Aşırı Kilolu 5G AAU'larla Başa Çıkmak: Nasılız “Yama” Kule – Zorlu Bir Güçlendirme Vaka Çalışması

Ağrılı noktaya çarptın. Bu 5G AAU'lar? sana söyleyeyim, onlar bir yapı mühendisinin kabusu. RF planlayan adamlar, toplantılarda göğüslerini sıvazlayacaklar ve şöyle diyecekler:, “Bu sadece bir kutu daha, hiç ağır değil!” Daha sonra sayıları çalıştırıyoruz, ve kutsal dumanlar, AAU'lardan sadece biri, montaj braketi ile, Rüzgar yükü öngörülen alana sahiptir 40% eski ayrı birimlerden daha büyük, ve ağırlık iki katına çıktı.

Orijinal tasarım 10 Yıllar önce. O zamanlar, üst kısımda üç adet ince 2G anten vardı, çamaşır ipi kadar hafif. Şimdi üç AAU'yu asmak istiyorlar, her biri büyük bir RRU'ya sahip, veya entegre olanlar. Kulenin o üst kısmı, stres oranı (Birlik Kontrolü) vuruldu 0.6 için 1.4. Kırmızı. Başarısız. Tam bir karmaşa.

Ne yapıyorsun? Kuleyi yıkıp yeniden inşa ediyoruz? Müşteri senin kafanı alırdı. Tek çare takviye. Bir insanın kemikleri yeterince güçlü olmadığında olduğu gibi, atel taktın, çelik pimler ekleyin. Biz buna iş diyoruz “ortopedik cerrahi.”

Bu özel kule 60 metrelik bir kuleydi, üç tüplü kafes kule. Üst 5 metre, buna biz diyoruz “üst bölüm” veya “paratoner bölümü,” sorun muydu. Oradaki çelik borular daha küçük ve daha ince duvarlıydı, orijinal olarak hafif kırbaç antenler için tasarlandı. Artık üç büyük paneli barındırması gerekiyordu. Rüzgar estiğinde, tüm bükülme momenti üst bölümün tam tabanında yoğunlaşıyor, flanş halkası ve bağlantı cıvataları üzerinde.

İki çözüm bulduk ve ikisinin birleşimini kullandık. İzin ver senin için parçalayayım:

Çözüm 1: Kule Gövde Çemberleri + Dikey Kanal Takviyeleri – “Sıska Adam için Zırh”

Bu birincil yük taşıyan takviyeydi. Ana bacak elemanlarını kesip değiştiremedik, bu yeniden inşa anlamına gelir. Amacımız yük paylaşımıydı.

1. Temel Mantık:
Orijinal bacak elemanının çelik bir boru olduğunu varsayalım, φ168×6 demek. Kesit modülü yeterli değildi. Öyle, iki kanalı kaynakladık, arka arkaya, dikey eksen boyunca mevcut boruya sıkı bir şekilde yaslanır. Örneğin, [12 kanallar – yani, C12 kanalları, 120mm yüksek. Bu iki kanal, aralıklı kaynak yoluyla orijinal yuvarlak boru ile birleştirilmiştir, kompozit bir bölüm oluşturmak.

Bütün bunlar kompozit bölümün eylemsizlik momentinin hesaplanmasıyla ilgilidir.. Orijinal tüpün ataleti I_steel'dir. İki kanalın eklenmesi, yeni kompozit bölümün tarafsız ekseni hafifçe kayıyor, ancak toplam atalet I_combo önemli ölçüde artar. Artış, kanal boyutuna ve orijinal üyeye olan bağlantının güvenilirliğine bağlıdır..

$${\mathrm{BEN}}_{c\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_0"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}mb\mathrm{<span\; class="tr\_"\; id="tr\_1"\; data-source="1"\; data-orig="o">o</span>}}\approx {\mathrm{BEN}}_{steel}+2\ast ({\mathrm{BEN}}_{ch\mathrm{bir}nnel}+{\mathrm{bir}}_{ch\mathrm{bir}nnel}\ast d^2)$$Icombo​≈Isteel​+2∗(Ichannel​+Achannel​∗d2)(Formülde, d, kanalın ağırlık merkezi ile kompozit bölümün genel tarafsız ekseni arasındaki mesafedir. Bu hesaplama sıkıcı; genellikle kesiti doğrudan FEA yazılımında modelleriz. Ancak hızlı bir tahmin için, bu formül, etkinin esas olarak d² teriminden geldiğini gösterir; malzemeyi merkezden ne kadar uzağa yerleştirirseniz, daha iyi.)

