ABSTRAKT A KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Tato bakalářská práce je zaměřena na návrh a výkresovou dokumentaci nosné ocelové konstrukce pro telekomunikační prvky mobilního operátora. KLÍČOVÁ SLOVA Výkresová dokumentace, konstrukce, nosník, přírubový spoj, svar, telekomunikační stanice ABSTRACT This bachelor s thesis deals with design documentation of supporting steel construction for data transmission facility of mobile network operator. KEYWORDS Design documentation, construction, beam, flanged connection, welds, telecommunication platform BIBLIOGRAFICKÁ CITACE SMRŽ, P. Základnová stanice GSM. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 47 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. František Prokeš.
PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Základnová stanice GSM vypracoval samostatně pod vedením Ing. Františka Prokeše za použití uvedené literatury. 19.5.2011... Petr Smrž
PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat Ing. Františku Prokeši za odborné vedení a pomoc při zpracování této bakalářské práce. Dále chci poděkovat projekčnímu oddělení firmy InfoTel spol. s.r.o za poskytnutí tématu a prostředků pro vypracování této práce.
OBSAH OBSAH Úvod...182 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ...13 1.1 Základní typy konstrukcí ve výstavbě GSM stanic...13 1.1.1 Anténní nosiče....13 1.1.2 Nosiče technologického vybavení...15 1.1.3 Konstrukce pro bezpečný přístup na stanici...18 1.1.4 Konstrukce po vedení kabeláže...18 1.1.5 Atypické konstrukce...19 2 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU...20 3 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE...21 4 NÁVRH METODICKÉHO PŘÍSTUPU K ŘEŠENÍ...22 5 NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY...23 5.1 Zadání a přehled vstupních parametrů...23 5.2 Návrhy variant...25 5.2.1 Varianta č.1...25 5.2.2 Varianta č.2...26 5.2.3 Varianta č.3...26 5.4 Vyhodnocení a výběr optimální varianty...27 6 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ...28 6.1 Vypracování celkového návrhu stanice...28 6.2 Roznášecí rám pod kontejner...29 6.2.1 Stojiny...29 6.2.2 Hlavní nosníky...31 6.2.3 Vedlejší nosníky...32 6.2.4 Usazovací nosníky...33 6.2.5 Vyztužení konstrukce...33 6.3 Statický posudek nosné konstrukce...34 6.3.1 Zatížení...34 6.3.2 Přetvoření...34 6.3.3 Schéma konstrukce...35 6.3.4 Strojový výpočet...35 6.4 Přístup na základnovou stanici GSM...40 6.4.1 Přístup na střechu budovy...40 6.4.1 Přístup do technologického kontentu...40 6.4.2 Přístup k anténnímu systému...40 6.5 Technologické vybavení stanice GSM...40 6.6.1 Anténní systém...40 6.6.3 Technologický kontejner a jeho vybavení...41 7 ZÁVĚR...43 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ...44 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK...45 10 SEZNAM OBRÁZKŮ...46 11 SAMOSTATNÉ PŘÍLOHY...47 11
ÚVOD ÚVOD V dnešní době již mnoho lidí a domácností upustilo od takzvané pevné linky a dává přednost komunikaci prostřednictvím mobilních telefonů. Důvodů je hned několik: mobilní telefon je přenosný, má menší rozměry ale hlavně se rozvíjejí nové technologie a aplikace pro tyto přístroje, které lidem usnadňují život. Tomuto ale předchází rozvoj a hlavně posílení mobilních sítí, což především zahrnuje výstavbu nových telekomunikačních stanic či rekonfiguraci již stávajících stanic, tak aby i tyto stanice byli schopny vysílat dle aktuálních požadavků. Výstavbou a rekonfigurací těchto telekomunikačních stanic se vytváří tzv. opěrné body telekomunikační sítě, které na sebe navzájem navazují a zajišťují co možná nejlepší pokrytí území mobilním signálem. Součástí výstavby nových telekomunikačních stanic je i návrh, projekce a výroba ocelových konstrukcí, bez kterých by realizace telekomunikační stanice nebyla vůbec možná. Ocelové konstrukce zde plní funkci nosičů antén, které vysílají signál a dále jako nosné prvky pro technologické zařízení, vedení kabeláže. Pomocí ocelových konstrukcí je realizován přístup k samotné telekomunikační stanici a jejímu vybavení. Vše musí být v souladu s bezpečnostními požadavky. Zřejmě nejdůležitější funkcí ocelových konstrukcí je nést antény. 12
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Výstavba telekomunikačních stanic probíhá za účelem co nejlepšího pokrytí území mobilním signálem. V praxi to znamená, že se operátor v místech kde je signál nedostačující nebo dokonce žádný snaží vybudovat radiotelefonní stanici, která signál posílí. Obvykle je vytyčena ohraničená lokalita ve které se musí stanice nacházet, aby bylo posílení signálu efektivní a posloužilo svému účelu co nejlépe. Toto je následováno hledáním objektů vhodných pro výstavbu. Jedná-li se o obydlené oblastí, jako jsou města nebo vesnice, výstavba je soustředěna na výškové budovy, budovy na vyvýšených pozicích, vodojemy apod. Může také nastat situace kdy je třeba vybudovat opěrný telekomunikační bod sítě v místech kde se žádné budovy a vhodné objekty nenacházejí. V takovém případě obvykle dochází k výstavbě výškových příhradových věží a tubusových stožárů, dosahujících do výšek několika desítek metrů. Tyto konstrukce jsou pak osazeny příslušnými typy antén a odpovídající technologií. 1.1 Základní typy konstrukcí ve výstavbě GSM stanic Tato práce se tyká zejména projekce ocelových konstrukcí pro telekomunikační zařízení mobilního operátora, proto je zde uvedeno jejich rozdělení a jak různé typy zařízení ovlivňují návrh konstrukce. 