ابراج الاتصالات

السلام عليكم,
يتطلّب بناء أبراج وصواري الإتصالات سنواتٍ طويلة من الخبرة، لذلك فقد جمعت لك أفضل الموارد المتاحة على شبكة الإنترنت والمكتوبة من قبل خبراء في بناء الأبراج.اذ تعتبر أبنيّة ً مرتفعةً تصمم خصيصاً لحمل هوائيّات الإتصالات اللاسلكية. تتضمّن هذه الإتصالات اللاسلكية البث التلفزيوني، الراديو، الهواتف النقّالة GSM والإنترنت.

وتستخدم في الكثير من تطبيقات الشبكات اللاسلكية، بدءاً من وصلات الشبكات السريعة بين نقطتين Point-to-Point وانتهاءً بشبكات LMR . تحتاج الشبكات اللاسلكية إلى الأبراج والصواري لرفع الهوائيات عن مستوى الأشجار والمباني لتحقيق وصلات خط النظر.

تعتبر هذه الوحدة دليلاً عامّاً يركّز على النواحي العملية لبناء أبراج أو صواري الإتصالات. يمكن تطبيق الأفكار الواردة في هذه الوحدة على كلٍّ من الأبراج المدعومة ذاتيّاً Self-Supporting Towers و الصواري المرشدة Guyed Masts.

الأبراج والصواري Towers and Masts
في العرف الهندسي يعتبر البرج هيكلاً مدعوماً ذاتيّاً في حين تحتاج الصارية إلى دعمٍ بواسطة مساند أو مشدّات.

يستخدم المصطلحان "برج" و "صارية" عادةً للدلالة على نفس النوع من الهياكل، مما قد يتسبب في بعض اللغط. يختلف أيضاً تعريف الأبراج والصواري بين اللغة الإنكليزيّة المستخدمة في الولايات المتحدة وتلك المستخدمة في إنكلترا. يدعى النوعين من الهياكل في الولايات المتحدة "أبراجاً Towers" في حين يشيع استخدام تسمية "صارية Mast" عوضاً عنها في إنكلترا.

سنستخدم في هذه الوحدة المصطلحات الهندسيّة لتجنّب سوء الفهم:

• برج Tower: مدعومٌ ذاتيّاً.
• صارية Mast: مدعومةٌ باستخدام مساند أو مشدّات.

1: أنواع الأبراج والصواري Types of Towers and Masts
تقدّم هذه الفقرة الأنواع الثلاث الأكثر شيوعاً للأبراج والصواري والمستخدمة حاليّاً في بناء الشبكات اللاسلكية: البرج المدعوم ذاتيّاً Self-Supporting Tower، الأحادي Monopole والصواري المشدودة Guyed Masts .

الأعمدة الأحاديّة Monopole
الأعمدة الأحاديّة هي أعمدةٌ مفرّغةٌ تصنع من الفولاذ المغلفنة. يتم تجميع هذه الأعمدة من أنابيب ملحومةٍ وقد يصل طولها حتى 200 قدم (60 متراً). تعتبر هذه الأبراج مرتفعة الثمن نتيجةً لطريقة تصنيع هذه الأعمدة إلا أنّها سهلة التركيب.

تستخدم الأعمدة الأحاديّة بشكلٍ رئيسيٍّ في البيئات الحضرية حيث لا تتزفّر مساحاتٌ كافيةٌ لقاعدة البرج Footprint. تصل مساحة قاعدة عمودٍ أحاديٍّ بطول 200 قدم إلى حدٍ أقصاه 6x6 قدم (2x2 متر).

البرج المدعوم ذاتيّاً Self Supporting Tower

يبى البرج المدعوم ذاتيّاً (Free-Standing Tower) دون أيّة أسلاك شادّة. تملك الأبراج المدعومة ذاتيّاً قاعدةً أرضيّةً أكبر من الأعمدة الأحاديّة، لكنّها تتطلّب مساحةً أرضيّةً أصغر من الصواري المشدودة.

تستخدم هذه الأبراج (نظراً لصغر قاعدتها الأرضيّة) بشكلٍ عامٍّ في المدن أو المناطق الأخرى ذات المساحات الضيّقة.

الصارية المشدودة Guyed Mast
يتم تثبيت الصارية المشدودة باستخدام أسلاك شدٍ مثبّتةٍ على الأرض ضمن مجموعة من القواعد البيتونية.

