Universitatea: „Transilvania” din Braşov Facultatea: „Ştiinţa şi ...

Universitatea: „Transilvania” din Braşov Facultatea: „Ştiinţa şi Ingineria Materialelor” Catedra: „Ingineria Materialelor şi Sudură”

Ing. Robert-Cristian ROŞCA

- Rezumat -

CERCETĂRI PRIVIND ÎMBUNĂTĂŢIREA TEHNOLOGIILOR DE MONTAJ

ŞI A PARAMETRILOR CONSTRUCTIVI AI ANTENELOR DE TELECOMUNICAŢII

RESEARCH ON IMPROVING TECHNOLOGIES OF ASSEMBLY AND

CONSTRUCTION PARAMETERS OF TELECOMMUNICATIONS ANTENNAS

Conducător ştiinţific Prof. Univ. Dr. Ing. Iacob Nicolae TRIF Braşov 2011 MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” din BRAŞOV

Braşov, B-dul Eroilor Nr. 29, 500036, Tel. 0040-268-413000, Fax 0040- 268-410525 RECTORAT

Către .................................................................................................. Vă aducem la cunoştinţă că în ziua de 21.10.2011, ora 13, în sala I16, Colina

Universităţii, Braşov, va avea loc susţinerea publică a tezei de doctorat intitulată

„CERCETĂRI PRIVIND ÎMBUNĂTĂŢIREA TEHNOLOGIILOR DE MONTAJ

ŞI A PARAMETRILOR CONSTRUCTIVI AI ANTENELOR DE

TELECOMUNICAŢII”, elaborată de ing. Robert-Cristian ROŞCA în vederea

obţinerii titlului de doctor în domeniul fundamental „ŞTIINŢE INGINEREŞTI”,

domeniul „INGINERIE INDUSTRIALĂ”.

Componenţa COMISIEI DE DOCTORAT numită prin Ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 4734 din 01.09.2011

PREŞEDINTE 1. Prof. Univ. Dr. Ing. Mircea Horia ŢIEREAN Decan, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Universitatea Transilvania din Braşov CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC 2. Prof. Univ. Dr. Ing. Iacob Nicolae TRIF Universitatea Transilvania din Braşov REFERENŢI ŞTIINŢIFICI 3. Prof. Univ. Dr. Ing. Ion MARGHESCU Universitatea Politehnica din Bucureşti 4. Prof. Univ. Dr. Ing. Dănuţ MIHĂILESCU Universitatea Dunărea de Jos din Galaţi 5. Prof. Univ. Dr. Ing. Teodor Pisu MACHEDON Universitatea Transilvania din Braşov În acest scop vă trimitem alăturat rezumatul tezei de doctorat şi vă invităm să luaţi parte la susţinerea publică a tezei de doctorat

Cercetări privind îmbunătăţirea tehnologiilor de montaj şi a parametrilor constructivi ai antenelor de telecomunicaţii

Rezumat teza de doctorat – Robert-Cristian Roşca Pag. 1

CUPRINS

TEZĂ DE DOCTORAT Abrevieri

1. Obiectivele tezei şi fazele cercetărilor

2. Stadiul actual al tehnologiilor de montaj şi parametrii constructivi

2.1. Structura unei staţii de bază de emisie / recepţie

2.1.1. Tipuri de staţii de bază de emisie / recepţie pentru comunicaţiile mobile

2.1.2. Prezentarea reţelelor de comunicaţii mobile

2.2. Turnuri şi piloni în telecomunicaţii

2.2.1. Consideraţii generale

2.2.2. Construcţia turnurilor şi pilonilor pentru telecomunicaţii

2.2.3. Tipuri de turnuri cu zăbrele

2.2.4. Fazele de instalare a staţiei de bază de emisie / recepţie

2.2.5. Estetica în proiectarea stâlpilor şi turnurilor

2.2.6. Antene de comunicaţii mobile instalate pe imobile

2.3. Studiu comparativ între turnul din judeţul Tulcea şi turnul din judeţul Călăraşi -

Cercetări experimentale privind tehnologiile de montaj ale turnurilor metalice

2.3.1. Turn autoportant cu zăbrele asamblat prin sudare MAG cu transfer prin pulverizare

2.3.2. Turn autoportant cu zăbrele asamblat prin sudare manual electric cu electrozi

inveliţi

2.4. Concluzii

3. Cercetări tehnologice de fabricaţie şi montaj

3.1. Sudarea manuală cu electrod învelit a materialelor metalice

3.1.1. Descrierea procedeului manual electric cu electrod învelit. Generalităţi

3.1.2. Materiale de adaos

3.1.3. Materialul de bază



3.1.4. Defecte (tehnologice) de sudură

3.1.5. Control cu radiaţii penetrante gama

3.2. Procedeul de sudare MAG cu transfer prin pulverizare.

Contribuţii la stabilirea tehnologiei de sudare

3.3. Metode de verificare a îmbinărilor sudate

3.3.1. Control vizual

3.3.2. Lichide penetrante

3.4. Concluzii

4. Cercetări privind parametrii constructivi ai antenelor de telecomunicaţii

4.1. Enumerare, clasificare (vânt, seism, chiciură)

4.1.1. Proiectarea turnurilor şi stâlpilor

4.1.2. Comportarea turnurilor la acţiunea vântului

4.1.3. Comportarea turnurilor la seism

4.2. Consideraţii din punct de vedere a sistemelor de telecomunicaţii

4.2.1. Propagarea undelor electromagnetice

4.2.2. Canalul radio

4.2.3. Generarea undelor radio

4.2.4. Conceptul radio

4.2.5. Calea radio

4.3. Sisteme de reglare şi conectare

4.3.1. Sistemul de înclinare electrică de la distanţă (RET)

4.3.2. RET – Instrumente software. Aplicaţia de browser

4.3.3. RET – Managerul sistemului de antene

4.4. Protecţia contra fulgerului pentru electronicele montate pe stâlpul de telefonie

4.5. Concluzii

5. Cercetări experimentale şi îmbunătăţiri funcţionale a antenelor pentru

comunicaţii mobile

5.1. Rezultate ale cercetărilor privind procedeul de sudare - MAG cu

transfer prin pulverizare

5.1.1 Cercetări metalografice la îmbinări sudate - Rezultate experimentale



5.1.2. Analiza metalografică a îmbinărilor sudate în varianta sudare manuală cu

electrod învelit

5.1.3. Analiza metalografică a îmbinărilor sudate la varianta de sudare MAG

cu transfer prin pulverizare

5.1.4. Cercetări experimentale asupra proprietăţilor mecanice ale ţevilor sudate

5.2. Calculator pentru determinarea înălţimii antenei

5.2.1. Zona Fresnel

5.2.2. Calculator pentru determinarea înălţimii antenei în funcţie de zona Fresnel

5.3. Aspecte privind imbunătăţiri funcţionale

5.3.1. Alimentarea folosind turbine eoliene

5.4. Concluzii

6. Concluzii finale, contribuţii personale şi direcţii de viitor

7. Bibliografie



Abrevieri

A/C Air Conditioning Aer condiţionat

AC Alternating Current Curent alternativ

ASM Antenna System Manager Managerul sistemului de antene

BSC Base Station Controller Controlerul staţiei de bază

BSS Base Station Subsystem Subsistemul staţiilor de bază

BTS Base Transceiver Station Staţie de bază de emisie / recepţie

BTSE Base Transceiver Station Equipment Echipamentul staţiei de bază de emisie / recepţie

CCU Central Control Unit Unitatea de control centrală

CDMA Code Division Multiple Access Acces multiplu cu divizare în cod

DC Direct Current Curent continuu

DDF Digital Distribution Frame Cadrul de distribuţie a datelor

DXU Distribution Switch Unit Unitatea de comutaţie a distribuţiei

EACU External Alarm Connection Unit Unitate de conexiune alarme externe

GPRS General Packet Radio Service Serviciul radio de transfer de pachete de date

GSM Global System for Mobile Communications Sistem global pentru comunicaţiile mobile

IDM Internal Distribution Module Modulul de distribuţie intern

IASS International Association for Shell and Spatial Structures

Asociaţia Internaţională pentru Învelişuri şi Structuri Spaţiale

LAN Local Area Network Reţea locală

LoS Line of Sight Linia de vizibilitate

MAG Metal Active Gas Metal activ gaz

MMA Manual Metal Arc Manual cu electrod învelit

MS Mobile Station Staţia mobilă

MSC Mobile Switching Center Centrul de comutaţie a mobilelor

MSC-S Mobile Switching Centre Server Server centru de comutaţie a mobilelor

NMS Network Management System Sistemul de management al reţelei

OMC Operations and Maintenance Center Centrul de operare şi întreţinere

OSS Operation and Support System Sistemul de operare şi suport

PBC Power Battery Cabinet Cabinet pentru baterii electrice

PSU Power Supply Unit Unitatea de alimentare cu energie

RAN Radio Access Network Reţeaua de acces radio

RBS Radio Base Station Staţie de bază radio

RCU Remote Control Unit Unitate de control de la distanţă

RET Remote Electrical Tilt Înclinare electrică de la distanţă

RF Radio Frequency Frecvenţă radio

RNC Radio Network Controller Controler de reţea radio

Rx Receiver Receptor

TGBT Tableau Général Basse Tension Tabelul general pentru tensiune joasă

TMR Transmission Must Run Cabinet pentru transmisiuni

TRAU Transcoder and Rate Adaptation Unit Unitate de transcodare şi adaptare a ratei

TRx Transceiver Transmiţător / receptor

Tx Transmitter Transmiţător

UE User Equipment Echipamentul utilizatorului

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

Sistem Universal de Telecomunicaţii Mobile

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access

Interoperabilitate mondială pentru acces microunde



1. Obiectivele tezei şi fazele cercetărilor

Obiectivul principal al tezei este studiul îmbunătăţirii construcţiei şi a tehnologiilor

de fabricaţie a antenelor de telecomunicaţii pentru realizarea staţiilor de bază de emisie /

recepţie destinate comunicaţiilor mobile, astfel încât sa fie asigurată stabilitatea

fiabilitatea construcţiei, autonomia alimentării cu energie electrică, funcţionarea şi

realizarea ei în condiţii economice.

Capitolul 1, prezintă o scurtă introducere şi evidenţiază obiectivele propuse.

Capitolul 2, tratează tehnologiile şi parametrii constructivi, cu vizibilitate la stadiul

actual, studiind tipuri de staţii de bază de emisie / recepţie, modele constructive de turnuri

şi antene de telecomunicaţii. La studiul de caz sunt tratate comparativ două turnuri de

telecomunicaţii. Pentru calculul structural s-a utilizat metoda elementului finit.

Capitolul 3, prezintă cercetările tehnologice în domeniu. Direcţia de cercetare tinde

spre o analiză comparativă, între două procedee de sudare, cel clasic MMA (sudarea

manuală cu electrod învelit) şi MAG (metal activ gaz) cu transfer prin pulverizare,

procedeu de sudare mai eficient, fără stropi la sudare, care oferă utilizatorilor calea spre

competitivitate. Cercetările întreprinse aduc informaţii utile în ceea ce priveşte

modificarea proprietăţilor mecanice în îmbinările sudate, în funcţie de varianta de sudare.

Capitolul 4, prezintă cercetările privind parametrii constructivi ai antenelor de

telecomunicaţii şi propagarea undelor electromagnetice. Pentru industria de antene,

protecţia contra fulgerului a devenit tot mai necesară cu cât un număr ridicat de

echipamente electronice ultra sensibile la suprasarcini sunt montate pe turnuri. Sunt

recomandate soluţii de securitate şi protecţie a echipamentelor.