1.1.1 Anténní nosiče. Anténa je zařízení, které vysílá informace pomocí telefonního signálu do okolí. Aby anténa mohla spolehlivě plnit svou funkci musí být umístěna v dostatečné výšce nad okolním terénem. Toho je dosaženo pomocí anténních nosičů, tyto nosiče nazýváme běžně stožáry. Stožáry jsou ve smyslu platných ČSN vertikální konstrukce charakterizované svou výškou a štíhlostí. Je to lehká konstrukce, která je charakterizována snahou o dosažení minimální hmotnosti s ohledem k dosažení požadované funkce. Používané antény lze členit dle přenosového pásma po, kterém anténa vysílá informaci. Pro každé pásmo jsou použity rozdílné druhy antén. V současné době rozlišujeme 4 vysílací pásma o různých frekvencích : TDD 872MHz (rozměry: 2 198x276x146 mm, hmotnost: 16 kg) GSM - 900, 1800MHz (rozměry: 1 936x262x116 mm, hmotnost: 12 kg) FDD 2100MHz (rozměry: 1 374x155x69 mm, hmotnost: 8 kg) MW řádově 10GHz a více (rozměry: Ø0,3 m 1,2 m, hmotnost: 11-59 kg ) Každá z antén má svůj specifický rozměr a hmotnost a těmito vlastnostmi ovlivňuje nosnou konstrukci. Je zřejmé, že čím má anténa vyšší hmotnost tím musí být nosná konstrukce masivnější. Více však konstrukci ovlivňují rozměry antén, přesněji plocha antény na niž působí poryvy větru se snahou anténu vychýlit. Pro dokonalý přenos signálu musí být výkyv antén co nejmenší, maximální povolená hodnota výkyvu je 3 v místě upnutí antény. Čím větší je plocha antény, tím větší je síla působící anténu a konstrukce stožáru je více namáhána. Důležitým parametrem pro volbu stožáru je počet osazených antén. Podle počtu antén rozdělujeme anténní nosiče do dvou skupin: Trubkové stožáry (pro 1-3 antény) Příhradové stožáry (pro 4 a více antén) 1 1.1 1.1.1 13
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Při osazení trubkového stožáru více anténami se mohou použít tzv. výložníky, umožňují nám anténu umístit do určité vzdálenosti od osy stožáru. Výložníky se užívají hlavně z toho důvodu aby nedocházelo k rušení mezi anténami které vysílají ve stejném směru. Mezi anténami jsou určeny minimální vzdálenosti a to 700mm. Na obr.1 je zobrazen příklad trubkového stožáru se dvěma výložníky. Jde o model vypracovaný v softwaru AutoCad - AdvanceSteel. Obr. 1 Model trubkového stožáru s výložníky na sedlové střeše Na obr. 2 je fotografie z realizace této konstrukce na střeše motorestu Rohlenka poblíž Brna. Obr. 2 Realizace stožáru (Motorest Rohlenka) Příhradové stožáry se používají při osazení větším počtem antén nebo v případě kdy, je třeba antény umístit do takové výše kde by trubkový stožár nevyhověl 14
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ požadavkům na deformaci konstrukce. Ukázka takového stožáru je na obr. 3. Jedná se o příhradovou konstrukci s trojúhelníkovým půdorysem. Celková výška konstrukce je 13 m. [1] Obr. 3 Výstavba příhradového stožáru v obci Ráječko 1.1.2 Nosiče technologického vybavení Technologické vybavení základnové stanice je společně s anténami jediné elektronické zařízení, které umožňuje stanici vysílat. Toto technologické zařízení se běžně nazývá pouze technologie a je složena z několika částí: Zdrojová část Rádiová část Záložní zdroj energie Tyto částí poté mohou být ve dvou provedeních a to : Indoorové provedení pro použití ve vnitřních prostorech 1.1.2 15
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Outdoorové provedení pro použití ve venkovních prostorech. Outdoorová technologie je obvykle uložena v technologických skříních. Pro indoorovou technologie se používají technologické kontejnery a technologické místnosti.ocelové konstrukce, které drží technologické skříně či technologické kontejnery se dělí na 3 nejběžnější druhy: Konzoly Roznášecí konstrukce Rámy pod technologické místnosti Ocelové konstrukce typu konzola se obvykle používá pro outdoorovou technologii a ta je uskladněna v technologické skříni. Outdoorovou technologií se rozumí že všechny součásti použitého technologického vybavení telekomunikační stanice jsou umístěny vně budovy a odolávají přímo povětrnostním vlivům. Konzola bývá obvykle umístěna na stěně střešní nástavby. Ukázka takové konstrukce osazené technologickou skříní je na obr. 4. Obr. 4 Konzola s technologickou skříní a servisní plošinou Roznášecí konstrukce se realizují především v případě, kdy bude pro uskladnění technologického vybavení použit technologický kontejner. Tyto kontejnery se uplatňuji na základnových stanicích většího rozsahu, např. důležité agregační body sítě. Konstrukce je obvykle za pomocí ocelových stojek umístěna na nosné prvky budovy, kterými zpravidla jsou železobetonové pilíře či průvlaky. Technologický kontejner plně osazený potřebným vybavením je poté jeřábem umístěn na připravenou konstrukci. Na kontejner mohou být připevněny trubkové stožáry, zpravidla jsou umístěny na rozích zvenčí. Na obr.5 je fotografie roznášecí konstrukce s technologickým kontejnerem a čtyřmi anténními stožáry. 16
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 5 Konstrukce pod technologický kontejner Poslední možností uskladnění technologického vybavení je v technologické místnosti. Ta je obvykle situována uvnitř budovy. Pod takovouto místnost je zapotřebí vytvořit z důvodu velkého zatížení od technologického vybavení (řadově i několik tun) roznášecí rám. Rám musí byt uchycen do nosných prvků budovy. Na obr.6 je zobrazen model roznášecího rámu pod technologickou místnost vytvořený v programu AdvanceSteel. Obr. 6 Roznášecí rám pod technologickou místnost 17
