็นแรงดึงบนสลักเกลียว. น็อตด้านหนึ่งมีแรงดึง, สลักเกลียวที่อยู่อีกด้านหนึ่งอยู่ในการบีบอัด (การบีบอัดจะถูกถ่ายโอนโดยตรงผ่านหน้าสัมผัสหน้าแปลน). สูตรที่เราใช้:

$$T_{\mathrm{ม.}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_5"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}x}-\frac{M\ast {ย}_{\mathrm{ม.}\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_6"\; data-source="1"\; data-orig="a">a</span>}x}}{\sum {ย}_{\mathrm{ผม}}^2}$$Tmax​=∑yi2​M∗ymax​​

วิธีนี้จะคำนวณแรงดึงสูงสุด T_max บนสลักเกลียวด้านนอกสุด. y_max คือระยะห่างจากสลักเกลียวด้านนอกสุดถึงแกนกลาง, และ y_i คือระยะห่างของสลักเกลียวแต่ละตัวถึงแกนกลาง. หากแรงนี้เกินความจุที่อนุญาตของสลักเกลียว (เช่น, สำหรับเกรด 8.8 น๊อต M24, ความสามารถในการรับแรงดึงอยู่ที่ประมาณ 0.8 * ฉ_yb * เอ_อี, อาจจะประมาณ 180kN), จากนั้นคุณจะต้องอัพเกรดเป็นสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงหรือเพิ่มจำนวนสลักเกลียว.

สำหรับโครงการนั้น, การคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าสลักเกลียว M24 ดั้งเดิมนั้นมีน้อยมาก, โดยไม่มีระยะขอบเหลืออยู่. เราแนะนำลูกค้า, เนื่องจากเราทำงานที่ร้อนแรงอยู่แล้ว, เปลี่ยนโบลท์ต่อทั้งหมดเป็นเกรด 10.9 น็อต M27. ค่าแรงบิดต้องได้รับการปรับเทียบใหม่, กระโดดจากเดิม ~800 N·m ไปดีกว่า 1100 น.ม. เสียงของปืนทอร์คบนสลักเกลียวเหล่านั้นแตกต่างออกไป – เสียงที่ลึก, เสียงดังกึกก้องซึ่งทำให้รู้สึกมั่นใจ.

หลุมและวิธีแก้ปัญหาระหว่างการก่อสร้าง

แผนถูกกำหนดไว้แล้ว, แต่คุณทำงานยังไง? การทำงานที่สูง, การเชื่อมโลหะ, ความเสี่ยงสูงมาก.

1. การขนถ่ายชั่วคราว: คุณไม่สามารถเชื่อมได้ในขณะที่เสาอากาศเปิดอยู่. หอคอยแกว่งไปมา; รอยเชื่อมหล่อเย็นจะแตกร้าวจากความเครียด. เราวางแผนสิ่งนี้ในสองขั้นตอน. ก่อน, ใช้สำหรับการปิดเครื่องในเวลากลางคืนและถอดเสาอากาศ. ใช้เครนเพื่อนำ AAU และ RRU อันมีค่าเหล่านั้นลงไปที่พื้น. เหลือเพียงเสาเปลือยด้านบน. สิ่งนี้เรียกว่า “ขนถ่าย”

2. การวางตำแหน่งและการเชื่อม: หอคอยว่างเปล่า, ไม่มีแกว่ง. ลูกเรือของเราขึ้นไป. ตะปูเชื่อมช่องแนวตั้งให้เข้าที่, จากนั้นเชื่อมจากล่างขึ้นบน. ช่างเชื่อมต้องได้รับการรับรอง, สำหรับงานบนที่สูงโดยเฉพาะ. ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ, เช่น E5015, อบให้แห้งก่อนและเก็บไว้ในเตาอบแบบพกพา. รอยเชื่อมจะต้องเต็ม, โดยไม่มีการตัดราคา, ความพรุน, หรือการรวมตะกรัน. ผู้บังคับบัญชา (ฉัน) ปีนขึ้นไปตรวจสอบทุกคนด้วยเกจเชื่อม.

3. ปิดห่วง: ส่วนที่ยากที่สุดคือข้อต่อสุดท้ายของห่วงแต่ละห่วง. สามขา, สามหน้า; ห่วงเป็นวงแหวนที่สมบูรณ์. คุณจะติดตั้งมันได้อย่างไร? มันจะต้องมีการแบ่งส่วน. เราตัดแต่ละห่วงออกเป็นสามส่วน, เชื่อมแผ่นเชื่อมต่อเข้ากับปลายแต่ละด้าน. ในสถานที่, ก่อนอื่นเราเชื่อมส่วนทั้งสามนี้เข้ากับขาและตัวทำให้แข็ง. แล้ว, เราขันแผ่นเชื่อมต่อให้แน่นด้วยสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง. ในที่สุด, เราเชื่อมช่องว่างระหว่างแผ่นเชื่อมต่อและส่วนของห่วงปิด. ช่วยให้มั่นใจได้ถึงแรงจับยึดของห่วงในขณะเดียวกันก็แก้ปัญหาการติดตั้งได้.

4. การแขวนคอใหม่และการยอมรับ: เสริมกำลังเสร็จแล้ว, สัมผัสสี, ปล่อยให้มันรักษา. จากนั้นแขวนเสาอากาศใหม่เหมือนเดิม, บวกกับแผนใหม่ๆ ก็ตาม. ในที่สุด, ใช้สถานีรวมเพื่อวัดแนวตั้งของหอคอยและความกว้างของการแกว่งในลมที่พัดเบาๆ. ป้อนข้อมูลลงในแบบจำลองเพื่อเปรียบเทียบ. เมื่อตรงกันเท่านั้นจึงจะรับงาน.

คำสุดท้ายที่ซื่อสัตย์: การเสริมแรงแบบนี้ไม่ใช่การรักษาด้วยเวทมนตร์ทั้งหมด. มันแค่แก้ไขจุดแข็งในท้องถิ่นเท่านั้น. หากฐานรากของหอคอยเอียงทั้งหมด, ไม่มีอะไรที่คุณทำเรื่องสำคัญที่สุด. แต่ในกรณีนี้, โดยใช้ช่องและห่วง, เราเปลี่ยนยอดหอคอยที่ถูกประณามให้เป็น “ผู้ชายที่แข็งแกร่ง” สามารถรองรับภาระหนักของ 5G ได้. ลูกค้าประหยัดเงินได้หลายล้านจากการเปลี่ยนหอคอย, และเราได้รับชื่อเสียงของเรา. นี่คือวิธีที่วิศวกรภาคสนามของเราอยู่รอดได้ โดยการค้นหาสิ่งต่าง ๆ ท่ามกลางซากปรักหักพัง, การใช้เหล็กและลวดเชื่อมเพื่อให้เครือข่ายการสื่อสารมีชีวิตที่สอง.