Capitolul 5, prezintă cercetările experimentale ale autorului privind procedeul de

sudare MAG cu transfer prin pulverizare şi îmbunătăţirile funcţionale. O tratare aparte în

acest capitol este metoda de calcul a înălţimii antenei de telecomunicaţii. Calculatorul

pentru zona Fresnel şi pentru determinarea înălţimiii antenei ajută în determinarea

acestora amplasării acestora dacă există o ,,linie de vizibilitate directă” între două puncte

distante, sau alternativ, cât de sus trebuie amplasată fiecare antenă pentru a evita un

obstacol. Calculatorul ia în considerare curbura Pământului şi efectele refracţiei în

atmosferă. Sunt prezentate relaţiile matematice care stau la baza acestui program.



Ca sursă de alimentare cu energie electrică a echipamentelor staţiei de bază de emisie /

recepţie, turbinele eoliene montate pe turnurile metalice cu zăbrele reprezintă o soluţie

viabilă. Acestea pot fi considerate ca surse suplimentare sau chiar sursa principală de

energie electrică pentru staţiile de bază de emisie / recepţie din zone dificile.

Capitolul 6, prezintă concluziile şi contribuţiile personale precum şi perspective noi de

cercetare.

Sunt remarcate următoarele contribuţii personale:

● Studiul tehnologiilor de montaj. S-a urmărit ca lucrările de construcţii-montaj să fie

realizate fără deficienţe, să se evite greşelile de orice fel, de orice natură. Pentru

reducerea la minim a imperfectiunilor structurale in fabricaţie şi montaj nivelul

imperfecţiunilor se limitează prin standarde de calitate si norme de toleranţe, iar in

proiectare efectul imperfecţiunilor se ia in considerare prin intermediul coeficienţilor de

siguranţă şi prin proceduri speciale de calcul.

● Studiu comparativ între două turnuri de telecomunicaţii a evidenţiat avantajele unei

tehnologii de fabricaţie şi montaj, în ceea ce priveşte:

– Greutatea redusă a construcţiei fiind executat din ţeavă este mult mai uşor decât cel

din profile, cu 20-30%;

– Rezistenţă şi comportare foarte bună la acţiuni seismice.

– Prinderea tronsoanelor prin şuruburi permite posibilitatea de modificare şi

reconstrucţie, o mare flexibilitate care permite adaptarea la nevoile utilizatorilor.

– Construcţia în întregime din ţeavă, are o rezistenţă minimă la vânt, în comparaţie

cu cel construit din profile.

– O contribuţie importantă este înlocuirea procedeului clasic de sudare manual cu

electrozi înveliţi cu sudarea prin procedeul MAG cu transfer prin pulverizare care asigură

soluţii tehnice şi economice avantajoase

– Controlul nedistructiv şi controlul distructiv efectuat în proporţie de 100% la

probele din experiment, iar la turnuri în proporţie de 30%, au scos în evidenţă deficienţe,

la sudarea manual cu electrod învelit. La sudarea MAG cu transfer prin pulverizare, nu s-

au constatat deficienţe.

● O contribuţie personală este studiul alimentarii cu energie electrică a

echipamentelor de telecomunicaţii, folosind turbine eoliene. Această soluţie este folosită



în special în zonele unde racordarea la reţeaua naţională de alimentare cu energie

electrică nu se poate face sau implică costuri mari;

● Un element de noutate în cadrul tezei este realizarea unui calculator care să

determine înălţimea antenei în funcţie de zona Fresnel dacă există o ,,linie de vizibilitate

directă” între două puncte distante, sau alternativ, cât de sus trebuie ridicată fiecare

antenă pentru a evita un obstacol.

Este tratată protecţia contra fulgerului pentru electronicele montate pe stâlpul pentru

antene. Determinarea nivelului de protecţie, necesită luarea în considerare a factorilor

care pot reduce probabilitatea descărcărilor electrice tip fulger şi a nivelului de protecţie.

2. Stadiul actual al tehnologiilor de montaj şi parametrii constructivi

2.1. Structura unei staţii de bază de emisie / recepţie

O staţie de bază de emisie-recepţie (BTS) sau locaţie radio de celule este un

echipament care facilitează comunicarea fără fir între echipamentul utilizatorului (UE) şi

o reţea. BTS realizează funcţia de emisie / recepţie a semnalelor. BTS mai este denumit

Nod B (în reţelele 3G) sau simplu, staţii de bază (BS). De obicei un BTS are câteva

transmiţătoare / receptoare (TRx-uri) care îi permit să folosească mai multe frecvenţe

diferite şi sectoare de celulă diferite.

Arhitectura generală:

◘ Cutia de protecţie;

◘ Stâlp / turn;

◘ Antena omnidirecţională sau sectorială;

◘ Mini-link cu antenă;

◘ Ghidurile de undă;

◘ Staţia radio de bază;

◘ Redresor;

◘ Cabinet de transmisiune;

◘ Pat de cabluri;

◘ Duplexoare;

◘ Cadrul de distribuţie a datelor (DDF). [15]



2.1.1. Tipuri de staţii de bază de emisie / recepţie pentru comunicaţiile mobile

În figura 2.1 sunt prezentate principalele elemente dintr-o staţie de bază de emisie /

recepţie pentru telecomunicaţii.

Componentele principale sunt: antenele care pot fi amplasate pe turn metalic din

zăbrele, stâlp sau pe suporturi amplasate pe imobile, staţia de bază radio (RBS), PBC

cabinetul pentru baterii electrice (PBC), cabinetul pentru transmisiuni (TMR), unitatea de

conexiune alarme externe (EACU), aer condiţionat (A/C).

Fig. 2.1. Staţie de bază de emisie / recepţie pentru comunicaţiile mobile

2.1.2. Prezentarea reţelelor de comunicaţii mobile

Comunicaţia între staţia mobilă şi reţeaua de comunicaţii mobile se realizează prin

canale radio. Puterea limitată de emisie a staţiei mobile impune împărţirea ariei de

acoperire în celule radio (fig 2.2).

Fig. 2.2 Celule radio

PBC TMR

EACU

A/C

Radiolink la/dinspre BSC/RNC

Patul de cabluri

60 cm

Interfata aer

Cabluri de alimentare

EACU RBS

Antena



Tipuri de celule radio: macro-celulă (rază de acoperire 1 - 35 Km), micro-celulă (rază

de acoperire 100 m - 1 Km), pico-celulă (rază de acoperire 10 - 100 m), nano-celulă (rază

de acoperire 1 - 10 m).

În fiecare celulă se montateză una sau mai multe staţii de bază care acoperă, din punct

de vedere radio, teritoriul respectiv.

Antenele folosite pot fi:

− Omnidirecţionale (cu acoperire în toate direcţiile). Se plasează în centrul celulelor care

teoretic au formele unor hexagoane.

− Sectoriale cu:

● Şase sectoare pe celulă şi şase antene, fiecare având o rază de acţiune de 60

● Trei sectoare pe celulă cu unghiul de acoperire de 120

Legăturile dintre BTS pot fi făcute în diverse configuraţii (fig. 2.3). [45]

Fig. 2.3. Tipuri de configuraţii BTSE – BSC

2.2. Turnuri şi piloni în telecomunicaţii

2.2.1. Consideraţii generale

În categoria construcţiilor în formă de turn şi piloni intră: turnurile pentru

radio şi televiziune, pilonii pentru radio, farurile, unele turle înalte, coşurile de fum,

stâlpii liniilor de transport de energie electrică şi altele.

Turnurile şi pilonii sunt construiţi cu zăbrele sau au forma unei suprafeţe

cilindrice pline, alcătuită din tablă subţire. Secţiunea transversală poate fi pătrată,

triunghiulară sau rotundă. Raportul dintre înălţimea construcţiei şi dimensiunile



transversale este foarte mare. În secţiune verticală ramurile construcţiei pot fi

verticale, uşor înclinate sau cu oarecare curbură, secţiunea verticală lărgindu-se spre

bază.

2.2.2. Construcţia turnurilor şi pilonilor pentru telecomunicaţii

Turnurile pentru susţinerea antenelor de telecomunicaţii se fac cu secţiune pătrată sau

triunghiulară, deci cu patru sau trei ramuri legate cu zăbrele; în elevaţie turnul prezintă o

lărgire la bază, rezultată dintr-o înclinare constantă a ramurilor sau din aşezarea nodurilor

pe o curbă. Zăbrelele folosite la turnuri (fig. 2.4) sunt cu diagonale încrucişate, cu bare

suplimentare la încrucişarea diagonalelor şi eventual cu montanţi pe linia nodurilor sau în

sistem rombic cu bare suplimentare; se urmăreşte reducerea lungimilor de flambaj.

Barele turnurilor se fac din corniere, ţevi şi, la turnuri mari, se alcătuiesc din elemente

compuse în H, dublu T şi chiar tubulare (fig. 2.5). Turnurile cu barele din ţevi sunt mai

uşoare decît cele din corniere cu 20-30%. Grosimile elementelor nu vor fi mai mici decât

6 mm.

Fig. 2.4. Sisteme de zăbrele Fig. 2.5. Secţiunile ramurilor turnurilor

2.2.3. Tipuri de turnuri cu zăbrele

În figurile 2.6 – 2.9 sunt prezentate diverse tipuri de turnuri pentru telecomunicaţii.

Turnurile au fost proiectate pentru înălţimi între 8 şi 30m. Diverse înălţimi pot fi

obţinute prin combinaţie de piloni scurţi de 2m, 3m, 4m şi 5m. Turnurile de 10m pot fi

oricând înălţate până la 23m. Materialul complet galvanizat asigură stabilitate şi

durabilitate. Se poate obţine o utilizare sporită a antenelor.



Fig. 2.6. Turn, 10 metri, 2 operatori de Fig 2.7. Turn, 20 metri cu antene reţea, atât GSM cât şi UMTS omnidirecţionale

Fig. 2.8. Turn, 23 metri, cu 3 sectoare Fig. 2.9. Turn, 26 metri, ridicat temporar

Turnurile din figurile de mai sus sunt construcţii metalice cu zăbrele, asamblate prin

module. Ele se diferenţiază prin secţiune şi amplasarea antenelor.

Structura modulară a turnurilor permite demontarea şi remontarea acestora cu

uşurinţă. Turnurile permit realizarea de îmbunătăţiri şi împărţire între mai mulţi operatori

de telefonie mobilă a staţiei de bază de emisie / recepţie. [47]



2.2.4. Fazele de instalare a staţiei de bază de emisie / recepţie

Am studiat construcţia unui pilon de antenă cu înălţimea totală de 25m, cu un

container pentru utilizare temporară la un parc de maşini.

Instalaţiile pot fi uşor demontate şi reconstruite în locaţii noi (inclusiv fundaţia).

Schema din fig. 2.10 prezintă etapele necesare pentru realizarea unei staţii de bază de

emisie / recepţie.

Fig. 2.10. Etapele necesare pană la exploatarea staţiei de bază de emisie / recepţie

În timp ce înălţimea medie a noilor stâlpi şi turnuri, cel puţin în Europa scade,

extinderea rapidă a radiourilor locale şi comerciale şi a canalelor TV combinat cu

explozia numărului de telefoane celulare cere din ce în ce mai mulţi stâlpi şi turnuri.

Acest lucru a dus deja mai multă atenţie şi grijă din partea companiilor de

telecomunicaţii către o abordare estetică din aranjamentul si proiectarea de noi structuri

de suport a antenelor. Aceasta este o nouă provocare a proiectanţilor şi astăzi proiectarea

noilor stâlpi sau turnuri implică adesea o cooperare strânsă între arhitecţi şi ingineri în

timp ce în trecut inginerii / fabricanţii concepeau complet proiectul.