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.1.3 Konstrukce pro bezpečný přístup na stanici Tyto konstrukce umožňují technikům a oprávněným osobám bezpečný přístup a pohyb po telekomunikační stanici.běžně mezi ně zařazujeme: Žebříky Stupadla pro stožáry Přístupové trasy Nástupní a servisní podesty (ukázka na obr.4) Kotevní body Všechny tyto konstrukce mají dány přesné parametry, tak aby odpovídali bezpečnostním normám. Pro zajištění bezpečného přístupu k zařízením po žebřících a lávkách, musí být osazeny bezpečnostními prvky, pro uchycení prostředků osobního zajištění po práci ve výškách. Bezpečnostní prvky musí být navrženy a osazeny podle technických podmínek výrobce a NV č, 362/2005 Sb., 3. Na obr. 7 je jako příklad zobrazena přístupová trasa na střeše budovy. [1] Obr. 7 Přístupová trasa na střeše budovy 1.1.4 Konstrukce po vedení kabeláže V telekomunikační technice se ocelové konstrukce týkají i vedení kabeláže. Kabely, optická vlákna a další přípojné vodiče jsou po základnových stanicích rozváděny za pomoci tzv. kabelových lávek. Ty zajišťují rozvod kabelů jak ve vodorovných polohách tak i v polohách svislých. Jsou obvykle konstruovány z L profilu o rozměrech 35x35x4, které jsou příčně spojeny pásy plechů obvykle o šířce 40 mm tloušťce 4mm. Délka spojovacích pásů závisí na počtu vedených kabelů, čili na požadované šířce kabelové lávky. Kabelové trasy je nutno vést tak, aby nezasahovaly do přístupových cest a nebránily v pohybu na plošinách. Ve výjimečných případech, kdy kabelová trasa musí zasahovat do přístupové cesty, je nutné ji opatřit konstrukcí, která umožní její bezpečné překonání podle platných předpisů. 18
PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.1.5 Atypické konstrukce V některých případech dochází k výstavbě radiokomunikačních bodů na méně obvyklých místech. Těmi jsou např. vodojemy a komíny. Dochází k výstavbě i v místech kde se nenachází žádné budovy ani výškové objekty. V těchto místech se uplatňují výškové příhradové věže a tubusové stožáry. Co se týče konstrukcí na věžích vodojemu, zde se konstruktér snaží co nejlépe navázat na tubusovou konstrukci vodojemu a na vrcholu vytvořit pochůzí plošinu společně s anténními stožáry. U Komínových těles dochází k výstavbě ochozu s rozmístěním jednotlivých stožárů po obvodě. Na obr. 8 je zobrazena konstrukce ochozu se systémem anténních stožáru po obvodu. 1.1.5 Obr. 8 Komínový ochoz s anténním systémem. 19
FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU 2 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU Hlavním řešeným problémem je výstavba radiotelefonní stanice pro mobilní operátory. Celý projekt výstavby se týká mnoha odvětví od elektrotechniky, přes stavebnictví až po strojírenství. Pro zřízení stanice se předkládá projektová dokumentace (pokud ji stavební zákon vyžaduje) zpracovaná dle 158 a násl. Stavebního zákona vč. Vyhlášky č. 499/2006 Sb., a vyhlášky č. 503/2006 Sb. ve skladbě : a) Průvodní zpráva b) Souhrnná technická zpráva Součástí souhrnné technické zprávy je: B2) Technická zprava požární ochrany B3) Výpočet intenzity elektromagnetického pole B4) Bezpečnostní zpráva c) Celková situace stavby d) Stavební část, dokumentace ocelových konstrukcí - Textová část - Výkresová část e) Technologická část Práce bude obsahovat pouze část z odvětví strojírenství týkající se problematiky výstavby radiotelefonních stanic. Tato část obsahuje návrh příslušných ocelových konstrukcí a provedení projektové dokumentace ocelových konstrukcí určených pro jejich výrobu. 20
VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE 3 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE Problematika ocelových konstrukcí pro radiotelefonní stanice mobilních operátorů spočívá v návrhu ocelových konstrukcí tak, aby co nejlépe splňovaly požadavky operátora, především musí ale musí v plné míře splňovat platné normy a řídit se požadavky pro bezpečný přístup. Hlavní cíle projektu : Návrh a tvorba projektové dokumentace nosné konstrukce pro anténní a technologické zařízení. Návrh a tvorba projektové dokumentace konstrukcí sloužících pro přístup k radiotelefonní stanici a jejímu anténnímu systému. Specifikace technologického vybavení základnové stanice 3 Části projektové dokumentace: Technická zpráva Výrobní výkresy Výkaz materiálu Statický výpočet konstrukce 21
NÁVRH METODICKÉHO PŘÍSTUPU K ŘEŠENÍ 4 NÁVRH MEDODICKÉHO PŘÍSTUPU K ŘEŠENÍ Na základě vstupních parametrů je třeba vytvořit návrhy možného řešení. Jednotlivé navržené varianty řešení budou podrobeny rozboru, který bude zkoumat zda je dané řešení více či méně vhodné k realizaci. Zhodnoceny budou klady a zápory jednotlivých řešení ve snaze vybrat z navržených variant tu nejvhodnější. Mělo by být zhodnoceno především : míra realizovatelnosti obtížnost výstavby bezpečnost konstrukce náklady na výstavbu Po vyhodnocení a výběru nejvhodnějšího konstrukčního řešení, bude toto řešení detailně rozebráno v kapitole 6. 22
NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5 NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Úkolem je navrhnout konstrukci tak, aby spolehlivě splnila svou funkci, v tomto případě aby přenášela co nejlépe všechna možná zatížení a přitom aby na její vybudování nebylo nutné použít více materiálu než pro bezpečnou funkci třeba. S vývojem poznání a přibývajícími zkušenostmi v oboru se přístup k samotnému navrhování mění. Při navrhování ocelových konstrukcí pro radiotelefonní stanice hraje intuice podepřená zkušenostmi při samotné výstavbě důležitou roli. Vše je dále podpořeno výpočetní technikou a výpočtovými programy. Toto nám určuje hladinu bezpečného návrhu. Bezpečným návrhem a tím i následnou spolehlivostí konstrukce se rozumí schopnost konstrukce vyhovět požadavkům uživatele při běženém provozu i při extrémní shodě nepříznivě působících zatížení. Tato spolehlivost je vyžadována ihned po výstavbě konstrukce, tak po celou dobu plánovaného užívání. Zatížení konstrukcí mohou být velmi rozmanitá. Kromě vlastní hmotnosti, kterou vlivem tíhového pole musí přenášet všechny konstrukce, jsou to zde