Tải trọng gió và tải trọng ăng-ten ảnh hưởng như thế nào đến thiết kế trụ thông tin

Thiết kế trụ thông tin bắt đầu từ các loại tải, chứ không chỉ từ chiều cao. Hai trụ có cùng chiều cao có thể đòi hỏi các giải pháp kết cấu rất khác nhau nếu được lắp đặt trong các điều kiện gió khác nhau hoặc mang các loại ăng-ten, chảo vi ba, sàn thao tác, cáp và phụ kiện khác nhau. Vì lý do này, báo giá trụ chỉ dựa trên chiều cao và số lượng thường mang tính sơ bộ.

Đối với các nhà khai thác viễn thông, các nhà thầu EPC, các cố vấn kỹ thuật, chủ sở hữu cơ sở hạ tầng và các đội mua sắm dự án, việc hiểu rõ mối quan hệ giữa tải gió và tải ăng-ten giúp xây dựng yêu cầu báo giá rõ ràng hơn. Đồng thời, điều này cũng làm giảm rủi ro khi so sánh các đề xuất dựa trên những giả định khác nhau. Hướng dẫn này giải thích các yếu tố đầu vào chính ảnh hưởng đến tháp truyền thông thiết kế kết cấu và thông tin mà nhà sản xuất cần có trước khi chuẩn bị đề xuất dựa trên dự án.

1. Vì sao gió thường chi phối thiết kế trụ thông tin

Một trụ thông tin là một kết cấu cao và lộ ra ngoài. Các thành phần thép, ăng-ten, giá đỡ, thang, sàn thao tác, cáp và các phụ kiện khác của trụ đều tương tác với gió. Các lực phát sinh phải được truyền qua thân trụ, các liên kết, chân trụ và nền móng.

Các tác động của gió không được xác định chỉ bằng một giá trị tốc độ duy nhất. Cơ sở thiết kế có thể xem xét định nghĩa tốc độ gió theo tiêu chuẩn quản lý, mức xác suất, loại địa hình hoặc loại phơi nhiễm, địa hình khu vực, độ cao so với mặt đất, tính định hướng, hình dạng kết cấu, hình học thiết bị và các yếu tố dự án khác. Do đó, giá trị gió sao chép từ một dự án khác có thể không phù hợp, ngay cả khi hai tháp có cùng chiều cao danh định.

Khi chiều cao tháp tăng lên, mức độ phơi nhiễm gió và phản ứng kết cấu cũng thay đổi. Thiết bị lắp đặt gần đỉnh tháp còn gây ra hiệu ứng lật đổ lớn hơn so với thiết bị tương tự được lắp ở độ cao thấp hơn. Vì vậy, độ cao lắp đặt anten phải được đưa vào biểu đồ tải trọng thay vì chỉ cung cấp tổng trọng lượng thiết bị.

2. Thông tin về gió thiết kế phải được xác định rõ ràng

Trước khi một nhà sản xuất tháp viễn thông có thể đánh giá một dự án, bên mua cần xác định vị trí và cơ sở thiết kế yêu cầu. Tối thiểu, yêu cầu báo giá (RFQ) phải cung cấp quốc gia thực hiện dự án, địa điểm hoặc thành phố, chiều cao tháp, tiêu chuẩn áp dụng và bất kỳ tiêu chí gió nào được nêu rõ.

Định nghĩa vận tốc gió phải được nêu chính xác như quy định trong tài liệu dự án. Các tiêu chuẩn hoặc đặc tả khác nhau có thể sử dụng các khoảng thời gian trung bình, độ cao tham chiếu, chu kỳ lặp lại, hệ số tầm quan trọng, định nghĩa điều kiện tiếp xúc hoặc tổ hợp tải khác nhau. Một con số không kèm theo định nghĩa dễ dẫn đến hiểu nhầm.

Địa hình cũng có vai trò quan trọng. Một khu vực ven biển thoáng, một khu vực nông thôn bằng phẳng, một khu vực đô thị dày đặc, một khu công nghiệp, một dãy núi hoặc một vị trí cao hơn có thể tạo ra các điều kiện tiếp xúc khác nhau. Các hiệu ứng địa hình và chướng ngại vật lân cận cần được xem xét theo phương pháp kỹ thuật áp dụng. Nếu thông tin cuối cùng chưa khả dụng, yêu cầu báo giá (RFQ) nên ghi rõ trạng thái 'đang chờ' thay vì để từng nhà thầu giả định một điều kiện khác nhau.

3. Ý nghĩa của tải ăng-ten

Tải ăng-ten không chỉ đơn thuần là tổng trọng lượng của thiết bị viễn thông. Tải trọng do trọng lực là yếu tố quan trọng, nhưng lực gió tác động lên các bề mặt lộ ra ngoài của ăng-ten, chảo thu phát, giá đỡ, cáp và nền tảng cũng có thể là một đầu vào thiết kế chủ chốt.