2.2.5. Estetica în proiectarea stâlpilor şi turnurilor

Există câteva exemple de concepţii noi a structurilor care suportă antene (fig. 2.11,

2.12) unde elementele estetice joacă un rol dominant în proiectare şi în viitor aceasta va fi

în mod sigur o parte a fazei de proiectare. [23]

Fig. 2.11. Turn estetic pentru Fig. 2.12. Înălţarea turnului comunicaţii mobile

În proiectarea turnurilor, din punct de vedere a metodelor constructive trebuie ţinut

cont de greutatea proprie, presiunea datorată rafalelor de vânt şi încărcarea la gheaţă

pentru turnul echipat cu antene de telecomunicaţii, design-ul turnului, rapiditatea

instalării, uşurinţa de montare şi demontare, capacitatea de alungire sau scurtare prin

intermediul modulelor componente.

2.2.6. Antene de comunicaţii mobile instalate pe imobile

Multe din antenele de telecomunicaţii sunt situate în oraşe pe blocuri de locuit sau

clădiri de birouri.

În fig. 2.13 se prezintă planul de împământare pentru antenele amplasate pe terasa

unui bloc de locuinţe P+17 din Şos. Pantelimon nr. 229, bl. 69T, Bucureşti.



Fig. 2.13. Plan împământare – Izometrie

Structura metalică. Containerul de protecţie se prezintă sub forma unei construcţii

modulare, alcătuit din 22 panouri tip sandwich montate pe un cadru metalic (structura de

rezistenţă), monobloc, de înalta rezistenţă.

Structura de rezistenţă este compusă din: secţiunea de bază, realizată din două

grinzi şi două lonjeroane, iar în interiorul cadrului obţinut se găsesc montate profile U, ce

asigură baza podelei.

Sistemul de climatizare este format ditr-un sistem redundant cu unităţi de aer

condiţionat care este comandată de un termostat setat la 27°C, peste acest prag sistemul

de ventilaţie întrând în funcţiune.



Sistemul de încalzire este format dintr-un convector de 1000W, clasa II de izolaţie

electrică, comandat de un termostat reglat la 10°C.

Sistemul de semnalizare temperatura înaltă, este format dintr-un termostat,

reglabil în plaja 10˚C ÷ 60˚C reglat la 35˚C, plasat la 1700 mm faţă de podea.

Sistemul de semnalizare defecte de alimentare cu energie electrică este transmisă

la cofretul DDF de către R-modul montat în interiorul TGBT.

2.3. Studiu comparativ de caz între turnul din judeţul Tulcea şi turnul din judeţul

Călăraşi - Cercetări experimentale privind tehnologiile de montaj ale turnurilor

metalice

În proiectarea şi realizarea turnurilor pentru comunicaţii mobile s-au avut în vedere

forţele orizontale produse de vânt asupra structurii turnului şi asupra antenelor, acţiunea

cutremurului.

2.3.1. Turn autoportant cu zăbrele asamblat prin sudare MAG cu transfer prin

pulverizare

În fig. 2.14 se prezintă un turn autoportant cu zăbrele cu înălţimea de 40 m, amplasat

în comuna Sarichioi, sat Visterna, jud. Tulcea.

Experimentul a fost realizat la construcţia unui turn metalic din ţeavă, cu secţiune

triunghiulară având înalţimea de 40 m, zona de vânt B, cu suprafaţa activă antene egală

cu 6,5m². Turnul este alcătuit din 8 tronsoane având fiecare înălţimea de 5m; primele 6

tronsoane de la bază au secţiune variabilă iar ultimele două au secţiune constantă. Toate

tronsoanele au zăbrelire cu traverse la mijlocul tronsonului şi diagonale ce leagă mijlocul

traverselor de capetele montanţilor.

În calcul încarcarea din antene de 6,5 m² s-a echivalat astfel:

− 3 antene radio tip Panou RF GSM (2060x562x274) la cota +38m baza antenei;

− 3 antene MWA Ø1,2 m la maxim +36 m axul antenei.

Calculul structural al turnului s-a făcut prin metoda elementelor finite, întrucât, din

punct de vedere al acţiunii vântului, conform SR EN 1991-1-4:2006, turnul a fost

încadrat în categoria C2, componenta fluctuantă a vântului s-a considerat împreună cu

componenta statică, aceasta fiind afectată cu coeficientul de rafală β.



Fig. 2.14. Turn autoportant cu zăbrele



Confecţionare şi montare structură metalică - pentru turnul cu înălţimea de 40 m şi

secţiune triunghiulară inclusiv accesoriile.

Pentru execuţie s-au folosit următoarele materiale:

- Ţevi trase fără sudură din oţel marca P235, SR EN 10216 şi P255, SR EN 10216 pentru

montanţi, diagonale şi traverse;

- Profile tip cornier cu aripi egale din S235, SR EN 10051 pentru elemente ale platformei;

- Profile U şi/sau cornier pentru suporţii de antenă;

- Table din S235, SR EN 10051 pentru flanşe, gusee, platforme de odihnă etc.;

- Toate îmbinările prin sudură s-au sudat prin procedeul de sudare MAG cu arc

pulverizant.

Determinarea forţelor din vânt

Având în vedere prevederile de mai sus ale normativului de vânt SR EN 1991-1-

4:2006, turnul de 40 m înalţime poate fi incadrat în categoria C2. [38]

Pentru această categorie, componentele statică şi fluctuantă ale vântului se iau în

considerare împreună.

Forţele aplicate construcţiilor pot fi luate în considerare şi prin rezultantele lor,

determinate pe ansamblul elementelor de construcţie sau prin raportarea la unitatea de

lungime a axei acestora. Intensitatea normată a rezultantei încarcarii forţelor

orizontale ntP se determină cu relaţia:

tvmedhtnt AghCCβP [kN] (2.1)

unde:

tC - coeficient aerodinamic al rezultantei;

tA - aria proiecţiei pe planul perpendicular direcţiei vântului a suprafeţei aferente

rezultantei considerate;

vg - presiunea dinamică de bază stabilizată la înalţimea de 10m deasupra terenului plat;

medh hC (2.2) - coeficientul de variaţie a presiunii dinamice de bază în raport cu

înalţimea deasupra terenului;

β - coeficient de rafală;

vg = 2(2m)v / 1630 (2.3)



(2m)v = 30 m/s (108 km/h) - conform SR EN 1991-1-4:2006 pentru zona C

vg = 0,55 kN/m²

Componenta statică

(β = 1)

h = 36 m - înalţimea de amplasare, de la nivelul terenului la axul antenei

Φ = 1,25 m - diametrul antenei; A = 1,2 m² - aria antenei

tC = 1,2

hC = (h/10) 0,22 >1 (amplasament tip I) (2.4)

hC = 1,49 >1

vg = 0,55 kN/m²

tvhtnt AgCCβP (2.5)

ntP = 1 ∙ 1,2 ∙ 1,49 ∙ 0,55 ∙ 1,2

ntP = 1,18 kN

Componenta fluctuantă

β = 1+µ( 0z ) ∙ β(ε) (2.6)

µ( 0z ) – factor de turbulenţă

z = 36 m µ( 0z ) = 0,5

β(ε) = [(0,475/ 0n ) ∙ 0,63ε +1−1,44 ∙ 0,76ε ]1/2 (2.7)

0n = 0,01 - fracţiunea din amortizarea critică;

ε = T ∙ 0v / 1200 = 0,55 ∙ 36,75 / 1200 = 0,01684 (2.8)

T = 0,55 sec

(2min)0v = 2mv ∙ 1/2

F)(γ =30 ∙ 1,51/2=36,75 (2.9)

β(ε) = 2,13

β = 1+0,5 ∙ 2,13 = 2,06

nP = β ∙ ntP = 2,06 ∙ 1,18 = 2,43 kN = 243 daN (2.10)



Calculul conform catalogului Andrews

Conform catalogului Andrews (Ia 200 km/h) pentru acest tip de antenă şi amplasament

rezultă:

Fa = 282 daN - forta axială maximă; Fs = 140daN - forta laterală;

MT = 83 daNcm - momentul de torsiune maxim

Încarcarea de calcul se adoptă Fa = 282 daN

MT = 83 daNcm

Antena radio RF

Pe baza celor prezentate mai sus

Fa = nP = 2,06 ∙ 1,2 ∙ 1,55 ∙ 0,55 ∙ 2 ∙ 0,56 daN (2.11)

Fa = 236daN – forţa axială maximă

Conform catalog Kathrein: Fa = 1100 N

Fs = 440 N

Fr = 1540 N

Turnul este echipat cu urmatoarele antene:

Radio frecvenţă RF: 3 buc. (2060 x 562 x 274) / ~40 m înalţime

Microunde MWA: 3 buc. / ~36 m înalţime / Φ 1,2 m

Rezultanta încărcărilor din vânt pe structură

tvhtnt AgCCβP (2.12) (coform SR EN 1991-1-4:2006) - valoare normată unde:

β = 1 + µ( 0z )∙β(ε) (2.13)

µ( 0z ) – factor de turbulenţă = 0,6

β(ε) - coeficient de amplificarea efectului fluctuaţiilor

β(ε) = [(0,475/ 0n ) ∙ 0,63ε +1−1,44 ∙ 0,76ε ]1/2 (2.14)

0n = 0,01 – fracţiunea din amortizarea critică;

ε = T ∙ 0v / 1200 = 0,55 ∙ 36,75 / 1200 = 0,01684 (2.15)

(2min)0v = 2mv ∙ 1/2

F)(γ =30 ∙ 1,51/2=36,75 (2.16)

β(ε) = 2,13

tsC = 1tfC ∙(1+η) (2.17)



tC = 1tfC ∙φ (2.18)

1tfC =0,8

φ=Σ iS /S - coeficient de umplere (2.19)

iS - suprapunerea proiecţiei elem. pe planul ei;

S - Suprapunerea formei calculată la gabaritul său exterior.

η = f ∙ (B/H, φ) (2.20)

B/H=1 (2.21)

Forţele din vânt se aplică pe noduri pe fiecare tronson, la jumatatea lungimii

tronsonului.

Rezultanta forţelor orizontale creşte odată cu inălţimea turnului.

Calculul seismic

Cu ajutorul modelului dinamic s-a efectuat mai întâi o analiză modală, obţinandu-se

valorile şi vectorii proprii pentru 20 moduri de vibraţie.

Perioada fundamentală a structurii, 1T = 0,55 sec, ceea ce dovedeşte că structura este

destul de rigidă (dimensionarea a fost condiţionată de forţele orizontale din vânt, masele

structurii fiind relativ mici).

2.3.2. Turn autoportant cu zăbrele asamblat prin sudare manual electric cu electrozi

inveliţi

În fig. 2.15 se prezintă un turn autoportant cu zăbrele cu înălţimea de 40 m, zona C,

amplasat în comuna Vasilaţi, jud. Calaraşi, cu 6,5 m² încarcare antene şi s-a realizat o

fundaţie de beton tip radier pentru pilonul de 40m înălţime.

Pe pilon s-au montat:

- Trei suporturi, tip H Ø60x3000 mm;

- Trei suporturi, Ø60x3000mm, 350 interax;

- Un suport Ø114x1500mm;

- S-a instalat platforma de lucru la antene radio, H=37m; o platformă de lucru antenă

FH, H=30m.



