Conception technique de tours à trois pieds pour les déploiements 5G multi-opérateurs

-Introduction
La transition vers la 5G exige une infrastructure robuste capable de prendre en charge des fréquences plus élevées, des antennes MIMO massives et le partage multi-opérateurs. Parmi les différents modèles de pylônes, les pylônes en acier à trois pieds se sont imposés comme le choix privilégié pour leur résistance, leur stabilité et leur évolutivité exceptionnelles. Cet article examine les aspects techniques de conception qui rendent ces pylônes idéaux pour les déploiements 5G multi-opérateurs, en mettant l'accent sur la capacité de charge, l'adaptabilité structurelle et la pérennité.

1. Pourquoi des tours à 3 pieds pour la 5G ?

La géométrie triangulaire des tours à trois pieds assure une stabilité et une portance optimales. Pour les déploiements 5G, où le poids des antennes et la charge due au vent augmentent considérablement, cette conception offre :

1. Résistance supérieure aux moments de renversement : Les bases triangulaires répartissent uniformément les contraintes mécaniques.

2. Adaptabilité aux charges lourdes : Capable de prendre en charge les équipements de plusieurs opérateurs sans compromis structurel.

3. Facilité d'installation et d'entretien : Les conceptions modulaires simplifient l’assemblage et les mises à niveau.

2. Considérations clés en matière de conception technique

2.1 Analyse de la capacité de charge

Les déploiements 5G nécessitent des antennes plus lourdes (par exemple, des unités MIMO massives), davantage d'équipements et des charges de vent plus importantes. La tour doit être conçue pour supporter :

• Charge morte : Poids de la tour elle-même, des antennes, des lignes de transmission et des plates-formes.

• Charge utile : Poids du personnel de maintenance et des outils.

• Charges environnementales :

  1. Charge du vent : la variable la plus importante. Calculée selon des normes telles que TIA-222-G ou EN 1993-3-1, en tenant compte de la vitesse du vent, de la surface de l'antenne et de la hauteur du pylône.

  2. Charge de glace : critique dans les climats froids ; l’accumulation de glace sur les antennes et les tours augmente le poids et la traînée du vent.

--Exemple de calcul de charge :
Une tour à trois pieds de 30 mètres dans une région côtière (vitesse du vent 50 m/s) avec six antennes MIMO massives 5G par opérateur pourrait devoir prendre en charge :

1. Charge de l'antenne : ~600 kg

2. Charge du vent : ~15 kN

3. Charge de glace : ~200 kg (le cas échéant)

2.2 Spécifications de conception structurelle

1. Sélection des matériaux : Acier à haute résistance (par exemple, Q345 ou ASTM A572) avec une limite d'élasticité minimale de 345 MPa.

2. Protection contre la corrosion : galvanisation à chaud selon ASTM A123 pour une longévité dans les environnements difficiles.

3. Connexions : Assemblages boulonnés pour faciliter le montage et les modifications futures.

4. Fondation : Fondations en béton armé conçues pour résister aux forces de soulèvement et de renversement.

2.3 Configuration multi-opérateurs

Pour accueillir plusieurs opérateurs, la tour doit accueillir :

• Positions de montage de l'antenne : Plusieurs plateformes à différentes hauteurs pour éviter les interférences.

• Gestion des câbles : Des voies dédiées aux fibres et aux lignes électriques pour éviter l'encombrement et assurer la sécurité.

• Répartition du poids : Les charges asymétriques doivent être prises en compte dans la conception structurelle.

3. Défis de conception spécifiques à la 5G

• Antennes MIMO massives : Ces unités sont plus grandes et plus lourdes que les générations précédentes. Une seule unité MIMO massive peut peser entre 20 et 30 kg, et les tours peuvent en accueillir des dizaines.

• Dynamique de la charge du vent : La plus grande surface des antennes 5G augmente la charge du vent, nécessitant des tours et des fondations plus solides.

• Interférence de fréquence : Les antennes doivent être espacées pour éviter les interférences, ce qui influence la hauteur de la tour et la conception de la plate-forme.

4. Étude de cas : Déploiement d'une tour 5G multi-opérateurs

Présentation du projet : Une tour à 3 pieds de 35 mètres en zone urbaine pour héberger trois opérateurs mobiles.

• Exigences de charge :

  1. Chaque opérateur : six antennes MIMO massives, deux antennes paraboliques à micro-ondes et des unités radio distantes.

  2. Poids total de l'équipement : ~2 000 kg.

  3. Charge du vent : 20 kN (basée sur les données de vitesse du vent locales).

• Adaptations de conception :

  1. Contreventement supplémentaire à des altitudes plus élevées pour gérer les charges asymétriques.

  2. Plateformes personnalisées avec positions de montage dédiées pour chaque opérateur.

  3. Fondation conçue pour une capacité de levage de 40 tonnes.

5. Normes et conformité

• Normes internationales :

  1. TIA-222-G : Normes structurelles pour les structures de support d'antennes.

  2. EN 1993-3-1 : Norme européenne de conception des tours et des mâts.

• Normes sismiques et cycloniques : Codes spécifiques à la région (par exemple, ISO 3010 pour la conception sismique).

6. Pérenniser la conception

• Adaptabilité à la 6G : Les tours doivent être conçues pour accueillir des antennes encore plus lourdes et plus grandes.

• Intégration IoT : Prise en charge des capteurs (par exemple, surveillance de l'état structurel) pour permettre la maintenance prédictive.

• Durabilité: Utilisation d’acier recyclé et conceptions qui minimisent l’utilisation de matériaux sans compromettre la résistance.

Conclusion

La tour d'angle en acier à trois pieds est une solution techniquement solide pour les déploiements 5G multi-opérateurs. Sa conception allie efficacement capacité de charge, intégrité structurelle et adaptabilité, ce qui la rend idéale pour répondre aux exigences élevées des réseaux modernes. En adhérant aux normes internationales et en misant sur la pérennité, les opérateurs de réseaux peuvent garantir la viabilité de leur infrastructure pour les décennies à venir.

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