Đối với mỗi ăng-ten hoặc phụ kiện, đội ngũ kỹ sư có thể cần biết loại, số lượng, kích thước, khối lượng, diện tích hình chiếu, dữ liệu gió do nhà sản xuất cung cấp, độ cao lắp đặt, hướng lắp đặt, khoảng cách lệch so với tháp và bố trí giá đỡ, cũng như vị trí dự kiến xung quanh mặt tháp. Cùng một thiết bị có thể ảnh hưởng đến tháp theo các cách khác nhau khi chiều cao, hướng lắp đặt hoặc khoảng cách đứng ra thay đổi.

Các ăng-ten phân vùng, chảo vi ba, đơn vị vô tuyến từ xa, bó cáp, ăng-ten GPS, giá đỡ và các phụ kiện khác cần được liệt kê riêng biệt. Việc gộp toàn bộ thiết bị vào một diện tích ước tính duy nhất có thể che giấu những khác biệt quan trọng về hình dạng và vị trí.

Diện tích hình chiếu hiệu dụng và hình học thiết bị

Trong kỹ thuật viễn thông, diện tích dự kiến hiệu quả, thường được viết tắt là EPA, thường được sử dụng để mô tả cách thiết bị tương tác với gió. Đại lượng này liên kết diện tích phơi bày với các hiệu ứng khí động học. Giá trị này nên được lấy từ nguồn thiết bị phù hợp hoặc được xác định bằng phương pháp do tiêu chuẩn thiết kế áp dụng quy định.

Một ăng-ten bảng phẳng, một thành phần hình trụ và một chảo vi ba không tạo ra cùng một hình dạng khi tiếp xúc với gió. Hướng lắp đặt cũng có vai trò quan trọng. Đối với chảo vi ba, đường kính và hướng gắn kết là các yếu tố then chốt; đối với ăng-ten phân vùng, chiều rộng, chiều sâu, chiều cao và góc phương vị có thể ảnh hưởng đến trường hợp tải trọng. Kỹ sư thiết kế cột trụ cần đánh giá bố trí thiết bị thay vì coi mọi thiết bị như những hình chữ nhật giống nhau.

4. Độ cao lắp đặt làm thay đổi tác động lên kết cấu

Vị trí của một anten có thể quan trọng ngang bằng kích thước của nó. Lực gió tác động ở độ cao lớn hơn trên tháp sẽ tạo ra hiệu ứng lật mạnh hơn tại chân tháp. Nó cũng có thể làm tăng yêu cầu đối với các chân tháp, hệ giằng, mối nối, hệ thống neo và nền móng.

Do đó, một bảng kê đầy đủ các anten cần nêu rõ độ cao trục dọc (centerline elevation) của từng thiết bị. Nếu nhiều anten được lắp đặt trên cùng một bệ, vị trí và khung gắn của chúng phải được thể hiện rõ. Các chảo vi ba và các giá đỡ lớn đòi hỏi sự chú ý đặc biệt vì diện tích hình chiếu, độ lệch và độ cao của chúng có thể ảnh hưởng mạnh đến yêu cầu kết cấu cục bộ cũng như toàn cục.

Thiết bị được lắp đặt cách xa mặt tháp có thể gây thêm mô-men xoay thông qua thanh gắn. Bản thân thanh gắn cũng làm tăng diện tích chịu gió và trọng lượng. Những chi tiết này cần được đưa vào khi đánh giá một tháp mới hoặc kiểm tra khả năng chịu tải cho thiết bị tương lai.

5. Loại tháp ảnh hưởng đến phản ứng với gió và cách bố trí thiết bị

Các dạng tháp khác nhau cung cấp các điều kiện lắp đặt thiết bị khác nhau.

Tháp giàn tự đứng

Tháp giàn tự đứng thường được sử dụng khi một dự án yêu cầu nhiều độ cao lắp đặt anten, nhiều chảo thu, nhiều sàn thao tác hoặc khả năng mở rộng. Khung thép hở của chúng cung cấp nhiều vị trí lắp đặt khả thi, nhưng thân tháp, hệ giằng, sàn thao tác, thang, hệ thống cáp và phụ kiện đều góp phần vào tải gió.

Chiều rộng mặt, cấu hình chân, hình học tiết diện và bố trí thiết bị cần được phối hợp với nhau. Báo giá nên nêu rõ lịch trình anten giả định và các giá đỡ được bao gồm.