Fig. 2.15. Turn autoportant cu zăbrele de 40m, 6,5m², zona C



Date amplasament:

Conform cu noul standard în vigoare NP-082-2004 „Bazele proiectării structurilor în

construcţii, acţiunea vântului” tipul de amplasament este IV. Presiunea de referinţă a

vântului conform hărţii de zonare fig. A2, pag 62 din codul de proiectare menţionat, este

refg = 0,5 kPa/mp, iar viteza vântului mediată pe 1 minut v = 35m/s. Conform codului de

proiectare „Evaluarea acţiunii zăpezii asupra construcţiilor”, indicativ CR1-1-3-2005

valoarea caracteristică a încarcarii din zăpada pe sol k0,S =2 kN/m2.

Elementele construcţiei turnului au fost executate în atelier, urmând ca la staţia de bază

de emisie / recepţie să se execute numai lucrările de montaj.

2.4. Concluzii

Turnul nr. 1 din judeţul Tulcea este sudat MAG cu transfer prin pulverizare, un

procedeu mai eficient, de o calitate excepţională a materialului depus (conţinut minim de

hidrogen în sudură) şi soluţii tehnice şi economice mai avantajoase.

Fiind executat din ţeavă este mult mai uşor decât cel din profile, cu 20-30%. Greutatea

redusă a structurii metalice influenţează pozitiv terenul de amplasament prin soluţii de

fundaţie economice. Prinderea tronsoanelor prin şuruburi permite posibilitatea de

modificare şi reconstrucţie, o mare flexibilitate care permite adaptarea la nevoile

utilizatorilor. Turnul construit în întregime din ţeavă, are o rezistenţă minimă la vânt, în

comparaţie cu cel construit din profile. La verificarea sudurilor prin radiaţii gama pentru

sudurile cap la cap şi cu lichide penetrante sudurile de colţ, nu s-au constatat defecte.

Turnul nr. 2 din judeţul Călăraşi, este realizat din profile şi este mult mai greu

decât cel realizat din ţeavă. Sudarea s-a realizat manual electric cu electrozi înveliţi. La

controlul nedistructiv al sudurilor, s-au constatat pori, incluziuni de gaze şi incluziuni de

zgură. Sudurile au fost remediate prin polizare (excavare) şi scoaterea defectelor, după

care s-au încărcat cu sudură. Singurul mod de înlăturare a defectelor este finisarea

cusăturii după sudare, ceea ce înseamnă consum de timp şi costuri suplimentare.

Înainte de începerea analizelor şi proiectarea detaliată, este foarte important

pentru proiectant să stabilească cerinţele de bază pentru structura actuală. Aici

profesionalismul clientului cât şi a proiectantului şi a cooperării lor este importantă

pentru rezultat.



3. Cercetări tehnologice de fabricaţie şi montaj

Elaborarea unei tehnologii de sudare, înseamnă a determina valorile parametrilor

tehnologici de sudare, astfel încât să se obţină o structură sudată în condiţii de calitate,

precizie dimensională, productivitate ridicată şi cost de producţie minim.

Lucrarea de doctorat îşi propune să facă diferenţa între două procedee de sudare,

MMA şi MAG cu transfer prin pulverizare, procedeu de sudare mai eficient, fără stropi la

sudare care oferă utilizatorilor calea spre competitivitate.

În programul experimental am studiat fabricaţia prin procedeul de sudare MAG cu

transfer prin pulverizare, a unui turn metalic cu înălţimea de 40 m şi cu suprafaţa activă

antene egală cu 6,5m², construit în comuna Sarichioi, sat Visterna, jud. Tulcea.

Înainte de începerea execuţiei la turn, a îmbinărilor sudate prin procedeul MAG cu

transfer prin pulverizare, pentru documentare, în laborator, am efectuat încercări

mecanice şi metalografice, pe probe sudate, prin procedeul de sudare manual cu electrod

învelit (MMA) şi procedeul metal activ gaz (MAG) cu transfer prin pulverizare.

Sudarea este unul dintre cele mai importante procese de fabricaţie utilizate în

industrie. Ca urmare, teza îşi propune să realizeze o sistematizare a cercetărilor

teoretice şi experimentale actuale asupra unui procedeu de sudare cu o pondere în

continuă creştere la realizarea construcţiilor sudate, datorită pătrunderii mari la sudare,

a calităţii excepţionale a metalului depus (conţinut minim de hidrogen în sudură) cât şi

datorită productivităţii şi aplicabilităţii deosebit de favorabile şi să aducă contribuţii

teoretice şi experimentale pentru evaluarea aspectelor microstructurale, tensionale şi a

caracteristicilor mecanice. [12]

3.1. Sudarea manuală cu electrod învelit a materialelor metalice

Deşi este procedeul cel mai cunoscut şi aplicat la execuţia construcţiilor metalice,

prezintă o varietate de probleme: căldura generată produce cicluri termice, care pot

influenţa în mod semnificativ proprietăţile mecanice şi care fac ca metalul să se dilate

local şi drept urmare pot rezulta în timpul răcirii tensiuni semnificative.



3.1.1. Descrierea procedeului manual electric cu electrod învelit. Generalităţi.

Sudarea cu arc electric este un procedeu de sudare prin topire, care se realizează pe

seama căldurii dezvoltate în arcul electric.

Arcul electric este amorsat între electrodul învelit, constituit dintr-o vergea metalică şi

piesa de sudat. Căldura arcului topeşte vârful electrodului şi metalul de bază, formând

baia de sudare protejată de stratul de zgură provenit din topirea învelişului.

La sudarea manuală cu electrod învelit (fig. 3.1), atât deplasarea în lungul electrodului

cu viteza de avans Va, pentru menţinerea constantă a lungimii arcului electric, deplasarea

de-a lungul rostului cu viteza de sudare VS, precum şi miscarea de pendular se execută

manual.

Fig. 3.1. Sudare manual electric cu electrod învelit

Principalii parametrii care caracterizează procesul de sudare sunt: curentul de sudare -

IS(A), tensiunea de sudare - US(V), viteza de sudare - VS (m/min), viteza de avans – Va

(m/min). [41]

3.1.2. Materiale de adaos

Ca materiale de adaos s-au folosit electrozi din grupa I (supertit, superbaz).

Tabelul 3.1

electrodului [mm] Diametru ţeavă (marca)

Strat de rădăcină

Strat de umplere Str. rădăcină Str. umplere

Ø 168,3 x 8 (P235; SR EN 10216)

Supertit fin Superbaz 2,5 3,25

Ø 168,3 x 6 (P235; SR EN 10216)


Ø 114 x 6 (P255; SR EN 10216)


Ø 114 x 4 (P255; SR EN 10216)




Ø 89 x 4 (P255; SR EN 10216)


Ø 76 x 4 (P255; SR EN 10216)


Ø 60 x 4 (P255; SR EN 10216)


Înainte de utilizare electrozii de sudură au fost uscaţi în cuptoare electrice la

temperatura de 300º C timp de 2 ore. Electrozii de sudură umezi şi în timpul lucrului sau

neutilizaţi pâna la sfârşitul zilei de lucru trebuie reuscaţi.

3.1.3. Materialul de bază

Ţeava folosită este din oţel carbon, P235, SR EN 10216 şi P255, SR EN 10216.

Oţelurile SR EN 10216 şi P255, SR EN 10216 fac parte din grupa oţelurilor pentru ţevi şi

conducte, conform STAS 8183-80.

3.1.4. Defecte (tehnologice) de sudură

În urma procesului de sudare MMA îmbinarea sudată este expusă la o varietate de

defecte metalurgice şi de proces, cum sunt: fisurarea, porii şi lipsa de topire, care pot

conduce la deteriorarea prematură a construcţiei în exploatare. Parametrii tehnologici şi

în special, parametrii tehnologici primari (intensitatea curentului, tensiunea arcului, viteza

de sudare, energia liniară), determină geometria cusăturii sudate. Nealegerea corectă şi

nerespectarea acestora duce la defecte de natură geometrică ale îmbinării. Unul dintre

defectele majore sunt fisurile. Ele se datoresc fragilizării zonei influenţate termic sau

fenomenelor tenso – termice ale cordonului îmbinării sudate. Fisurile trebuie

eliminate, în condiţiile în care sunt la valori mai mari decât cele admisibile, prin operaţii

greoaie de prelucrări mecanice şi apoi cordonul trebuie resudat. [37]

În figurile 3.2 - 3.8 sunt prezentate defectele de sudare. Probele sunt făcute în

laboaratoarele S.C. SAEM Energomontaj S.A.



Fig. 3.2. Amprente de electrod, datorită unui arc electric difuz.

Cauze: contactul accidental al electrodului cu

suprafaţa tablei, depărtat de sudură. Aceasta are

de obicei ca rezultat mici puncte tari dedesubtul

suprafeţei care pot conţine fisuri şi care trebuie

astfel să fie evitate.

Fig. 3.3. Stropi

Cauze: Condiţiile de sudare incorecte, cum ar

fi un curent de sudare prea mare şi/sau

consumabilele alterate. Stropii de metal topit

sunt aruncati şi se lipesc de materialul de bază

departe de sudură.

Fig. 3.4. Incluziuni liniare

Radiografia arată două linii de zgură în zona

rădăcinii sudurii. Cauze: Îndepărtarea

incompletă a zgurii din suduri, adesea asociate

cu prezenţa eroziunii interioare sau a

suprafeţelelor neregulate



Fig. 3.5. Incluziuni izolate.

Cauze: În mod normal sunt cauzate de prezenţa zgurei şi/sau a ruginei de pe suprafeţele

pregătite pentru sudare sau de electrozii crăpaţi sau degradaţi, de exemplu printr-o uscare

prea rapidă.

Fig. 3.6. Lipsa fuziunii la rădăcină

Cauze: Condiţiile necorespunzătoare de sudare, cum ar fi curentul prea slab şi/sau

pregătirea incorectă a rostului de sudare (şanfrenului), de exemplu o suprafaţă a rădăcinii

prea mare, fig. 3.14.

Fig. 3.7. Fisuri



Fisurile, denivelările şi găurile în suprafaţa liberă a cordonului se datoresc ruginii

marginilor componentelor, umezelii învelişului, petelor de ulei sau vopsea sau răcirii prea

rapide a materialului depus.

Fig. 3.8. Porozitatea suprafeţei.

Cauze: Contaminarea excesivă de la unsoare, umiditate sau conditiile atmosferice,

ocazional cauzat de sulful în exces din consumabile sau materialul de bază.

3.1.5. Control cu radiaţii penetrante gama.

Îmbinările sudate la ţeavă au fost verificate prin control nedistructiv cu radiaţii

penetrante. S-au folosit instalaţii de control cu raze gama, cu surse de Ir192.

Am folosit ecrane intensificatoare din Pb cu grosimi între 0,02 – 0,2 mm şi

dimensiuni de 240 x 100 mm, iar filtrele din Pb cu grosimi de 1 mm.

Am utilizat ICI (indicatori de calitate), conform SR EN 462-1;2;3;4-1996.

Am utilizat simboluri de identificare şi marcare din Pb, conform SR EN 444-1996;

densitatea de înnegrire minimă a radiografiilor nu a fost mai mică de 2, măsurată pe

imaginea îmbinării sudate.

S-au utilizat filme radiografice cu ecrane intensificatoare din Pb aşezate în casete.

3.2. Procedeul de sudare MAG cu transfer prin pulverizare. Contribuţii la stabilirea

tehnologiei de sudare

Lucrarea de doctorat îşi propune să studieze posibilitatea folosirii unui procedeu de

sudare sigur şi eficient, care să înbunătăţească calitatea îmbinărilor sudate. Acesta este

procedeul de sudare MAG cu transfer prin pulverizare”.