především zatížení technologická (zatížení od anténního a technologického vybavení) a zatížení klimatická (vítr, sníh, déšť, námraza, teplota). Některá zatížení jsou přesně určena (např. hmotnost technologického kontejneru), jiná nelze přesně stanovit (např. vítr). Je tedy třeba navrhnout konstrukci s příslušnou únosností. Únosností nebo také odolností konstrukce rozumíme největší zatížení, jaké je konstrukce schopna opakovaně přenášet. Návrh konstrukce by měl proběhnout za podmínek co nejnižší obtížnosti výstavby a nejvyšší bezpečnosti při pokud možno co nejnižších nákladech určených na realizaci projektu. [1] 5.1 Zadání a přehled vstupních parametrů Požadavkem je vybudovat opěrný bod radiotelefonní sítě GSM. Jako vhodné místo pro vybudování radiotelefonní stanice byla zvolena budova základní školy. Část budovy je zobrazena na fotografii na obr.9. 5 5.1 Obr. 9 Budova základní školy 23
NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Parametry budovy: výška střechy nad okolní terén: 8,3 m počet nadzemních podlaží: 2 Tloušťka obvodových zdí : 0,5 m Nosné prvky budovy: železobetonové sloupy v modulu 6x7,1 m Střecha této budovy je rovinná a je ohraničena atikou o výšce 0,4m a šířce zdiva 0,3m. V časti budovy, kde se nacházejí učebny jsou stropy a střecha budovy podepřena železobetonovými nosnými sloupy rozmístěnými v modulu 6x7,1 m. Požadavkem operátora je umístění technologického kontejneru s anténním systémem v rozích kontejneru na střechu budovy. Parametry kontejneru: Rozměry: 3,1x2,5x2,9 m Hmotnost plně osazeného kontejneru: 5 100 kg Dalším podavkem je, aby anténní systém byl umístěn minimálně 16m nad okolní terén tzn. 7,7 m nad úroveň střechy budovy. Na ocelový plášť kontejneru budou umístěny čtyři trubkové stožáry o délce 9 m. Na obr. 10 je zobrazen pohled na střechu budovy s vyznačením plánovaného umístění stanice GSM. Obr. 10 Plánované umístění stanice na střeše budovy Technologický kontejner je katalogovou položkou a stožáry na něm umístěné jsou běžně používané. Návrh možných řešení bude tedy směřovat k roznášecí konstrukci pod technologický kontejner. Na základě vstupních parametrů a zadání bude vhodné k uložení roznášecí konstrukce využít nosných prvků budovy, a to obvodového zdiva nebo železobetonových nosných sloupů. 24
NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5.2 Návrhy variant 5.2.1 Varianta č.1 Návrh řešení využívá k roznesení zatížení od konstrukce a kontejneru, atiku budovy a tím pádem obvodové zdivo budovy a dvou nosných železobetonových sloupů na straně druhé. Na obr. 11 je zobrazen návrh a umístění konstrukce. K uložení konstrukce na střechu budovy jsou využity dva nosné železobetonové sloupy (poz.7) čtvercového průřezu a délce strany 450 mm. Na tyto sloupy jsou umístěny dvě stojiny (poz.1) opatřené přírubami na obou stranách. Stojky umístěné na nosných sloupech jsou propojeny nosníkem (poz.2). Na druhé straně konstrukce je využita atika budovy (poz.8) na níž je položena kotevní lyžina (poz.5). Tato lyžina je za pomocí chemického kotvení kotvena k atice budovy. Lyžina je spojena dvěma nosníky (poz.3) s nosníkem (poz.2), jenž spojuje stojky umístěné na nosných sloupech budovy. Podélné nosníky jsou pro zvýšení tuhosti příčně propojeny (poz.4). Celá konstrukce je úhlopříčně ztužena L profily. Jednotlivé nosníky jsou rozděleny na více částí a spojeny přírubovými spoji. Povrchová úprava je zajištěna žárovým zinkováním. 5.2 5.2.1 Obr. 11 Roznášecí konstrukce - varianta č.1 ZHODNOCENÍ NÁVRHU Č.1: Výhodou konstrukce je snadná manipulace při výrobě, dopravě a montáži díky rozdělení dlouhých nosníků na více částí. Tuhost konstrukce je zajištěna příčným propojením podélných nosníků a úhlopříčným vyztužením L profily. Z hlediska uložení konstrukce na střeše budovy by se mohla vyskytnout komplikace v místě uložení konstrukce na atiku budovy. Tento typ uložení se běžně využívá ale při nižších zatíženích. Zde by bylo nutné zesílení a vyztužení atiky aby nedošlo k jejímu zborcení. Tyto úpravy by sebou přinesly další náklady na výstavbu. 25
NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5.2.2 Varianta č.2 Řešení konstrukce by bylo možné i tak, že by konstrukce byla vytvořena přímo na místě stavby před samotnou montáží technologického zařízení. Potřebný materiál by byl dodán přímo z hutního závodu na místo stavby a tam by byl upraven dle požadavků. Polotovary by byli dodány bez protikorozní ochrany, aby byly umožněny montážní svary. Poté by byla cela konstrukce ošetřena nátěrem, který by sloužil jako protikorozní opatření. ZHODNOCENÍ NÁVRHU Č.2: Toto variantní řešení zcela vynechává dílenskou výrobu, čímž sníží náklady ve fázi před samotnou výstavbou. Toto usnadnění nám ale prodraží a prodlouží samotnou výstavbu stanice. Úprava polotovarů na potřebné délky a jeho svařování přímo při výstavbě sebou přináší náklady. Celá konstrukce by poté mohla být ošetřena pouze nátěrem, tato protikorozní ochrana však není tak účinná a trvanlivá jako žárovým zinkováním. Trvanlivost celé konstrukce a její bezproblémová výstavba je velice důležitá, proto je toto řešení méně vhodné k realizaci. 5.2.3 Varianta č.3 Návrh roznášecí konstrukce pod technologický kontejner spočívá v plném využití nosných železobetonových sloupů. Jednotlivé sloupy mají v průřezu tvar čtverce o délce strany 450 mm. Na obr. 12 je zobrazen návrh a umístění konstrukce. Obr. 12 Roznášecí konstrukce - varianta č.2 Uložení v úrovni nosných železobetonových sloupů (poz.6) je provedeno pomocí čtyř kotevních stojek (poz.1). Stojina je v místě uložení na nosný sloup kotvena chemickým kotvením. Stojky jsou spojeny hlavními nosníky (poz.2). Hlavní nosníky jsou propojeny vedlejšími nosníky (poz.3). Pro uložení kontejneru na konstrukci jsou vedlejší nosníky propojeny (poz.4). Celá konstrukce je úhlopříčně ztužena L profily. 26