تتألّف الصارية المشدودة من عدّة أجزاءٍ متماثلة ثلاثيّة الأطراف (يبلغ طول كلٍّ منها حوالي 10 أقدام (3 أمتار)) مركّبةٍ فوق بعضها البعض. لا يضيق مقطع الصواري المشدودة مع الإرتفاع (على عكس الأعمدة الأحاديّة) لأنّ جميع الأجزاء تملك نفس المقطع العرضي.

تملك هذه الصواري نتيجة وجود الشدّادات قاعدةً أرضيّةً كبيرةً، إلا أنّها قادرةٌ على بلوغ ارتفاعاتٍ أعلى من الأبراج غير المشدودة بالإضافة إلى قدرتها على حمل هوائيّاتٍ بأوزانٍ أكبر.

تعتبر الصواري المشدودة حلاً مثاليّاً لجميع متطلبات الإرسال اللاسلكي، بما في ذلك الشبكات اللاسلكية، الهواتف النقّالة وأبراج البث الإذاعي.

2: كيف تختار نوع البرج الملائم؟
ينبغي عليك الإنتباه إلى أربعة نقاطٍ رئيسيّة عند اختيار نوع البرج الملائم لمشروعك:

1. حمل الهوائيّات Antenna Load
2. القاعدة الأرضيّة للبرج Tower Footprint
3. إرتفاع البرج Height of Tower
4. الميزانيّة Budget

1.2. حمل الهوائي Antenna Load
تعتمد قدرة حمل البرج للهوائيّات على هيكليّة هذا البرج. كلّما ازدادت مساحة سطح الهوائيّات، الأسلاك المحوريّة، القواعد والتجهيزات الأخرى المركّبة على البرج والمعرّضة للرياح كلّما ازدادت متطلّبات ثبات البرج.

يتوجّب عليك تخمين قدرة البرج الفعّالة على تحمّل الرياح لكي تتأكّد من أنّ الحمل الناتج عن التجهيزات المستخدمة أصغر من الحمل الأعظمي للبرج.

يتناسب حمل الرياح طرداً مع مساحة الهيكل المعرضّة للريح وارتفاع مسافة تثبيتها عن سطح الأرض. تقاوم الأشكال المقوّسة والمثقّبة (كالشبكات Grids مثلاً) الرياح بشكّلٍ أقل، في حين تبدي الأطباق المصمتة مقاومةً كبيرةً للرياح وبالتالي ينبغي تجنّبها في بيئات الرياح الشديدة.

ينبغي عليك أيضاً أخذ سرعات الرياح الوسطيّة في الموقع بعين الإعتبار أثناء اختبار أبراج الهوائيّات. تعتمد سرعة الرياح الوسطيّة على الوقع الجغرافي للمشروع، الإرتفاع عن سطح البحر وطبيعة البيئة المحيطة (ريفيّة أو مدنيّة). تتوفّر بعض المعلومات الإحصائيّة عبر الإنترنت من مواقع معاهد الأرصاد الجويّة.

هناك عدة أساليب لحساب حمل الرياح تتمايز فيما بينها من حيث جودة النتائج. تعتبر مواصفات المعيار IEA-222 أحدث هذه الأساليب وربّما أدقّها على الإطلاق.
2.2. القاعدة الأرضيّة للبرج Tower Footprint
القاعدة الأرضيّة للبرج هي المساحة الأرضيّة المطلوبة لتركيب البرج. يعتمد صغر أو كبر هذه المساحة على نوع وهيكليّة البرج.

تحتاج الصواري المشدودة (والتي يزيد ارتفاعها عن 100 قدم أو 30 متراً) إلى مسافةٍ قدرها 10-15 متر عن قاعدة الصارية لكل شدّاد، وبالتالي فإنّ صاريةً تحتوي على ثلاثة شدّاداتٍ في كل مستوى ستحتاج إلى قاعدةٍ أرضيّةٍ مساحتها 90-200 متراً مربّعاً.
3.2. إرتفاع البرج Height of Tower
يمكنك توفير نفقات وأعمال تركيب الشدّادات في حال لم يتجاوز ارتفاع الهيكل المطلوب 40 قدماً. من الممكن عوضاً عن ذلك في هذه الحالة تثبيت البرج على سطح مبنى أو حتى كراج.