În comparaţie cu procedeul de sudare manuală cu electrod învelit MMA este cu mult

mai eficient procedeul de sudare MAG cu transfer prin pulverizare.

Lucrarea abordează particularităţile procesului de sudare, care prin încercări

experimentale, s-a demonstrat că este unul dintre cele mai sigure procedee de îmbinare a

materialelor, caracterizându-se în principal printr-o bună reproductibilitate a rezultatelor,

asigură suprafeţe curate şi soluţii tehnice şi economice avantajoase. Sudarea fără

împroşcare de stropi măreşte eficienţa, productivitatea şi calitatea.

Procedeul se caracterizează printr-o pătrundere mai bună a sudurii, avantaj care poate

fi folosit la formarea stratului de rădăcină, la micşorarea volumului rostului sau la

creşterea vitezei de sudare. Arcul de sudură este mai gâtuit şi mai scurt decât cel folosit

de obicei. Acest lucru se manifestă prin faptul că tensiunea arcului scade vizibil cu 2 până

3 V, iar intensitatea curentului este cu circa 20 A mai mare decât valorile folosite în mod

uzual. Un arc aşa de scurt şi care să aibă o putere suficient de mare, însoţit de proprietăţi

bune la sudare, a putut fi folosit numai după apariţia pe scară largă a surselor de curent

pentru sudare cu invertoare şi după apariţia posibilităţii de transmitre digitală a datelor

către sursa de curent. Pentru protecţia cusăturii se folosesc amestecuri de gaze, o variantă

tipică fiind argonul cu un adaos de 8% bioxid de carbon. [4]

3.3. Metode de verificare a îmbinărilor sudate

Verificarea calităţii îmbinărilor sudate s-a făcut prin examinări nedistructive (vizual,

lichide penetrante şi gama) şi examinări distructive (încercări mecanice şi metalografice),

pe probele 108x4,0 - P255, SR EN 10216 şi 168,3x8,0 - P235, SR EN 10216, sudate

în varianta sudare manuală cu electrod învelit (ME) şi sudare în mediu protector de gaz

(MAG cu transfer prin pulverizare).

Verificarea calitaţii îmbinărilor sudate la probele studiate, precum şi la construcţia

turnului, (îmbinările cap la cap şi de colţ), cuprinde urmatoarele examinări şi încercări:

1. Examinarea cu metode de control nedistructiv: vizual, lichide penetrante şi

radiaţii gama;

2. Incercari distructive: mecanice si metalografice.



3.3.1. Control vizual

Examinarea cusaturii sudate s-a executat, în procent de 100%.

Controlul vizual s-a executat înainte de sudare şi după sudare.

- S-a verificat forma, suprafaţa rostului, precum şi poziţionarea şi alinierea pieselor ce se

sudează;

- După sudare s-a examinat cordonul de sudură şi de o parte şi de alta a îmbinării pe o

suprafaţă adiacentă cusăturii sudate de 200 mm.

- Nivelul de acceptare al defectelor de suprafaţă s-a făcut conform reglementărilor ISO

5817 şi SR EN 970.

La îmbinările sudate manual electric la proba de 108x4,0 - P255, SR EN 10216, s-a depistat

un por. La sudarea în mediu protector de gaz nu s-au constatat defecte. [41]

3.3.2. Lichide penetrante

S-au verificat şanfrenele de sudură şi îmbinările sudate după primul şi ultimul strat de

sudură.

S-a urmărit detectarea discontinuităţilor deschise la suprafaţa materialului de examinat

(de exemplu: fisuri, lipsă de topire, suprapuneri, pori, exfolieri etc.).

La una din probele de 108x4,0 - P255, SR EN 10216, sudată ME, s-a constatat un por de

3 mm.

3.4. Concluzii

Din studiul celor două procedee de sudare, manual electric cu electrozi înveliţi şi

MAG cu transfer prin pulverizare, s-a ajuns la următoarele concluzii:

Procedeul de sudare manual electric cu electrozi înveliţi are o serie de dezavantaje de

natură economică şi a productivităţii. Astfel factorul operator este foarte redus, mai mic

de 25%, iar gradul de utilizare al materialului de adaos este din cele mai reduse ,

cifrându-se la mai puţin de 65%. Factorul operator redus şi gradul de utilizare al

materialului de adaos mic se datorează necesităţii schimbării frecvente a electrozilor.

În acestă lucrare am studiat posibilitatea folosirii unui procedeu de sudare mai eficient,

pentru un turn metalic, care s-a realizat în judeţul Tulcea, prin procedeul de sudare MAG

cu transfer prin pulverizare care să înbunătăţească calitatea îmbinărilor sudate. Lucrarea



abordează particularităţile procesului de sudare, care prin încercări experimentale, s-a

demonstrat că este unul dintre cele mai sigure procedee de îmbinare a materialelor,

caracterizându-se în principal printr-o bună reproductibilitate a rezultatelor, asigură

suprafeţe curate şi soluţii tehnice şi economice avantajoase. Sudarea fără împroşcare de

stropi măreşte eficienţa, productivitatea şi calitatea.

Principalele avantaje ale acestui procedeu de sudare MAG cu transfer prin

pulverizare faţă de sudarea manuală cu electrod învelit sunt:

– productivitate mare;

– control bun al căldurii introduse în sudură;

– consumabile relativ ieftine;

– lipsa zgurei;

– eliminarea pierderilor prin schimbarea electrozilor.

– nu se formează crestături;

– adâncimea de pătrundere este mai mare;

– viteza de sudare este mai mare;

– în metalul de bază se introduce mai puţină căldură;

– supraîncălzire mai mică şi o deformare mai redusă a piesei.

4. Cercetări privind parametrii constructivi ai antenelor de telecomunicaţii

4.1. Enumerare, clasificare (vânt, seism, chiciură)

Turnurile şi stâlpii de susţinere suportă încărcări verticale şi orizontale, date de

greutatea antenelor pe care le susţin, de greutatealor proprie şi de forţele rezultate din

vant. În regiunile seismice suportă şi acţiunile cutremurului.

Complexiatatea sistemului structural, încărcările predominante a stâlpilor sunt

încărcările naturale ca vântul şi gheaţa, încărcări care afectează de asemenea comportatea

structurală. Încărcarea vântului este o încărcare dinamică şi structurile subţiri sunt

sensibile la partea dinamică în vânt. Gheaţa de pe un turn sau stâlp datorită greutăţii va

schimba comportamentul dinamic, de asemenea poate creşte semnificativ presiunea

vântului la un turn cu zăbrele sau stâlp.



4.1.1. Proiectarea turnurilor şi stâlpilor

Proiectarea turnurilor şi stâlpilor este în mod normal integrat cu analizele, iar

proiectarea optimă necesită adesea o serie de interacţiuni, între ceea ce poate fi numit

proiectare şi analize. Primul pas este alegerea modelului general al structurii

corespunzătoare şi această alegere este influenţată de un număr de factori care în unele

cazuri pot intra şi în conflict.

Deoarece încărcarea principală a turnurilor şi stâlpilor este aproape întotdeauna cea

dată de vânt, este important să se calculeze rezistenţa la vânt a structurii, inclusiv

componente auxiliare precum scări şi platforme, elementele de înălţime, fiderii şi

cablurile asociate cât mai precis posibil. Este de asemenea important să se minimizeze

rezistenţa la vânt a structurii.

4.1.2. Comportarea turnurilor la acţiunea vântului

Acţiunea vântului se manifestă prin forţe exterioare distribuite, orientate în mod

preponderent, normal la suprafaţa expusă, dar având şi componente tangenţiale,

importante în special pentru elemente de suprafaţă mare.

Forţele aplicate de vânt sunt variabile în timp. Din punct de vedere al efectului asupra

construcţiilor, acţiunea vântului se consideră ca sumă a două componente, statică şi

fluctuantă. Acţiunea statică a vântului conform standardului SR EN 1991-1-4:2006

corespunde vitezei mediate pe un interval de timp de referinţă de două minute.

Pentru determinarea efectelor vântului, se consideră că direcţia curentului de aer este,

de regulă, orizontală. În cazurile în care panta terenului depăşeşte 30% pe o distanţă de

minimum 100m în jurul construcţiei, se consideră că direcţia vântului este paralelă cu

suprafaţa terenului. În raport cu construcţia, vântul se consideră că se poate exercita din

orice direcţie.

Conform SR EN 1991-1-4:2006, în vederea determinării efectelor fluctuante ale

vântului, în funcţie de sensibilitatea la acţiunea vântului, se consideră trei categorii de

construcţii C1, C2 şi C3. Având în vedere prevederile normativului de vânt, turnul pentru

comunicaţii mobile poate fi încadrat în categoria C2. [38]



4.1.3. Comportarea turnurilor la seism

În proiectarea convenţională a costrucţiilor metalice înalte cum sunt turnurile de

telecomunicaţii un nivel acceptabil de performanţă al construcţiei în timpul unei mişcări

seismice constă în capacitatea structurii de rezistenţă de a absorbi şi disipa energie într-o

manieră cât mai stabilă şi pentru cât mai multe cicluri de solicitare.

Filozofia actuală a proiectării constructiilor de turnuri metalice este bazată pe

acceptarea apariţiilor zonelor plastice (în cazul barelor a articulaţiilor plastice) dar prin

proiectare se se urmăreşte căutarea celor mai bune soluţii, astfel încât să se evite

prăbuşirea structurii.

Articulaţiile plastice contribuie la disiparea energiei induse de seism.

4.2. Consideraţii din punct de vedere a sistemelor de telecomunicaţii 4.2.1. Propagarea undelor electromagnetice

Undele radio sunt oscilaţii electromagnetice transmise de o antenă emiţătoare. În

drumul lor de la emiţător către receptor, câmpurile electrice şi magnetice sunt

perpendiculare între ele şi de asemenea pe direcţia de propagare.

Proprietăţile propagării sunt diferite de la o gamă de frecvenţe la alta, în sensul ca ele

suferă o atenuare diferită în banda 3Hz – 3000GHz. [16]

4.2.2. Canalul radio

O staţie mobilă comunică cu staţia de bază printr-un canal radio, care este o cale de

transmisie bidirecţională. Fiecare canal radio are doua frecvenţe distincte: una pentru

downlink (staţia de bază - BTS către staţia mobilă - MS) şi alta pentru uplink (MS către

BTS). În acest fel, se crează o cale de comunicaţie duplex (comunicaţie simultană în

ambele direcţii). [15]

Banda de frecvenţe disponibilă este prezentată în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Spectrul de frecvenţă

GSM 900 GSM 1800 GSM 1900 UMTS

Uplink (Mhz) 890 - 915 1710 - 1785 1850 - 1910 1920 - 1980

Downlink (Mhz) 935 - 960 1805 - 1880 1930 - 1990 2110 - 2170



4.2.3. Generarea undelor radio

Undele electromagnetice sunt generate de dispozitive special proiectate care oscilează

pe lungimile de unda dorite iar pentru trimiterea lor în spaţiu sunt folosite antene de

transmitere (emisie).

Fiecare antenă are un model unic de radiaţie a câmpului electromagnetic. Antenele

folosite în GSM sunt antene directive care au câstig (puterea efectiv radiată în spaţiu este

mai mare decât cea de la intrare).

Un model care poate fi folosit ca o referinţă a câştigului pentru antenele reale este

dipolul Este un conductor drept tăiat la o lungime din lungimea de unda electrică

şi alimentat cu frecvenţa radio la mijlocul conductorului. Principiilede planificare a

celulelor GSM folosesc modelul de radiaţie în plan tridimensional a antenei izotropice ca

o sferă iar pentru dipoli modelul este de forma unei duble sfere.