Kanallar şu şekilde hareket eder: “sertleştiriciler,” etkili bir şekilde döndürme “ince kol” bir içine “kalın kol,” ve flanşlı, büyük ölçüde artan bükme kapasitesi.

2. Bunları Nasıl Düzeltebilirim?? – Çemberler Önemlidir!
Sadece dikey kanalları kaynaklamak yeterli değildir. Güç antenlerden geliyor, platform aracılığıyla, bacağa. Kanallar sadece bacağa kaynaklanmışsa, bacağın yerel deformasyonu kaynakların yırtılmasına neden olabilir. Mecbursun, aralıklarla, onları birbirine sıkıca bağlamak için halkalar kullanın, bir demet sopayı bir arada tutan çelik bir bant gibi.

Üst bölümün alt kısmında, bükülme momentinin en yüksek olduğu yer, her birine çember yerleştirdik 1.5 metre. Bu çemberler - tahmin ettiğiniz gibi - kanallardan yapıldı, ama bir yay şeklinde bükülmüş. Biz aldık [10 kulenin üçgen kesitine uyacak şekilde kanalları özel bir hidrolik preste büktüler. Bu kavisli bölümler daha sonra üç ana bacağın etrafına yerleştirildi., hem orijinal bacakları hem de yeni dikey kanalları çevreliyor.

Bu çemberler sürekli olarak kaynaklandı. Kaynak sonrası, üç orijinal bacak, artı yeni dikey kanallar, hepsi bu çemberlerle oldukça sert bir uzay kafes çerçeveli hibrit yapıya entegre edildi. Kuvvet bacaktan çembere doğru ilerler, ve kasnak bunu bitişik kanal takviyelerine yeniden dağıtır. Herkes yükü paylaşıyor.

Çözüm 2: Flanş ve Birleşim Bölgesi Takviyesi – “Eklem Üzerine Alçı Dökümü”

Kule gövdesi sabittir, ancak kuvvetin sonunda aşağıdaki bölüme aktarılması gerekiyor. Üst ve alt bölümleri birbirine bağlayan devasa bir flanş halkası ve düzinelerce yüksek mukavemetli cıvata vardır. Bu alanı kontrol etmemiz gerekiyordu.

1. Flanş Takviyesi: Üst bölümün tabanındaki orijinal flanş kalın bir çelik halkaydı. Önemli bükülme momenti altında, flanşın kendisi deforme olabilir, veya “çözgü.” Flanşın altına üçgen takviye plakaları kaynakladık (içeride), alt bölüme bağlantı noktasının hemen üstünde. Bu nervürlerin bir tarafı flanşın alt tarafına, diğer tarafı ise kule ayağına ve yeni dikey kanallara kaynaklanmıştır.. Bu, flanşın sağlamlığını önemli ölçüde artırdı, tava kenarı gibi bükülmesini önlemek.

2. Cıvata Grubu Doğrulaması: Bu temel kontroldü. Flanş üzerine etkiyen bükülme momenti M, cıvatalar üzerinde çekme kuvvetlerine dönüşür. Bir taraftaki cıvatalar gergin, diğer taraftaki cıvatalar sıkıştırılıyor (sıkıştırma doğrudan flanş kontağı aracılığıyla aktarılır). Kullandığımız formül:

$$T_{m\mathrm{bir}x}=\frac{M\ast {\mathrm{sen}}_{m\mathrm{bir}x}}{\sum {\mathrm{sen}}_{\mathrm{ben}}^2}$$Tmaks​=∑yi2​M∗ymaks​​

Bu, en dıştaki cıvatadaki maksimum çekme kuvveti T_max'ı hesaplar. y_max en dıştaki cıvatadan tarafsız eksene olan mesafedir, ve y_i her cıvatanın tarafsız eksene olan mesafesidir. Bu kuvvet cıvatanın izin verilen kapasitesini aşarsa (örneğin, bir Sınıf için 8.8 M24 cıvata, çekme kapasitesi kabaca 0.8 * f_yb * A_e, belki 180kN civarında), o zaman ya yüksek mukavemetli cıvatalara yükseltme yapmanız ya da cıvata sayısını artırmanız gerekir.