تؤدّي إضافة الشدّادات إلى هيكلٍ ما كما ذكرنا سابقاً إلى إتاحة بناء أبراجٍ بارتفاعاتٍ أكبر.
4.2. المبزانيّة Budget
القاعدة الأساسيّة العامّة في حساب الميزانيّة:

"كلّما صغرت مساحة قاعدة البرج كلّما ازدادت تكاليف شراء وتركيب هذا البرج".

تملك الأعمدة الأحاديّة مساحة القاعدة الصغرى من بين أنواع الأبراج المختلفة، مما يجعلها أكثر هذه الأنواع كلفةً، تليها الأبراج المدعومة ذاتيّاً ومن ثمّ الصواري المشدودة والتي تتطلّب المساحة القصوى.

ستحتاج أيضاً تبعاً لنوع البرج الذي ستختاره إلى أدواتٍ ورافعاتٍ معيّنةٍ لبناء البرج والتي يجب أخذها بعين الإعتبار أثناء حساب الميزانيّة.

3. موقع البرج
ينبغي عليك الإنتباه إلى بعض الأمور الهامّة لدى اختيارك للموقع الفيزيائي للبرج / الصارية. عليك بدايةً التأكّد من توفر المساحة الأرضيّة الكافية لتركيب البرج، راجع مواصفات البرج أو الصارية التي تريد شراءها للتأكّد من مساحة قاعدة البرج / الصارية.

تعتبر الأراضي المستوية والمسطّحة أكثر المواقع ملاءمةً لتركيب الأبراج أو الصواري. يمكنك على أيّة حالٍ استخدام أيّ أرضٍ مستويةٍ نسبيّاً توفّر مساحةً كافيةً لتركيب قواعد البرج / الصارية. ينبغي أن لا تحتوي الأرض على أيّة عوائق كالأشجار والأبنية مثلاً. لا يكفي تحقق هذا الشرط ضمن البقعة التي سيتم تركيب الهوائي ضمنها وحسب، بل ينبغي أن يتحقق أيضاً في المساحة المحيطة بهذه البقعة لأنّك ستحتاج إلى بعض المساحة الإضافيّة أثناء تركيب البرج / الصارية.

تذكّر بأنً للأشجار جذورٌ مخفيّةٌ تحت الأرض. وحفر منطقة مكتظّةٍ بجذور الأشجار ليس بالأمر السهل على الإطلاق.

تتطّلب الأبراج والصواري العالية ومتوسطة الطول عادةً حفراً كبيرةً لبناء أساساتها البيتونيّة. تأكد على الدوام من القيام بمسحٍ للخدمات المركّبة تحت الأرض للتأكد من عدم وجود أيّة تمديداتٍ للبنيّة التحتيّة تحت الأرض في موقع تركيب البرج أو الصارية.

تأكّد أيضاً في حال كون البرج الذي تريد تركيبه مرتفعاً من التحقق من القوانين النافذة في الدولة المعنيّة فيما إذا كان من الضروري الحصول على ترخيص لبناء البرج أو / و تسجيل هذا البرج لدى السلطات المختصّة. يتوجّب عادةً اتبّاع قوانين خاصّة إذا كان موقع البرج قريباً من مطارٍ ما.

قاعدة البرج
تحتاج جميع الأبراج إلى الإعتماد على قاعدةٍ ثابتةٍ. يهدف بناء القاعدة تحت البرج إلى تجنّب غرق البرج تحت تأثير وزنه الذاتي بالإضافة إلى ضغط أسلاك الشد (في حال استخدامها).

تبنى غالبيّة الأبراج والصواري فوق قواعد بيتونيّة Concrete Bases والتي تحتوي على نتوءٍ أو برغيٍّ للتثبيت. من الحلول الأقل استخداماً أيضاًً تثبيت أحد أجزاء البرج ضمن القاعدة البيتونيّة. يتميز الحل الأول باستخدام النتوء أو برغي التثبيت بما يلي:

1. لا يتطلّب تعديل الجزء الأسفل من البرج.
2. لا يستدعي القلق من تجمّع المياه ضمن أسفل البرج (ستسيل المياه باتجاه أسفل البرج وتفرّغ عبر ثقوبٍ مخصصةٍ في قاعدة البرج).
3. يعطي البرج بعض المرونة للدوران من اتجاهٍ إلى آخر لامتصاص تأثير الرياح الشديدة (مما يؤدّي إلى تخفيض الإجهاد على الجزء السفلي من البرج).
4. لا يستدعي القلق من كيفيّة تركيب الجزء السفلي من البرج مع الجزء المركّب ضمن القاعدة البيتونيّة.