Pentru un dipol şi o antenă isotropică cu aceeaşi putere de intrare, vom constata că

energia este concentrată în anumite direcţii de dipol. Câştigul unei antene directive

(practice) este cel mai mare pe direcţia lui de propagare. În GSM se folosesc de regulă

numai antene directive. [13]

4.2.4. Conceptul radio

Pentru transmiterea informaţiilor între abonat şi reteaua de telefonie mobilă se

foloseşte un canal radio. Oricine a călătorit cu maşina în timp ce asculta o emisiune radio,

a observat cum calitatea recepţiei se schimbă în timp (treceri prin tunel sau între două

dealuri, etc.). Acest efect este numit „umbrire” sau fading pe termen lung care reprezintă

unul din lucrurile cu care avem de-a face în lumea comunicaţiilor radio.

Datorită obstacolelor naturale, precum şi datorită construcţiilor şi înalţimii relativ mici

la care se află MS, antena BTS şi antena MS sunt rareori în vizibilitate directă, cu alte

cuvinte, rareori, există o cale de propagare directă (LoS).

Un astfel de canal BTS – MS cunoaşte în afară propagării în spaţiul liber (propagare

directă) mai multe căi de propagare (odată cu deplasarea mobilului), aceste căi fiind

rezultatul fenomenelor de reflexie, difracţie sau împrăştiere pe care le suferă undele radio.

Pierderile pe calea de transmisie apar când semnalul recepţionat devine din ce în ce

mai slab datorită creşterii distanţei între staţia mobilă şi staţia de bază, chiar dacă nu



există obstacole între antene. Pentru un spaţiu fără obstacole şi o antenă dată densitatea

de putere receptionată este invers proportională cu pătratul distanţei, d, între antenele Tx

şi Rx. Puterea recepţionată este deasemenea invers proporţională cu pătratul frecvenţei

transmise. Astfel, pierderea Ls este definită astfel:

Ls ~ d²f² (4.1)

unde d este distanţa între cele doua antene iar f este frecvenţa de lucru. [14]

4.2.5. Calea radio

O cale radio este distanţa geografică dintre un transmiţător şi receptorul corespunzător

pe care se propagă semnalele electromanetice. Una sau mai multe căi radio conectate în

tandem formează un circuit de radio-relee sau o legătură de radio-relee. Staţiile radio

(staţiile de radio-relee) dintre două staţii terminale sunt numite staţii repetoare (fig. 4.1).

Fig. 4.1. Legătura radio între două staţii terminale cu staţii repetoare

Transmisia cu radio-releu este o bună alternativă de transport pentru aplicaţii care

variază de la aria de acoperire a zonelor rurale, zone slab populate din ţările în curs de

dezvoltare care au infractructuri ineficiente până la ţările industrializate, bine dezvoltate,

care necesită extinderea rapidă a reţelelor lor de telecomunicaţii. Cele mai multe legături

radio comerciale folosite în mod curent sunt în gama de frecvenţe 2-50 GHz.

Legăturile cu radio-relee sunt recomandate la terenurile inaccesibile şi mediile dificile,

atunci când se doreşte acoperirea rapidă a unor zone mari şi o securitate mai ridicată. [17]

4.3. Sisteme de reglare şi conectare

În funcţie de tipul antenei, ataşamentul accesoriilor de instalare este făcut pe puncte

pivotante la spatele antenei sau la plăcile de montare pe partea superioară şi inferioară a

antenei (fig. 4.2).



Fig. 4.2. Instalarea antenei

4.3.1. Sistemul de înclinare electrică de la distanţă (RET)

Planificarea reţelei devine mai complicată, în special cu începutul 3G. Întrecerea

pentru operatorii de reţele de telefonie mobilă este de a balansa acoperirea, capacitatea,

calitatea apelului şi costurile pentru a câştiga venituri maxime din reţea. Fiecare din

factorii de mai sus influenţează pe ceilalţi şi astfel inginerii de reţea folosesc multe

tehnici diferite pentru a stabili echilibrul necesar pe care încearcă să îl obţină.

Una din aceste metode este de a ajusta înclinarea în jos a antenei (fig. 4.3).

Fig. 4.3. Instalarea sistemului de înclinare electrică de la distanţă

Inginerul trebuie să ia în considerare anumite aspecte, cum ar fi vremea, accesul la

staţia de bază de emisie / recepţie, disponibilitatea echipelor specializate de instalare şi

echipamente speciale etc. În plus, o asemenea ajustare a antenei se face de obicei în

câteva ore.



4.3.2. RET – Instrumente software. Aplicaţia de browser

CCU controlează un server WEB. RCU şi CCU, ca parte a unei reţele, pot fi

configurate şi controlate printr-un browser standard, ca de exemplu Netscape, Internet

Explorer – nu este necesar software suplimentar. Sistemul RET poate fi controlat pe o

distanţă lungă direct pe staţia de bază de emisie / recepţie.

4.3.3. RET – Managerul sistemului de antene (ASM)

Un OMC poate să controleze sute de staţii de bază de emisie / recepţie. Soluţia

IP/browser nu este potrivită pentru pentru controlul uşor a mai mult de un CCU. Accesul

la diferite CCU-uri se face într-o formă serială, care prin urmare ia destul de mult timp.

În figurile 4.4 şi 4.5 sunt prezentate antene cu sistem RET. [48]

Fig. 4.4 Staţie de bază de emisie / recepţie UMTS a operatorului THC în Taipei (Taiwan) cu sistem RET Kathrein

Fig. 4.5 Staţie de bază de emisie / recepţie UMTS a operatorului Vodafone în Germania cu sistemul RET Kathrein

4.4. Protecţia contra fulgerului pentru electronicele montate

pe stâlpul de telefonie

Factorii de protecţie pentru electronicele montate pe stâlp sunt frecvenţa şi

probabilitatea producerii fulgerului, înălţimea structurii, zona de instalare, structura

împământării, plasamentul echipamentului.

Fulgerul tinde să lovească structurile mai înalte datorită concentrării intense a



câmpurilor electrice prezente în punctele lor cele mai înalte. În mod interesant, datele

colectate arată că fulgerul nu loveşte în mod obişnuit structurile sub 100 metri în înălţime.

Turnurile de antene celulare au în general 20-75 metri în înălţime, fapt care le face mai

puţin susceptibile la loviturile de fulger. Un alt factor ce trebuie luat în seamă este acela

că cele mai multe turnuri de antene din oraşe sunt ridicate în zone unde alte structuri

înalte sunt de asemenea prezente. Aceste structuri înalte atrag fulgerele către ele, de

asemenea oferă un con de protecţie pentru loviturile directe pentru elementele mai scurte.

Atât timp cât turnul antenei este mai puţin înalt decât celelalte obiecte, probabilitatea de a

fi lovite de fulger este mai mică decât dacă ar fi singura structură înaltă din zonă.

Trei principii care se aplică turnului cu electronice montate şi staţiei de bază:

● Controlul, prin divizarea energiei înainte să ajungă la echipament;

● Implementarea unui singur punct, sistem de împământare la impedanţă joasă

pentru electronice;

● Izolarea echipamentului electric. [1]

4.5. Concluzii

La calculul acoperirii unei celule GSM, trebuie reţinut că puterea undelor radio

descreşte cu inversul distanţei la pătrat (d-2), cu menţiunea că afirmaţia este valabilă în

spaţiile goale (cele doua antene ale MS si BTS se văd între ele).

Deoarece staţiile (MS) sunt apropiate de pămant, putem afirma cu certitudine că

interferenţele – crearea reflexiilor de la pămant nu pot fi neglijate, iar prezenţa

obstacolelor între cele doua antene intervine aproape tot timpul în spaţiile aglomerate.

Chiar dacă astăzi avem o cunoaştere bogată a diferiţilor factori care afectează

analiza, proiectarea şi comportamentul stâlpilor şi turnurilor, există încă zone care nu sunt

complet înţelese şi care au nevoie de dezvoltare şi cercetare. De asemenea, dezvoltarea

noilor materiale în special a acelora cu înaltă rezistenţă structurală şi bună rezistivitate

electrică poate avea un efect semnificativ asupra proiectării stâlpului şi turnului în viitor.

Studiul propagării undelor radio destinate comunicaţiilor GSM este foarte

important atât în faza de proiectare a reţelei cât şi a echipamentelor care compun reţeaua.

Ne referim aici, în primul rând, la canalul radio care poate fi îmbunătăţit prin:



alegerea metodelor de modulaţie sau codare care sa dezvolte un spectru de

frecvenţe cât mai mic pentru transmiterea informaţiei;

proiectarea egalizoarelor necesare pentru eliminarea pierderilor care pot fi pe

calea de comunicaţie radio, aşa cum s-a vazut din analiza paragrafelor anterioare;

alegerea parametrilor antenei BTS (poziţie, înaltime, tip);

dimensionarea mărimii celulelor;

stabilirea planului de frecvenţe cât mai optim;

controlul puterii transmise pe canalul radio – reduce nivelul de interferenţe

cauzate de alte comunicaţii;

folosirea hopingului de frecvenţe – schimbarea frecvenţei de lucru cu o altă pentru

micşorarea interferenţelor;

folosirea transferului staţiei mobile într-o alta celulă atunci când standardul de

calitate o impune.

Pentru industria de antene fără fir, protecţia contra fulgerului a devenit tot mai

necesară cu cât un număr ridicat de echipamente electronice sofisticate sunt montate pe

turnuri, care sunt mai pasibile de lovituri directe.

5. Cercetări experimentale şi îmbunătăţiri funcţionale

a antenelor pentru comunicaţii mobile

5.1. Rezultate ale cercetărilor privind procedeul de sudare - MAG cu transfer prin

pulverizare

5.1.1. Cercetări metalografice la îmbinări sudate - Rezultate experimentale

Pentru efectuarea programului experimental s-au folosit ca semifabricate ţevi trase la

cald, fără sudură, din oţel carbon. Ţevile au fost debitate la un metru cu cotele: 108x4 -

P255, SR EN 10216 şi 168,3x8 - P235, SR EN 10216, la care s-au executat îmbinări

sudate în varianta sudare manual cu electrod învelit (MMA) şi sudare în mediu protector

de gaz (MAG cu transfer prin pulverizare).

Pregatirea probelor s-a făcut în mai multe etape: prelevarea probei, îdreptarea

prealabilă a suprafeţei, polizarea pregătitoare, finisarea şi atacul cu nital.



Prelevarea probei s-a facut prin aşchiere, utilizând o răcire corespunzatoare pentru a

nu se influenţa structura. Probele au fost tăiate cu discuri abrazive. După prelevare proba

a fost prelucrată. [37]

5.1.2. Analiza metalografică a îmbinărilor sudate în varianta sudare manuală cu

electrod învelit (MMA)

Particularităţi structurale la ţeava 108x4 - P255, SR EN 10216.

• În cordon, stratul de rădăcină are structura de supraîncălzire spre exterior, iar spre

interior structura este de recoacere cu granulaţie mică, iar cel de umplere are grăunţi

bazaltici;

• Stratul supraîncălzit de grosime aproximativ 4,5 mm (fig.5.1) are granulaţia cea

mai mare dintre toate semifabricatele sudate, variaţia de la suprafaţa

exterioară la suprafaţa interioară, a probei metalografice pregătite, este practic

neglijabilă;

Fig.5.1. Lăţimea subzonelor sudurii la ţeava 108 x 4 - P255, SR EN 10216

Fig. 5.2. Mărimea grăuntelui pe subzonele sudurii la ţeava 108x4 - P255, SR EN 10216



Zona supraîncălzită are suprafaţa cea mai mare dintre subzone, cu structură

Widmannstatten grosolană rezultat al regimului termic intens pentru această grosime

a ţevii;

Se observă că la trecerea de la cordon la zona supraîncălzită apare o "frontieră"

intermitentă alcătuită din grăunţi de ferită aşezaţi cap la cap:

La limita dintre cordoane, se întâlneşte un por (la una din probele metalografice)

datorat incluziunilor de gaze la sudare, iar din aceasta se dezvoltă o fisură.