NÁVRH VARIANT A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Jednotlivé nosníky jsou rozděleny na více částí a spojeny přírubovými spoji. Povrchová úprava je zajištěna žárovým zinkováním. ZHODNOCENÍ NÁVRHU Č.3: Konstrukce je uložena na železobetonových nosných sloupech majících vysokou únosnost v tlaku. Toto uložení nám zajistí vysokou bezpečnost a stabilitu realizované konstrukce. Stabilita a tuhost je podpořena úhlopříčným ztužením celé konstrukce L profily. Z hlediska bezpečnosti se toto řešení jeví jako vhodné. Nosníky konstrukce jsou rozděleny na více části, to usnadní manipulaci při výrobě, dopravě a montáži. Jednotlivé části konstrukce jsou k sobě připojeny přírubovými spoji. Realizace přírubových spojů nám prodraží a prodlouží výrobu. Na druhou stranu nám umožní bezproblémovou montáž bez nutnosti svařování na stavbě. 5.3 Vyhodnocení a výběr optimální varianty Porovnáním kladů a záporů navrhovaných variant, které by bylo možno realizovat byla vybrána varianta č.3. 5.4 27
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ V této kapitole bude rozebráno konstrukční řešení celé základnové stanice. V kapitole č. 5 je u zvolené varianty již zhruba vyřešena geometrie roznášecí konstrukce pod kontejner, nejsou však navrhnuty jednotlivé profily nosníků a spojení jednotlivých části konstrukce. Prvním úkolem je tedy vypracování celkového návrhu stanice a poté podrobnější rozbor konkrétních částí stanice a příslušných konstrukcí. 6.1 Vypracování celkového návrhu stanice Na obr.13 je zobrazen návrh uspořádání celé GSM stanice. Na roznášecí konstrukci (poz.1) je uložen technologický kontejner. Na ocelový plášť technologického kontejneru jsou zvenčí kotveny čtyři trubkové stožáry (poz.3) o celkové výšce 9 m. Obr. 13 Sestava základnové stanice Technologický kontejner je vybrán z katalogové nabídky standardních technologických kontejnerů sloužících pro uskladnění technologického vybavení GSM stanic. Pro toto řešení byl zvolen technologický kontejner RAN N/6 EURO mající parametry : Vnější rozměry: 3,1x2,5x2,9 m (délka x šířka x výška) Vnitřní rozměry: 2,8x2,1x2,5 m (délka x šířka x výška) Trubkové stožáry přichycené na vnější plášť kontejneru jsou ze dvou částí: Spodní část: TR 127x8, délka 3 000 mm Horní část: TR 108x8, délka 6 000 mm 28
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obě části jsou spojeny přírubou. Takovéto složení stožárů se při takovémto řešení běžně využívá a konstrukce stožárů není nijak složitá, není teda zapotřebí dalších rozborů. Detailněji je třeba navrhnou samotnou roznášecí konstrukci pod technologický kontejner. 6.2 Roznášecí rám pod kontejner Sestava celého návrhu roznášecí konstrukce je zobrazena na obr.14. V následných podkapitolách jsou rozebrány detaily celé konstrukce včetně návrhu profilů pro následný staticky výpočet celé konstrukce. 6.2 Obr. 14 Sestava roznášecího rámu 6.2.1 Stojiny Nosná stojina roznášecí konstrukce je na obr.14 označena pozicí č.1. Detailně je zobrazena na obr.15. Stojina je realizována trubkou (poz.1) o průřezu Ø152x10 a délce 1 100 mm. Na tuto trubku jsou oboustranně navařeny plechové profily o rozměrech 340x340 mm a tloušťce 20 mm. Tyto nám tvoří příruby, první (poz.2) bude umístěna nad nosný železobetonový sloup a kotvena čtyřmi chemickými kotvami HILTI HIT- HY 70 do betonové stopní desky. Druhá příruba (poz.3), spojuje stojinu s ostatními prvky roznášecí konstrukce. Spojení je provedeno osmi šrouby dle ČSN 73 2601. Příruby jsou v místě navaření na trubku vyztuženy žebry (poz.4) o tloušťce 8 mm. 6.2.1 29
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 15 Stojina Obr. 16 Hlavní nosník 30
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6.2.2 Hlavní nosníky Hlavní nosník spojuje navzájem vždy dvě stojiny, na obr.14 je označen pozicí č.2. Tyto nosníky přenášejí veškeré zatížení od technologického vybavení a anténního systému do stojin (na obr.14 pod pozicí č.1) konstrukce. Detail hlavního nosníku je zobrazen na obr.16. Nosník se sestává ze tří částí, toto rozdělení je výhodné z hlediska manipulace při výrobě a montáži. Rozdělní na tři části je výhodné z hlediska ohybového momentu který je namáhá nosník. Maximální ohybový moment se nachází v půli nosníku a je mimo přírubové spojení (poz.4) nosníků. Parametry nosníku: Délka: 7 490 mm Profil nosníku: 2x U220 svařené do krabice (poz.1) Nosník je na obou koncích opatřen přírubou (detail B, obr.16), detail přírubového spoje je zobrazen na obr.17. 6.2.2 Obr. 17 Příruba - detail B Příruba (poz.2) má rozměry 340x340 mm a tloušťku 20 mm. Příruba je v místě navaření na nosník (poz.1) vyztužena žebry (poz.3) tloušťky 8 mm. Tato příruba nám spojuje hlavní nosník se stojinou. Hlavní nosník je navíc opatřen přírubami (detail A, obr.16) sloužící pro napojení vedlejších nosníků (poz.3 obr.14). Detail tohoto napojení je zobrazen na obr.18. Tato příruba je tvořena plechem (obr.18, poz.4) o rozměrech 340x340 mm a tloušťce 20 mm. Ta je navařena na část nosníku dle obr.18 31
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 18 Příruba - detail A 6.2.3 Vedlejší nosníky Vedlejší nosníky (obr. 14, poz.3) nám příčně propojují nosníky hlavní a přenášejí do nich zatížení od technologického kontejneru. Detail vedlejšího nosníku je zobrazen na obr.19. Obr. 19 Vedlejší nosník Parametry nosníku: Délka: 5 290 mm Profil nosníku: 2x U200 svařené do krabice (poz.1) 32