Bu proje için, hesaplamalarımız orijinal M24 cıvatalarının marjinal olduğunu gösterdi, marjı kalmamış. Müşteriyi tavsiye ettik, zaten sıcak iş yaptığımız için, tüm bağlantı cıvatalarını Grade ile değiştirin 10.9 M27 cıvataları. Tork değerlerinin yeniden kalibre edilmesi gerekiyordu, orijinal ~800 N·m'den çok daha yükseğe atlama 1100 N·m. Tork tabancasının cıvataların üzerindeki sesi farklıydı; derin bir ses., güven veren sağlam bir ses.

İnşaat Sırasında Çukurlar ve Çözümler

Plan belirlendi, ama işi nasıl yapıyorsun? Yüksek irtifada çalışma, kaynak, son derece yüksek risk.

1. Geçici Boşaltma: Antenler açıkken kaynak yapamazsınız. Kule sallanıyor; bir soğutma kaynağı stresten dolayı çatlayacaktır. Bunu iki adımda planladık. İlk, gece elektrik kesintisi ve antenin çıkarılması için başvuruda bulunun. Bu değerli AAU'ları ve RRU'ları yere indirmek için bir vinç kullanın. Üstte sadece çıplak direği bırakın. Buna denir “boşaltma.”

2. Konumlandırma ve Kaynak: Kule boş, sallanma yok. Ekibimiz yukarı çıkıyor. Dikey kanalları yerine kaynaklayın, daha sonra aşağıdan yukarıya doğru kaynak yapın. Kaynakçılar sertifikalı olmalı, özellikle yüksek irtifa çalışmaları için. Düşük hidrojenli elektrotlar kullanın, E5015 gibi, önceden kuru olarak pişirilir ve portatif fırınlarda saklanır. Kaynaklar dolu olmalıdır, alttan kesme olmadan, gözeneklilik, veya cüruf eklenmesi. Süpervizör (Ben) yukarı tırmanıyor ve herkesi kaynak mastarı ile kontrol ediyor.

3. Çember Kapatma: En zor kısım her kasnağın son bağlantısıydı. Üç bacak, üç yüz; kasnak tam bir halkadır. Nasıl yüklüyorsunuz?? Segmentlere ayrılması gerekiyor. Her kasnağı üç parçaya böldük, bağlantı plakalarının her iki uca kaynaklanması. Tesis içi, ilk önce bu üç parçayı bacaklara ve takviyelere punto kaynağıyla kaynakladık. Daha sonra, bağlantı plakalarını yüksek mukavemetli cıvatalarla sıktık. En sonunda, bağlantı plakaları ile kasnak bölümleri arasındaki boşluğu kaynakla kapattık. Bu, kurulum problemini çözerken kasnağın sıkma kuvvetini sağladı.

4. Yeniden Asma ve Kabul: Takviye yapıldı, boyaya rötuş yap, bırak iyileşsin. Ardından antenleri tam olarak daha önce olduğu gibi yeniden asın, artı planlanan yenileri. En sonunda, kulenin dikeyliğini ve hafif rüzgarda sallanma genliğini ölçmek için bir total station kullanın. Karşılaştırma için verileri modele girin. Sadece eşleştiğinde iş kabul edilir.

Son Dürüst Söz: Bu tür bir takviye sihirli bir şekilde her derde deva değildir. Yalnızca yerel güç eksikliklerini çözer. Kule temelinin tamamı eğiliyorsa, yaptığınız hiçbir şey önemli değil. Ama bu durumda, kanalları ve çemberleri kullanma, mahkum edilmiş bir kulenin tepesini bir şeye dönüştürdük “sert adam” Ağır 5G yüklerini kaldırabilecek kapasitede. Müşteri, kule değişiminden milyonlar tasarruf etti, ve itibarımızı kazandık. Biz saha mühendisleri bu şekilde hayatta kalıyoruz; enkazın ortasında bir şeyleri çözüyoruz, iletişim ağına ikinci bir hayat vermek için çelik ve kaynak çubukları kullanmak.