Particularităţi structurale la ţeava 168,3 x 8 – P235, SR EN 10216

Stratul de rădăcina este recopt complet;

Un posibil concentrator de forte poate fi localizat la intersecţia cordoanelor cu zona

influenţată termic unde se întâlnesc 3 structuri pe numai 0,5 mm2;

Structura subzonei recoapte prezintă grăunţi omogeni şi echiaxiali;

Apare clar o diferenţă între materialul de bază primar (ţeava nesudată) şi materialul de

bază al îmbinării sudate prin aceea că perlita se globulizează;

Zona supraîncălzită a stratului de umplere este mult mai mică decât la PROBA l

(Φ108,0x4,0) iar granulaţia este de asemenea mai fină (fig.5.3.)

Fig.5.3. Mărimea grăuntelui metalografîc pe subzonele îmbinării Φ168,3x8.

Observaţie: Din cauza grosimii mai mari a ţevii faţă de PROBA 1 tratamentul de recoacere

poate fi îndeplinit, adică inerţia termică a ţevii sudate (cantitatea de căldură înmagazinată)

asigură recoacerea ţevii în jurul îmbinării sudate.

În concluzie, îmbinarea sudată este mult mai omogenă structural faţă de cazul sudării unei

ţevi cu grosime mai mică (faţă de PROBA 1).



La această ţeava se observă că subzona de recoacere completă este de aproximativ 25 mm,

zonă în care perlita este globulizată, ferita s-a fărâmiţat, proces datorat căldurii. După 25

mm structura revine la aspectul iniţial, cu grăunţi de ferită şi perlita orientată pe direcţia de

laminare (fig 5.4).

Fig.5.4. Lăţimea subzonelor îmbinării sudate Φ168,3x8.

5.1.3. Analiza metalografică a îmbinărilor sudate la varianta de sudare MAG cu

transfer prin pulverizare

Particularităţi structurale la ţeava Φ108 x 4 - P255, SR EN 10216

Cordonul are o structură de recoacere de recristalizare, cu distribuţie omogenă a

constituenţilor; apare limită de grăunte, iar în partea de umplere grăunţii de ferită sunt

fărâmiţaţi;

Structura Z.I.T.-ului este deosebit de omogenă; dispare zona de supraîncălzire;

Materialul de bază are o structură fină cu aspect de restaurare, fără structuri în benzi, fig.5.7.

Particularităţi structurale la ţeavă Φ168,3 x 8 - P235, SR EN 10216

Deoarece grosimea de perete se dublează, în acest caz căldura înmagazinată în timpul

sudării nu are acelaşi efect, astfel încât cordonul este parţial restaurat; faţă de cazul precedent

cordonul este mult mai omogen, sunt desăvârşite transformările în cordonul de umplere.

5.1.4. Cercetări experimentale asupra proprietăţilor mecanice ale ţevilor sudate

Încercarea la tracţiune

Epruvetele au fost prelucrate conform SR EN 10002/1-95 şi SR EN 10002/5.-95

Prelevarea probelor de suduri cap la cap pentru testarea sudurilor s-a efectuat

conform figurii 5.5.



Fig. 5.5. Locul de prelevare a epruvelelor la tevi sudate cap la cap pentru ţevi 108x4 şi 168,3x8 În urma încercării la rupere prin tracţiune s-au determinat următoarele mărimi:

limita de curgere Rp0,2 [N/mm2];

rezistenţa la rupere Rm [N/mm2];

alungirea A [%]. [36]

Rezultatele încercărilor efectuate arată că epruvetele au o rezistenţă mecanică de

valori apropiate (de ordinul zecilor de N/mm2), dar odată cu creşterea rezistenţei a scăzut

semnificativ alungirea. Pentru exemplificare se prezintă tabelul 5.1. cu valorile

încercărilor efectuate.

Tabelul 5.1. Rezultate încercări mecanice, Rm, Rp02, A Varianta îmbinării

Nesudat Sudare MAG cu transfer prin pulverizare

Sudat manual electric cu electrod învelit Ţeava sudată

[mm] marca Rp0,2

[N/mm2]

Rm

[N/mm2]

A

[%]

Rp0,2

[N/mm2]

Rm

[N/mm2]

A

[%]

Rp0,2

[N/mm2]

Rm

[N/mm2]

A

[%]

108x4 P255 171,8 551,3 29,5 212,5 583,2 27,5 162,4 571,5 26,4

168,3x8 P235 148,1 492,2 28,3 152,7 498,5 24,4 150,4 492,05 22,35

În tabelul 5.2 sunt exemplificate rezultatele încercărilor la rupere prin tracţiune şi

diagramele trasate, pentru sudarea manual electric.

Tabelul 5.2 Rezultatele încercărilor la rupere Sarja nr.

Marcaj epr

Gros [mm]

Lat [mm]

Aria [mm2]

Rp [N/mm2]

Rm [N/mm2]

Alung [%]

Rp imp [N/mm2]

Rm imp [N/mm2]

A imp [%]

0 15 4,3 12,5 53,8 398,5 583,2 25,73 250 440 21,0



Fig. 5.6. Rezultatul încercării la tracţiune la ţeava 108x4 P255, varianta sudat manual electric. 1 - Curba încercării la tracţiune, 2 - Extensia palierului de curgere. Tabel 5.3 Rezultatele încercărilor la rupere Sarja nr.

Marcaj epr

Gros [mm]

Lat [mm]

Aria [mm2]

Rp [N/mm2]

Rm [N/mm2]

Alung [%]

Rp imp [N/mm2]

Rm imp [N/mm2]

A imp [%]

0 1 7,2 12,5 90 361,7 498,5 31,46 230 340 26,6

Figura 5.7. Rezultatul încercării la tracţiune la ţeava 168,3x8 P235, varianta sudat,

1- Curba încercării la tracţiune, 2- Extensia palierului de curgere

Tabel 5.4. Rezultatele încercărilor la rupere

Dimensiuni epruveta [mm] Limita de curgere Rezistenta la

rupere Alungire

Sarja nr.

Diam. Gros. Sectiunea Sarcina

[N] Rp02

[N/mm2] Sarcina

[N] Rp02

[N/mm2] L0

[mm] Lu

[mm] A %

1 5 - 19,6 9,250 471,9 10375 529,3 - - 26,6 2 5 - 19,6 9,125 465,5 10500 535,7 - - 27,1



5.2. Calculator pentru determinarea înălţimii antenei

5.2.1. Zona Fresnel

La frecvenţele din domeniul microundelor, atunci când se desfăşoară o legătură de

radiofrecvenţă între două staţii de bază de emisie / recepţie trebuie ca între cele două

antene să existe o linie de vizibilitate directă. Dar la aceste frecvenţe linia de vizibilitate

nu înseamnă doar că de la o antenă se poate vedea şi cealalaltă. Atunci când distanţele

depăşesc de exemplu 8 Km, trebuie să se ia în considerare următorii factori: curbura

Pământului, distanţa de la pământ / obstacol la zona Fresnel, refracţia atmosferică.

Figura 5.8 ilustrează aceste concepte cu o reprezentare exagerată a unei legături lungi

între mini-link-uri.

Fig. 5.18 Zona Fresnel

Zona Fresnel (fig. 5.8) este o elipsoidă lungă care se întinde între două antene. Prima

zonă Fresnel este astfel încât diferenţa dintre calea directă (AB în figura de mai jos) şi o

cale indirectă care atinge un singur punct la marginea zonei Fresnel (ABC) este jumătate

din lungimea de undă.

Fig. 5.9. Zona Fresnel

Calculatorul determină care este punctul din cale unde zona Fresnel este cel mai

aproape de pământ la nivelul mării. Afişează atât distanţa de la antena 1 şi distanţa dintre

pământul de la nivelul mării şi limita inferioară a zonei Fresnel. O distanţă negativă

înseamnă că zona Fresnel se suprapune cu profilul Pământului. Calculatorul determină

dacă există destul spaţiu deasupra unui obstacol din calea RF, sau alternativ, cât de sus

trebuie ridicate antenele pentru a evita obstacolul. Pentru fiecare potenţial obstacol de pe

cale este nevoie să se cunoască distanţa de la unul din punctele finale şi înălţimea

obstacolului deasupra nivelului mării. [46]



5.2.2 Calculator pentru determinarea înălţimii antenei în funcţie de zona Fresnel

Dacă o porţiune semnificativă a zonei Fresnel este obturată, puterea semnalului la

recepţie poate fi atenuat foarte mult. În general este necesar ca cel puţin 60% din prima

zonă Fresnel să fie liberă de orice obstacol pentru că propagarea undei radio să se

comporte ca şi cum ar fi în spaţiul liber.

60% din prima zonă Fresnel reprezintă o elipsoidă mai îngustă cu o rază care este

60% din raza primei zone Fresnel.

Chiar dacă la 2,4 GHz jumătate din lungimea de undă este de doar 6,2 cm, la distanţe

lungi raza elipsoidei poate fi foarte mare. De exemplu, la o distanţă a legăturii dintre

mini-link-uri de 50 Km, raza acestei elipsoide (60%) la punctul din mijloc este de 23 m.

Calculatorul se poate folosi pentru a calcula raza la orice punct dintre două antene. Se

poate de asemenea schimba valoarea procentuală a primei zone Fresnel.

Zonele Fresnel (fig. 5.10) utilizează un număr de ordine care corespunde numărului

multiplilor de jumătate de lungime de undă, care reprezintă diferenţa căii de propagare a

undei radio de la calea directă. Prima zona Fresnel este prin urmare un elipsoid a cărui

suprafaţă corespunde cu diferenţa unei căi la jumătate de lungime de undă şi reprezintă

cel mai mic volum din toate celelalte zone Fresnel. [17]

Fig. 5.10. Zona Fresnel dintre două staţii situate pe o suprafaţă echivalentă a pământului

(fasciculul de raze este drept).

Calculatorul (fig. 5.11) ajută la determinarea înălţimii antenei în funcţie de zona

Fresnel dacă există o ,,linie de vizibilitate directă” între două puncte distante, sau

alternativ, cât de sus trebuie ridicată fiecare antenă pentru a evita un obstacol.

Calculatorul ia în considerare curbura Pământului şi efectele refracţiei în atmosferă.