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Nosník sestává se tří částí které jsou vzájemně spojeny přírubami (poz.3). Konec tohoto nosníku je vždy opatřen přírubou (poz.2), která slouží pro napojení na hlavní nosník. Příruby mají rozměry 340x340 mm a tloušťku 20 mm. Nosník má krajích navařeny prvky (poz.4) sloužící pro napojení usazovacích nosníků (obr.14, poz.4). 6.2.4 Usazovací nosníky Usazovací nosníky (obr. 14, poz.4) jsou kolmé na vedlejší nosníky a vzájemně je propojují a zvyšují tuhost celé konstrukce. Detail usazovacího nosníku ze zobrazen na obr.20. 6.2.4 Obr. 20 Usazovací nosník Parametry nosníku: Délka: 2 500 mm Profil nosníku: I200 (poz.1) Usazovací nosník je na obou koncích opatřen navařenou přírubou (poz.2), která slouží pro napojení na vedlejší nosníky (obr.14, poz.3). Na boční straně nosníku je navařena zarážka (poz.3) z profilu U100, která přesahuje horní hranu nosníku o 100mm. Tato zarážka zabezpečuje technologický kontejner, který je na tyto nosníky usazen proti případnému pohybu. 6.2.5 Vyztužení konstrukce Cela konstrukce je úhlopříčně ztužena L 60x60x6 profily. Toto vyztužení zabraňuje konstrukci pohybu a kmitání v bočním směru a zvyšuje tuhost samotné konstrukce. Na obr. 16 je zelenou barvou vyznačeno vyztužení celé roznášecí konstrukce. 6.2.5 33
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 21 Znázornění vyztužení konstrukce 6.3 Statický posudek nosné konstrukce Návrh nosné konstrukce vychází z požadavků operátora s přihlédnutím k místním podmínkám lokality. Posouzení nosných konstrukcí se provádí v souladu s platnými normami s tím, že musí být spolehlivě zajištěno, že konstrukce vyhoví z hlediska mechanické odolnosti a stability včetně kriterií na deformace. 6.3.1 Zatížení Zatížení nosných konstrukcí se určuje podle ČSN 73 00 35 zatížení stavebních konstrukcí. Jedná se o zatížení: Stálá - tíha nosných konstrukcí a trvalých součástí objektu - síly předpětí kotevních lan Nahodilá - užitná - klimatická (vítr, námraza, zatížení teplotními změnami) S přihlédnutím ke specifickým podmínkám provozu na těchto konstrukcích je nutno též do zatížení zavést i zatížení rázem, které může vzniknout při pádu montážní obsluhy. Toto zatížení se přenáší do bezpečnostních kotevních ok. Podle NV č. 362/2005 Sb. Je nutné uvažovat minimálně se zatížením 10kN 6.3.2 Přetvoření Přetvoření, neboli deformace konstrukce se posuzuje dle dvou kritérií: a) Celkový posun konstrukce, který je stanovený ČSN b) Pootočení, které je stanovené dle použitého zařízení. 34
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Výše uvedené veličiny se kontrolují v místech maximálních hodnot a zároveň v místech uchycení antén. 6.3.3 Schéma konstrukce Statický výpočet řeší posudek roznášecí ocelové konstrukce pro technologický kontejner o rozměrech 3,1x2,5x3,1 m (délka x šířka x výška) umístěný na střeše objektu základní školy. Podkladem pro zpracování výpočtu je návrh umístění ocelové konstrukce a kontejneru. Roznášecí ocelová konstrukce pod kontejnerem bude ukotvena přes střešní panely do nosných sloupů železobetonového skeletu objektu. Schéma konstrukce se základními rozměry je na obr.22. 6.3.3 Obr. 22 Schéma výpočtového modelu Výpočty vnitřních sil, napětí a deformací jsou provedeny programem Nexis32. 6.3.4 Strojový výpočet 1) Vstupní hodnoty: 6.3.4 Zatížení stálé (ZS1,ZS2): Vlastní hmotnost generuje výpočtový program - součinitel zatížení γ f = 1,1 Hmotnost technologického kontejneru se stožáry: 2 400 kg = 24,0 kn Hmotnost zařízení technologického kontejneru: 1 500 kg = 15,0 kn 35
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Hmotnost umístěných stožárů: Celková hmotnost: 1 200 kg = 12,0 kn 5 100 kg = 51,0 kn Užitné zatížení na plošinu (ZS3): Rovnoměrné užitné zatížení: q = 1,5 kn/m 2 Zatížení sněhem (ZS4): Sněhová oblast: Základní tíha sněhu s o 1,0 kn/m 2 Součinitel zatížení sněhem γ f 1,5 II OK pro kontejner Rozměry šířka 3,100 m hloubka 2,500 m zatěžovací šířka 2,500 m Tvarový součinitel µ s 0,8 Normové zatížení sněhem s n 1,00 kn/m Zatížení větrem (ZS5,ZS6): Větrová oblast: IV Normové zatížení větrem w o 0.55 kn/m 2 Součinitel zatížení větrem γ f 1.3 Typ terénu A OK pro kontejner směr x y Rozměry výška 3,100 3,100 m šířka 3,100 3,100 m hloubka 2,500 2,500 m Tvarový součinitel C x 1,4 1,4 Maximální výška nad terénem h v 15,00 15,00 m Součinitel výšky κ 1,111 1,111 Normové zatížení větrem na kontejner w n 2,65 2,65 kn/m Momentové zatížení větrem na kontejner M w 4,11 4,11 knm/m Vzdálenost nosníků OK 2,99 2,45 m Zatížení nosníků OK větrem q w 1,37 1,68 kn/m 2) Protokol o výpočtu konstrukce programem NEXIS 32: Základní data: Typ konstrukce : Obecný XYZ Počet uzlů : 24 Počet prutů : 38 Počet maker 1D: 17 Počet linií : 0 Počet 2D maker : 0 Počet průřezů : 5 Počet stavů : 5 Počet materiálů: 1 36
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Materiál: Jméno S 235 Pevnost v tahu 360.00 MPa Mez kluzu 235.00 MPa Modul E 210000.00 MPa Poissonův souč. 0.30 Měrná hmotnost 0.00 kg/mm^3 Roztažnost 1.2e-005 mm/mm.k Výpis materiálu: čís. Jméno jednotková hmotnost kg/mm délka mm 1 B152.4/10 34.78 4600.00 159.97 2 2 U box (U220) 58.72 14300.00 839.67 3 I200 26.22 5980.00 156.79 4 L60/6<180> 5.42 27069.00 146.83 5 2 U box (U200) 50.55 12000.00 606.65 Celková hmotnost konstrukce : 1909.91 kg (generováno výpočtovým programem) Podpory: podpora uzel typ 1 21 XYZ 2 22 XYZ 3 23 XYZ 4 24 XYZ Zatěžovací stavy: Stav Jméno souč. Popis 1 Vlastní váha OK 1.10 Vlastní váha 2 Stálé kontejner 1.20 Stálé 3 Sníh 1.40 Nahodilé - Sníh 4 Vítr x 1.20 Nahodilé - Vítr Výběr. 5 Vítr y 1.20 Nahodilé - Vítr Výběr. Kombinace: Kombi Norma Stav souč. 1 ČSN - únosnost 1 Vlastní váha OK 1.00 2 Stálé kontejner 1.00 3 Sníh 1.00 4 Vítr x 1.00 5 Vítr y 1.00 2 ČSN - použitelnost 1 Vlastní váha OK 1.00 2 Stálé kontejner 1.00 3 Sníh 1.00 4 Vítr x 1.00 5 Vítr y 1.00 Deformace na prutech: Průřez : 2-2 U box prut kombi dx ux uy uz [mm] [mm] [mm] [mm] 8 5 1495.0 0.0 0.0-9.5 3 6 2990.0-0.1-0.0-7.2 8 6 2990.0-0.1 0.0-7.2 Reakce v podporách: podpora uzel kombi Rx [kn] Ry [kn] Rz [kn] 4 24 6 7.8-17.9 23.3 2 22 6-7.8-17.9 23.3 1 21 5-7.4 18.8 23.6 2 22 5-7.4-18.8 23.6 váha kg 37