Tháp đơn

Cột đơn sử dụng cấu trúc ống gọn nhẹ và có thể phù hợp khi việc sử dụng đất hoặc hình thức bên ngoài là yếu tố quan trọng. Đường kính trục, độ dày thành ống, liên kết giữa các tiết diện, bố trí chân đế và phản lực nền phụ thuộc vào tổ hợp tải và bố trí thiết bị.

Ăng-ten có thể được lắp đặt trực tiếp, trên các bệ đỡ hoặc bằng giá đỡ. Khoảng cách lớn giữa điểm gắn và cột hoặc việc tập trung thiết bị gần đỉnh cột có thể ảnh hưởng đến độ võng và thiết kế kết nối. Khách hàng nên cung cấp phương án lắp đặt dự kiến khi yêu cầu báo giá cột đơn.

Tháp có dây chống đỡ

Cột chống dây cáp sử dụng dây cáp chằng và hệ thống neo để ổn định một cột mảnh. Tải gió và tải ăng-ten ảnh hưởng đến cột, lực căng dây chằng, các điểm kết nối, hệ thống neo và móng nền. Diện tích đất khả dụng, hình học bố trí neo, điều kiện đất nền, khả năng tiếp cận bảo trì và dung sai lắp đặt là những yếu tố đầu vào quan trọng của dự án.

Báo giá đầy đủ cần nêu rõ sơ đồ bố trí dây chằng đã giả định, độ cao lắp đặt ăng-ten, loại giá đỡ, phạm vi công việc liên quan đến neo và trách nhiệm lắp đặt.

6. Việc tải trong tương lai cần được lên kế hoạch cụ thể, không được mặc định

Các trạm viễn thông thường thay đổi trong suốt thời gian sử dụng. Các ăng-ten phân vùng bổ sung, liên kết vi ba, bộ phát sóng, cáp, bệ lắp đặt hoặc thiết bị thay thế có thể được lắp đặt sau này. Nếu dự kiến mở rộng trong tương lai, yêu cầu này cần được xác định rõ dưới dạng trường hợp tải dự phòng ngay từ giai đoạn thiết kế.

Yêu cầu mơ hồ về “công suất dư” gây khó khăn cho việc đánh giá. Cách tiếp cận tốt hơn là nêu rõ loại thiết bị tương lai, số lượng, kích thước hoặc dữ liệu gió, trọng lượng, độ cao lắp đặt và hướng định vị. Điều này giúp kỹ sư thiết kế phân biệt rõ cấu hình lắp đặt ban đầu với cấu hình dự phòng.

Tải trọng trong tương lai có thể ảnh hưởng đến khối lượng thép, kích thước các thanh cấu kiện, liên kết, phản lực nền móng, vận chuyển và chi phí. Việc xác định sớm yêu cầu này sẽ hỗ trợ ra quyết định minh bạch hơn so với việc cố gắng điều chỉnh cột sau khi đã chế tạo hoặc lắp đặt.

7. Các tải trọng khác và yêu cầu về khả năng phục vụ

Tải gió và tải ăng-ten là yếu tố trung tâm, nhưng không phải là những yếu tố duy nhất cần xem xét trong thiết kế. Tùy theo từng dự án, cơ sở kỹ thuật có thể cũng cần xử lý tải trọng bản thân, tải trọng bảo trì, tải trọng sống trên nền tảng, tải trọng cáp, tải trọng băng (nếu có), điều kiện động đất, ảnh hưởng của nhiệt độ, điều kiện thi công hoặc lắp dựng, cũng như các tổ hợp tải trọng do tiêu chuẩn áp dụng quy định.

Khả năng phục vụ cũng rất quan trọng. Độ chuyển vị hoặc góc xoay quá mức có thể ảnh hưởng đến việc căn chỉnh ăng-ten và hiệu suất mạng, ngay cả khi các yêu cầu về độ bền đã được đáp ứng. Các tài liệu dự án cần xác định rõ bất kỳ giới hạn nào về độ võng, xoắn hoặc dao động được yêu cầu, cũng như thiết bị mà các giới hạn đó áp dụng.

Thiết kế móng cần có các phản lực đáng tin cậy từ phân tích tháp và thông tin địa kỹ thuật phù hợp. Khả năng chịu tải của đất, khả năng chống nhổ, mực nước ngầm, thoát nước và điều kiện thi công mang tính đặc thù theo từng vị trí. Một khái niệm móng tham khảo không nên được coi là thiết kế cuối cùng nếu chưa có dữ liệu đất được xác nhận và chưa qua đánh giá kỹ thuật tại địa phương.

8. Cách tải trọng ảnh hưởng đến chi phí tháp và so sánh báo giá

Điều kiện gió và tải trọng anten ảnh hưởng đến nhiều hơn chỉ trọng lượng tháp. Chúng có thể tác động đến kích thước thanh cấu kiện, chi tiết liên kết, số lượng bu-lông, sàn thao tác, giá đỡ, bản đế, hệ thống neo, phản lực móng, khối lượng mạ kẽm, đóng gói, vận chuyển và lập kế hoạch lắp dựng.