تحتاج الأبراج المدعومة ذاتيّاً (وليس الصواري المشدودة) إلى أساسٍ بيتونيٍّ واحدٍ يحتوي على نقاط تثبيتٍ بعدد أطراف هيكل البرج. أي أنّ برجاً مدعوماً ذاتياً ذو ثلاثة أطرافٍ سيحتاج إلى ثلاثة نقاط تثبيتٍ في القاعدة البيتونيّة.

تحتاج الصارية المشدودة إلى قاعدةٍ بيتونيّةٍ لكل شدادٍ بالإضافة إلى قاعدةٍ مركزيّةٍ للصارية ذاتها.

تشرح الفقرات التالية (10-11) بالتفصيل عمليّة بناء قاعدةٍ بيتونيّةٍ لبرجٍ مدعومٍ ذاتيّاً. يشابه هذا الأسلوب أيضاً الأسلوب المتبّع في بناء القواعد البيتونيّة للصواري المشدودة باستثناء عدد القواعد وأحجامها إضافةً إلى نقاط التثبيت.

تركّز الفقرة 14 على أسلاك شد الصواري (والتي لن تحتاجها في الأبراج المدعومة ذاتيّاً).
حفرة الأساسات
يمكن حفر أساس القاعدة يدويّاً إذا كان حجم البرج صغيراً للغاية. كلّما ازداد حجم البرج كلّما ازدادت كميّة التربة التي ينبغي إزالتها. ننصحك باستئجار آليّةٍ مخصصةٍ للحفر (مع عاملٍ خبيرٍ بتشغيلها) لحفر أساسات الأبراج الكبيرة.

عليك الإنتباه إلى النواحي التالية قبل البدء بحفر الأساس:

التربة غير الملموسة (المتماسكة)
يتوجّب عليك التأكّد من أنّ القاعدة محاطةٍ بتربةٍ "متماسكةٍ" لتجنّب تحرّكها في المستقبل. لذلك تأكّد من عدم إزالة كميّاتٍ من التربة حول أطراف الأساس أكثر من اللازم.

إطلب من عامل آليّة الحفر إذا دعت الحاجة أن يقوم بحفر حفرةً ذات حجمٍ تقريبيٍّ ومن ثمّ قم ببناء جدران الحفرة يدويّاً.

حجمُ أكبر من المتوقع
توقّع دائماً بأنً حجم الحفرة النهائي سيفوق تخميناتك الأوليّة. سيؤدّي استخدام آليّات الحفر غير الدقيقة إلى حفرٍ ذات أبعادٍ أكبر من تلك التي تحتاجها، مما يعني بأنّك ستحتاج إلى المزيد من البيتون لملء الحفرة.

عادةّ ما تنهار التربة من الجوانب إلى داخل الحفرة، مما يؤدّي إلى تشكيل حفرةٍ على شكل جرس عقب الإنتهاء من عمليات إزالة الأتربة الرخوة، مما قد يعني حاجتك إلى ما يقارب 25 % من كمية البيتون المتوقّعة لملء الحفرة.

تشكيل الحفرة
تجنّب استخدام العوارض الخشبيّة لتشكيل الحفرة لأنّ هذه العوارض ستتعفّن مع مروم الوقت مما قد يؤدّي إلى تشكّل فراغٍ حول البيتون قد يضعف ثباته.

في حال اضطررت إلى استخدام القوالب لتشكيل الحفرة في مواقع التربة الرخوة جدّاً (الجافّة أو الرمليّة) تأكّد من إزالة هذه القوالب بعد تصلّب البيتون. تأكّد أيضاً من ملء الفراغ بين البيتون والتربة بشكلٍ جيّدٍ، وذلك لإعادة بعض الثبات إلى القاعدة.

يتوجّب عليك في النهاية تشكيل الحفرة بشكلٍ دقيقٍ جدّاً وإزالة أيّة موادٍ متروكةٍ ضمنها قبل ملء الحفرة بالبيتون.












منقول للفائده

مشكور اخي على هذه المعلومات القيمه

مشكووووووووووووووووور