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Vnitřní síly na prutech. Globální extrém připoj nosníků na stojky: prut pr.č. kombi dx [mm] N [kn] Vy [kn] Vz [kn] Mx [knm] My [knm] Mz [knm] 6 2 5 0.0-18.8 7.4 23.2 8.5-21.6-0.0 5 2 6 300.0-17.9 7.8-22.8 9.0-20.6 0.0 10 2 6 300.0-17.9-7.8-22.8-9.0-20.6-0.0 10 2 5 300.0-18.8-7.4-23.2-8.5-21.6-0.0 3) Posudek prutů podle ČSN 731401: Průřez : 1 TR152x10 Makro :14 Prut :35 L=1.150mm Pr. : 1 - B152.4/10 třída 1, posouzen jako třída 3 řez=1150.000mm kombi únos.=5 fy=235.0mpa Posudek únosnosti N kn Vy kn Vz kn Mx knm My knm Mz knm Návrh -23.2 18.8 7.4 0.0 8.5 21.6 Limit 905.3 332.7 332.7 0.0 30.0 30.2 souč. 0.03 0.06 0.02 0.00 0.28 0.72 Napětí : : sig=-163.7mpa 153.2MPa tau=8.8mpa souč.=0.80 Posudek stability souč. Tlak : chi=0.87 Nsd=23.2 Nbrd=791.4 0.03 Ohyb z-z : chi=1.00 Msd=21.6 Mbrd=30.2 0.72 Tlak + ohyb : miy=-0.94 miz=-0.41 milt=-0.06 - vzpěr: chi=0.92 ky=1.02 kz=1.01 sig=-165.9mpa 0.81 - klopení: chiy=0.92 ky=1.02 klt=1.00 sig=-164.8mpa 0.81 Maximální jednotkový posudek = 0.81 - průřez vyhovuje. Průřez : 2 2xU box (U220) Makro :1 Prut :4 L=1.780mm Pr. : 2-2 U box (U220) třída 3 řez=0.000mm kombi únos.=6 fy=235.0mpa Posudek únosnosti N kn Vy kn Vz kn Mx knm My knm Mz knm Návrh -9.0-1.1-21.4 9.0 25.3-0.4 Limit 1551.6 445.4 440.7 0.0 101.8 76.1 souč. 0.01 0.00 0.05 0.00 0.25 0.00 Napětí : : sig=-52.9mpa 50.6MPa tau=22.5mpa souč.=0.27 Posudek stability souč. Tlak : chi=0.89 Nsd=9.0 Nbrd=1384.6 0.01 Ohyb y-y : chi=1.00 Msd=25.3 Mbrd=101.8 0.25 Tlak + ohyb : miy=0.17 miz=-0.36 milt=-0.09 - vzpěr: chi=0.89 ky=1.00 kz=1.00 sig=-53.0mpa 0.26 - klopení: chiz=1.00 klt=1.00 kz=1.00 sig=-52.9mpa 0.26 Maximální jednotkový posudek = 0.27 - průřez vyhovuje. Průřez : 3 - I200 Makro :6 Prut :22 L=1.495mm Pr. : 3 - I200 třída 1 řez=0.000mm kombi únos.=5 fy=235.0mpa Posudek únosnosti N kn Vy kn Vz kn Mx knm My knm Mz knm Návrh -8.3-0.0-0.1-0.0 15.4 0.0 Limit 682.5 266.6 159.3-50.7 8.9 souč. 0.01 0.00 0.00-0.30 0.00 38
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Posudek stability souč. Tlak : chi=0.80 Nsd=8.3 Nbrd=547.1 0.02 Ohyb y-y : chi=0.90 Msd=15.4 Mbrd=45.7 0.34 Tlak + ohyb : miy=-0.31 miz=0.90 milt=-0.04 - vzpěr: chi=0.80 ky=1.00 kz=0.99 0.32 - klopení: chiz=0.91 klt=1.00 kz=0.99 0.35 Maximální jednotkový posudek = 0.35 - průřez vyhovuje. Průřez : 4 - L60x60x6 Makro :13 Prut :34 L=2.514mm Pr. : 4 - L60/6<180> třída 1, posouzen jako třída 3 řez=0.000mm kombi únos.=6 fy=235.0mpa Posudek únosnosti N kn Vy kn Vz kn Mx knm My knm Mz knm Návrh -12.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Limit 141.2 25.0 25.0 0.0 1.7 0.8 souč. 0.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Napětí : : sig=-18.3mpa 0.0MPa tau=0.0mpa souč.=0.09 Posudek stability souč. Tlak : chi=0.15 Nsd=12.6 Nbrd=21.9 0.58 Ohyb y-y : chi=1.00 Msd=0.0 Mbrd=1.7 0.00 Tlak + ohyb : miy=0.90 miz=0.90 milt=0.71 - vzpěr: chi=0.15 ky=0.84 kz=0.55 sig=-118.2mpa 0.58 - klopení: chiz=0.15 klt=0.64 kz=0.55 sig=-118.2mpa 0.58 Maximální jednotkový posudek = 0.58 - průřez vyhovuje. Průřez : 5 2xU box (U200) Makro :3 Prut :12 L=1.225mm Pr. : 5-2 U box (U200) třída 3 řez=1225.000mm kombi únos.=6 fy=235.0mpa Posudek únosnosti N kn Vy kn Vz kn Mx knm My knm Mz knm Návrh -8.2-0.3 0.1-0.0 28.6-0.2 Limit 1334.2 384.0 378.1 0.0 79.6 61.2 souč. 0.01 0.00 0.00 0.00 0.36 0.00 Napětí : : sig=-75.4mpa 72.9MPa tau=0.3mpa souč.=0.37 Posudek stability souč. Tlak : chi=0.98 Nsd=8.2 Nbrd=1301.7 0.01 Ohyb y-y : chi=1.00 Msd=28.6 Mbrd=79.6 0.36 Tlak + ohyb : miy=-0.48 miz=0.19 milt=-0.12 - vzpěr: chi=0.98 ky=1.00 kz=1.00 sig=-75.7mpa 0.37 - klopení: chiz=1.00 klt=1.00 kz=1.00 sig=-75.5mpa 0.37 Maximální jednotkový posudek = 0.37 - průřez vyhovuje. 4) Posouzení průhybu nosníku pod technologií - průřez 2-2U220: u max = 9,5 mm < u lim = 7 150/400 = 17,9 mm - vyhoví 5) Závěr výpočtu: Z výše uvedených výsledků statického výpočtu vyplývá, že navržená ocelová konstrukce vyhoví pro zatížení technologickým zařízením dle statického schéma na obr.16. 39
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6.4 Přístup na základnovou stanici GSM Součástí řešení jsou i ocelové konstrukce zajištující přístup na samotnou střechu objektu, přístup do technologického kontejneru a k anténnímu systému. 6.4.1 Přístup na střechu budovy Přístup na samotnou střechu objektu na níž se nachází základnová stanice GSM bude realizována pomocí dvou žebříků. První stávající žebřík umožňuje výstup na střechu vstupní hala ve výšce 4 m. Z této úrovně poté bude umožněn za pomoci nově instalovaného žebříku přístup na střechu budovy ve výšce 8,3 m nad okolním terénem. Žebřík musí být navržen v souladu s ČSN 74 3282 Ocelové žebříky. 6.4.1 Přístup do technologického kontentu Do technologického kontejneru bude přístup za pomocí schodů přichycených k roznášecí konstrukci pod kontejner. Schody musí splňovat bezpečnostní požadavky a musí být vybaveny zábradlím o minimální výšce 1 100 mm. Maximální výškový rozdíl mezi jednotlivými schodnicemi by neměl přesáhnout 300 mm. 6.4.2 Přístup k anténnímu systému Přístup k anténám bude umožněn ze střechy kontejneru za pomoci stupadel instalovaných na trubkové stožáry. Minimální šířka stupadel je 300 mm nebo 150 mm na každé straně stožáru. Vzdálenost stupadel nesmí být menší než 250 mm a vetší než 330 mm. Přístup na střechu kontejneru bude za pomocí žebříku, který je součástí technologického kontejneru. [2] 6.5 Technologické vybavení stanice GSM Tato podkapitola se týká technologického vybavení základnové stanice GSM. Toto vybavení představuje elektronická zařízení nutná k provozu stanice. 6.5.1 Anténní systém Anténní systém této základnové stanice je tvořen čtyřmi dual-bandovými anténami GSM 900/1 800. Dual-bandová GSM anténa je schopna vysílat na dvou frekvencích a to 900 MHz a 1 800 MHz. Anténa je katalogovou položkou firmy Kathrein, která antény vyrábí a dodává. Anténa s parametry je zobrazena na obr.23. Jedná se o typ Kathrein 742 264 o rozměrech 1 316x262x139 mm (výška x šířka x hloubka). [4] 40