Khi hai nhà cung cấp báo giá cùng một chiều cao tháp nhưng với mức giá rất khác nhau, bước đầu tiên là so sánh các giả định thiết kế của họ. Kiểm tra xem cả hai báo giá có sử dụng chung cơ sở gió, loại tháp, lịch bố trí anten, độ cao lắp đặt, tải trọng dự phòng trong tương lai, phạm vi phụ kiện, tiêu chuẩn thiết kế, gói tài liệu và ranh giới móng hay không.

Mức giá thấp hơn dựa trên các giả định nhẹ hơn hoặc chưa đầy đủ thì không thể so sánh trực tiếp với báo giá bao gồm toàn bộ lịch tải của dự án. Các sai lệch kỹ thuật và các hạng mục loại trừ cần được liệt kê trước khi tiến hành đánh giá thương mại.

9. Thông tin cần thiết để lập đề xuất tháp theo dự án

Để hỗ trợ quá trình rà soát kỹ thuật hiệu quả, vui lòng đưa các thông tin sau vào yêu cầu báo giá (RFQ):

1. Tên dự án, quốc gia, vị trí trạm và tọa độ (nếu có).
2. Loại tháp yêu cầu, chiều cao, số lượng và mục đích sử dụng. ứng dụng .
3. Tiêu chuẩn kết cấu áp dụng và đặc tả dự án.
4. Thông tin thiết kế gió kèm định nghĩa và yêu cầu về điều kiện tiếp xúc.
5. Điều kiện địa hình, địa mạo, nhiệt độ, ăn mòn, động đất và băng giá (nếu có).
6. Lịch biểu ăng-ten và thiết bị, bao gồm loại, số lượng, kích thước, trọng lượng, dữ liệu gió, hướng lắp đặt và độ cao lắp đặt.
7. Cấu hình thiết bị ban đầu và tải tương lai được xác định riêng biệt.
8. Các nền tảng, thang, giá đỡ cáp, giá treo, hệ thống an toàn và các phụ kiện khác.
9. Thông tin về đất hoặc địa kỹ thuật và phạm vi thiết kế móng yêu cầu.
10. Các tính toán, bản vẽ, tài liệu vật liệu, hồ sơ kiểm tra, điều khoản giao hàng, điểm đến và lịch trình yêu cầu.

Khi một đầu vào không khả dụng, hãy ghi nhãn là ‘đang chờ’ và yêu cầu giả định thiết kế rõ ràng. Việc này giúp tạo ra báo giá hữu ích hơn và dễ so sánh nhà cung cấp hơn.

10. Tiêu chuẩn và Đánh giá kỹ thuật

Tiêu chuẩn áp dụng phải được chủ đầu tư, tư vấn hoặc cơ quan có thẩm quyền xác nhận. TIA mô tả loạt tiêu chuẩn TIA-222 là tiêu chuẩn kết cấu dành cho các công trình nâng đỡ ăng-ten và ăng-ten, trong khi hướng dẫn của ETSI cũng nêu rõ thiết kế kết cấu cần xem xét tải gió từ các thành phần như ăng-ten, dây feeder và các phụ kiện liên quan.

Cần xác định đúng phiên bản tiêu chuẩn, yêu cầu địa phương, tiêu chí riêng của dự án và quy trình phê duyệt chuyên môn trước khi hoàn tất thiết kế. Một bài viết trên blog hoặc báo giá sơ bộ không thể thay thế cho các phép tính kỹ thuật dự án, kiểm tra bản vẽ, xác minh địa kỹ thuật hoặc phê duyệt quy định địa phương.

Yêu cầu đánh giá tải cho Tháp Viễn thông

Công ty TNHH Dịch vụ Công nghệ Truyền thông Hà Bắc Quân Hạo cung cấp các trạm truyền thông, trạm truyền tải điện, phụ kiện truyền thông và kết cấu tháp thép. Để yêu cầu báo giá trạm truyền thông, vui lòng gửi cho chúng tôi vị trí dự án, loại tháp, chiều cao tháp, số lượng, tiêu chí gió, lịch lắp đặt ăng-ten, độ cao lắp đặt, tải trọng dự kiến trong tương lai, phụ kiện cần thiết, tiêu chuẩn thiết kế, điểm đến và thời hạn giao hàng.

Liên hệ Công ty TNHH Dịch vụ Công nghệ Truyền thông Hà Bắc Quân Hạo để thảo luận về thông tin tải trọng sẵn có và yêu cầu đề xuất trạm truyền thông theo dự án.