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 23 Schéma výpočtového modelu [3] 6.5.2 Technologický kontejner a jeho vybavení Obr. 24 Technologický kontejner [4] 41
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Technologický kontejner slouží k uskladnění elektronického vybavení, které řídí antény a umožňuje anténám přenos signálu do okolí. Na obr.24 je zobrazeno katalogové schéma zvoleného kontejneru. Jedná se o technologický kontejner N/6 EURO o vnějších rozměrech 3 100 x 2 448 x 2 932 mm a vnitřních rozměrech 2 800 x 2 144 x 2 500 mm (délka x šířka x výška). Na obr. 25 je zobrazen vnitřní půdorys kontejneru s rozmístěním technologického vybavení. Toto rozmístění se nazývá floor-plan. Obr. 25 Floor-plan Vybavení tohoto technologického kontejneru se sestává z: Technologických skříní - GSM 900 MHz - GSM 1 800 MHz - FDD 2 100 MHz (rezervní technologická skříň) Zásuvných modulů pro MW antény Zdroje Záložního zdroje Klimatizační jednotky Takto osazená základnová stanice je ihned po kolaudačním odsouhlasení schopna vysílat a plnit svou plánovanou funkci. 42
ZÁVĚR 7 ZÁVĚR Předložená bakalářská práce pojednává o problematice výstavby základnových stanic GSM. Proč je právě výstavba těchto stanic tolik důležitá? Odpověď je jednoduchá. Dnešní populace a průmysl vyžaduje snadnou komunikaci ale především rychlý přenos informací. Společnosti zabývající se touto problematikou, se ve snaze pokrýt tyto požadavky neustále angažují ve vývoji nových technologií. Nová technologie nalezne uplatnění na nově vybudované telekomunikační stanici. Proto je výstavba nových telekomunikačních stanic tolik důležitá a jejich počet se neustále zvyšuje. Snahou této práce bylo přiblížit důležitou část této problematiky a to je návrh ocelových konstrukcí a jejich výrobní dokumentace. Během mého čtyřletého působení ve firmě činné ve výstavbě těchto telekomunikačních stanic jsem došel ke zjištění, že každá ze stanic je svým způsobem specifická. Vstupní podmínky pro projektování jsou téměř vždy odlišné a tomu je třeba se přizpůsobit. Text této práce a přiložená výrobní dokumentace může sloužit studentům popř. začínajícím projektantům jako pomůcka při řešení podobného problému. Výrobní dokumentace přiložená k této práci je provedena v souladu s běžně užívanými normami a bezpečnostními požadavky. Konstrukce je navržena tak aby její výroba byla snadná a manipulace s jednotlivými prvky konstrukce byla během montáže co nejsnazší. Bezproblémová montáž je nejdůležitějším bodem této problematiky a bez hodnotné projektové dokumentace není možná. Tato telekomunikační stanice najde uplatnění po mnoho následujících let. Z hlediska prostorových kapacit pro uskladnění technologického zařízení jsou zde rezervy, které bude možno využít později a to bez větších zásahů do skladby stanice. Ocelová konstrukce je navržena s vědomím, že zatížení konstrukce bude s postupnou instalací modernějšího zařízení neustále narůstat. Pro tyto situace je zde uvažováno opět s dostatečnými rezervami. Z ekonomického hlediska je výhodné s těmito rezervami při návrhu počítat. 43
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] Stavební standard pro výstavbu základnových stanic TMCZ. Praha : T-Mobile, 2009. 65 s. [2] ČSN 74 3282 - OCELOVÉ ŽEBŘÍKY. Praha : Český normalizační institut, 1990. 32 s. [3] Katalog antén KATHREIN. Praha : KATHREIN, 2009. 314 s. [4] Technologický kontejner RAN N/6 - EURO. Veselá : RAN spol. s.r.o., 2005. 7 s. 44
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK GSM - Globální Systém pro Mobilní komunikaci TDD - Time Division Duplex (systém využívající časově dělený duplex) FDD - Frequency Division Duplexing MW - MicroWave (Mikrovlnná anténa) 45
SEZNAM OBRÁZKŮ 10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Model trubkového stožáru s výložníky na sedlové střeše... 14 Obr. 2 Realizace stožáru (Motorest Rohlenka)... 14 Obr. 3 Výstavba příhradového stožáru v obci Ráječko... 15 Obr. 4 Konzola s technologickou skříní a servisní plošinou... 16 Obr. 5 Konstrukce pod technologický kontejner... 17 Obr. 6 Roznášecí rám pod technologickou místnost... 17 Obr. 7 Přístupová trasa na střeše budovy... 18 Obr. 8 Komínový ochoz s anténním systémem.... 19 Obr. 9 Budova základní školy... 23 Obr. 10 Plánované umístění stanice na střeše budovy... 24 Obr. 11 Roznášecí konstrukce - varianta č.1... 25 Obr. 12 Roznášecí konstrukce - varianta č.2... 26 Obr. 13 Sestava základnové stanice... 28 Obr. 14 Sestava roznášecího rámu... 29 Obr. 15 Stojina... 30 Obr. 16 Hlavní nosník... 30 Obr. 17 Příruba - detail B... 31 Obr. 18 Příruba - detail A... 32 Obr. 19 Vedlejší nosník... 32 Obr. 20 Usazovací nosník... 33 Obr. 21 Znázornění vyztužení konstrukce... 34 Obr. 22 Schéma výpočtového modelu... 35 Obr. 23 Schéma výpočtového modelu [3]... 41 Obr. 24 Technologický kontejner [4]... 41 Obr. 25 Floor-plan... 42 46
SAMOSTATNÉ PŘILOHY 11 SAMOSTATNÉ PŘÍLOHY 1 VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE 47