Dacă există o legătură de radiofrecvenţă foarte lungă între mini-link-uri, toate aceste

efecte trebuie luate în considerare. [46]



Fig. 5.11. Calculator pentru determinarea înălţimii antenei

Se notează cu:

dA, dB = Distanţa de la antena A, respectiv B la punctul M, km; f = Frecvenţa, MHz

dA + dB = d = Distanţa dintre antenele A şi B, km; R = Raza zonei Fresnel la punctul M;

Rechivalentă a Pământului = RPamânt · k (5.1)

Rechivalentă a Pământului = 6370 km ∙ 1,33 = 8472 km

Jumătatea distanţei dintre antene dmijloc = 2

d (5.2)

dmijloc =2

6= 3 km



Raza primei zone Fresnel la jumătatea distanţei dintre antene:

Rmijloc = 547 ∙df

)d(dd mijlocmijloc

(5.3)

Rmijloc = 547 ∙62440

)3(63

= 13,6 m

Raza de 60% la prima zonă Fresnel la jumătatea distanţei dintre antene

R60° mijloc = Rmijloc ∙ 60% (5.4)

R60° mijloc = 13,6 ∙100

60= 8,1 m

Înălţimea minimă a antenelor pentru ca raza de 60% la prima zonă Fresnel la jumătatea

distanţei dintre antene să nu fie obstrucţionată:

hmin = R60° mijloc + 1000 ∙ R8

d

Pamântului aechivalent

2

(5.5)

hmin = 8,1 + 1000 ∙47288

62

= 8,14 + 0,53 = 8,7 m

Raza primei zone Fresnel la punctul M: R = 547 ∙df

)d(dd AA

(5.6)

R = 547 ∙62440

)2(62

= 12,8 m

Raza de 60% la prima zonă Fresnel la punctul M: R60° = R ∙ 60% (5.7)

R60° = 12,78 ∙100

60= 7,7 m

Distanţa de la obstacol la linia de vizibilitate

h = 1000∙ R2

d


2A

+hA+dA∙

d

hh AB –1000∙

R2

d

Pamântului aechivalent (5.8)

h = 1000 ∙ 47282

22

+ 35 + 2 ∙

6

35-40– 1000 ∙

47282

6

= 36,19 m

Înălţimea minimă a antenei 2: hB =((R60°+hobstacol –1000∙ R2

d


2A

– hA)/dA+

+ 1000 ∙ R2

d

Pamântului aechivalent) ∙ d + dA (5.9)



hB=((7,7+25-1000 ∙47282

22

-35)/2+1000 ∙

47282

6

) ∙ 6+35 = 29,5 m

Distanţa între obstacol şi raza de 60% la prima zonă Fresnel

h60° = h – R60° – hobstacol (5.10)

h60° = 36,19 – 7,7 – 25 = 3,49 m

5.3. Aspecte privind imbunătăţiri funcţionale. Soluţii de alimentare

cu energie alternativă pentru staţiile de bază de emisie / recepţie

5.3.1. Alimentarea folosind turbine eoliene

Atunci când se planifică o staţie de bază de emisie / recepţie furnizorul de servicii are

mai multe variante pentru alimentare cu energie.

Tehnologiile de producere a energiei eoliane au progresat în ultimii ani şi costurile

acestora sunt în continuă scădere, utilizându-se tot mai mult. S-a ajuns la punctul unde

acestea pot fi considerate ca suplimentare sau chiar sursa principală de energie pentru

staţiile de bază de emisie / recepţie din zone dificile. Cum costurile pentru acestea

continuă să scadă, iar costurile şi deficitul de combustibili fosili cresc, energia eoliană sau

alte surse de energie, vor deveni din ce în ce mai eficiente din pnct de vedere al costului,

comparativ cu sursele de energie convenţionale (pe termen lung).

România dispune de un important potenţial exploatabil al resurselor regenerabile

distribuite în diferite zone ale ţării.

Ca şi în cazul energiei solare, dezvoltarea generatoarelor de energie eoliană a accelerat.

Produsele disponibile arată un grad ridicat de dezvoltare şi sunt fiabile, durabile şi

accesibile. Trebuie să fie luate în considerare, o serie de elemente în selectarea unei

turbine eoliene (fig. 5.12) pentru o staţie de bază de emisie / recepţie. Vitezele maxime

ale vântului vor determina dimensiunea structurii necesară pentru a monta turbina,

deoarece există o relaţie între înălţimea de la sol şi viteza vântului. Opţiunile pentru

montarea turbinelor includ o turbina mai mică pe un turn înalt sau altă structură, în timp

ce în alte cazuri, un turn mai mic cu o turbină mai mare (şi mai scumpă) va fi mai

rentabilă. În mod clar alegerea turbinei şi a structurii trebuie să se facă în contextul unei

staţii de bază de emisie / recepţie complete iar alegerea înălţimii turnului este dată de mai

mulţi factori.



Fig. 5.12. Turbină eoliană montată pe turn metalic

Stocarea energiei. Natura sistemelor de alimentare care folosesc energie solară, eoliană

sau hidro este că vor avea perioade frecvenţe în care energia în exces va trebui să încarce

baterii de rezervă.

Tabelul tabelul 5.5 oferă câteva indicaţii despre puterea necesară şi posibile soluţii

pentru telecomunicaţii.

Aceste exemple trebuie să fie văzute ca indicatori de posibile configuraţii şi condiţiile

locale pot solicita soluţii mai mari sau mai mici.

Tabelul 5.5.

Echipament Puterea necesară staţiei de

bază de emisie / recepţie

Puterea sistemului eolian

Staţie de bază GSM 600-1800W 10kW

Staţie de bază GSM 900-2300W 12kW

Nod B UMTS 750-1000W 5,5kW

Nod B UMTS 1300-1700W 6,5kW

Staţie de bază WiMax 1,3kW (4 sectoare) 10kW

Pentru stocarea energiei electrice produse în timpul zilei sunt folosite baterii.

Alimentarea consumatorilor se face direct în curent continuu şi alternativ în mod

permanent zi şi noapte. Capacitatea sistemelor pot atinge uşor valori de zeci de kilowaţi.

[50]



Configuraţia sistemului eolian

Sunt folosite baterii pentru stocarea energiei electrice (fig. 5.13). Alimentarea

consumatorilor se face în curent continuu (DC) sau alternativ (AC). Consumatorii din

curent continuu vor fi consumatori eficienţi, pentru a realiza o diminuare semnificativă a

consumului de energie.

Fig. 5.13. Configuraţia sistemului eolian

Multe dintre antenele de telcomunicaţii utilizează un generator diesel, dar este

costisitor, deoarece preţul petrolului este mare. O variantă economică este în utilizarea

unei turbine eoliene.

Adesea, în locaţiile izolate se utilizează o soluţie hibrid de turbină eoliană, panouri

solare şi generator diesel. Combinaţia de tehnologii multiple dă o siguranţă sporită

alimentării.

Invertorul

Invertoarele sunt dispozitive care fac conversia curentului continuu DC în curent

alternativ AC asigurand calitatea frecvenţei la 50Hz, deci ele fac conversia tensiunii de

12V, 24V sau 48V, provenită de la baterii, în tensiune 220V.

În esenţă, invertoarele sunt opusul unui încărcător de baterie sau convertor.



Eficienţa unui invertor depinde de cât de bine converteşte tensiunea de curent

continuu (DC) în curent alternativ (AC). De obicei, aceasta variază de la 85% la 95%,

90% fiind media.

Controlerul (regulatorul)

Dispozitivele de control a încărcării se numesc regulatoare de încărcare şi sunt

indispensabile în sistemele de energie alternativă. Fără un control precis al funcţiei de

încărcare se vor distruge acumultorii conectaţi la sursele de energie alternativă. [49]

În fig. 5.14 este prezentat un turn pe care sunt montate antene şi turbine eoliene.

Fig. 5.14. Turbine eoliene şi antene instalate pe un turn metalic

Pentru a putea fi montate antene şi turbine eoliene, s-au confecţionat suporturi speciale

(fig. 5.15).

Fig. 5.15. Suporturi pentru antene



5.4. Concluzii

Pentru ţevile laminate pe dorn din oţel carbon normativele de fabricaţie recomandă

efectuarea unei recoaceri ca tratament al produsului laminat de înlăturare a

defectelor ce pot apărea la laminare adică structurile în benzi sau de supraîncălzire de

tip Widmannstatten şi care restaurează microstructura şi pregăteşte semifabricatul

pentru sudare.

Analiza metalografică arată că defecte de sudare ca fisuri, neomogenităţi structurale,

pori, pot apărea la sudare chiar în condiţiile în care construcţia sudată nu este pusă în

exploatare, în cazul îmbinărilor sudate manual cu electrod învelit.

Structura metalografica a imbinarii sudate în mediu protector de gaz (MAG cu

transfer prin pulverizare), capătă omogenitate, astfel încât, subzonele sudurii apar

într-un număr redus din cauza recristalizării îmbinării sudate.

Stratul de rădăcină are structură fină de recoacere;

Zona normalizată are grăunţi foarte fini şi echiaxiali.

6. Concluzii finale, contribuţii personale şi direcţii de viitor

Studiul parametrilor de identificare constructivi

În lucrare s-au prezentat detaliat parametrii constructivi (greutatea proprie, greutatea

antenelor, influenţa vântului, a seismului si a zăpezii) care au o mare influenţă asupra

analizei, proiectării şi a construcţiei stâlpului şi turnului de antena.

Chiar dacă astăzi avem o cunoaştere bogată a diferiţilor factori care afectează analiza,

proiectarea şi comportamentul stâlpilor şi a turnurilor de antena, există încă zone care nu

sunt complet studiate şi care au nevoie de studii şi cercetari. Ca exemple de astfel de zone

ale constructiei antenei, pot fi menţionate următoarele fenomene perturbatoare:

evaluarea de încărcare a gheţii atmosferice şi în special combinaţie de vânt şi

gheaţă;



mişcarea în salturi a ancorelor; proiectarea teoretica fundalul teoretic; modelarea

pe computer; modalitatea de a prevedea mişcarea în salturi şi cum se previne sau

se stopează aceasta;

analiza răspunsului dinamic neliniar a stâlpului cu ancore;

instabilitate aeroelastică a diferitelor configuraţii de secţiuni de stâlp, respectiv de

antenă;

evaluare a diverşilor parametri pentru un răspuns complet dinamic şi analize de

oboseală, inclusiv, de exemplu, măsurători complete.

Studiul tipurilor de antenă şi alegerea celui mai optim

Antenele staţiilor de bază, aşa cum sugerează si denumirea lor, sunt de obicei fixate

într-o anumită zonă din reţea şi oferă conectivitate într-o zonă geografică din punct în

punct.

Antenele staţiilor de bază pot fi împărţite în două categorii generale: omni-

direcţionale şi direcţionale.

▪ Antenele omni-direcţionale emit şi recepţionează undele electromagnetice în toate

direcţiile cu excepţia planului azimut. Acest tip de antenă nu este direcţional în planul

azimut şi este direcţional în orice plan ortogonal;

▪ Antenele direcţionale emit şi recepţionează, undele electromagnetice, mai eficient

într-o anumită direcţie decât în toate direcţiile. Antenele direcţionale sunt folosite în

special acolo unde este necesar un câştig mai mare de putere transmisa şi direcţia

intre transmiţător şi receptor este cunoscută. Sunt folosite în celule şi in sistemul

dintre microcelule pentru a împărţi regiunea geografică în sectoare. Aceasta reduce

interferenţa în reţea, permiţând unui număr mai mare de echipamente mobile să fie

folosite.

În alegerea unei antene de telecomunicatii, trebuie avute in vedere urmatoarele

considerente generale: loc de amplasare, aria de acoperire, acces la depanare, protecţie,

alimentare.

Considerente constructive: înălţime, structura, secţiune, material, tehnologii de

fabricaţie, tehnologii de material, echipare, condiţii meteo.



Contribuţii personale

Studiul tehnologiilor de montaj

Montajul constituie o parte importantă a procesele care au loc în ansamblul

operaţiilor de construire, fiind strâns legat de alte operaţii care se desfăşoară anterior:

proiectare, uzinare, transport, etc.

S-a urmărit ca lucrările de construcţii-montaj să fie realizate fară deficienţe, să se

evite greşelile de montare si de orice natură de stabilitate. Pentru reducerea la minim a

imperfectiunilor structurale în fabricaţie şi montaj, nivelul imperfecţiunilor se limitează

prin standarde de calitate şi norme de toleranţe, iar în proiectare efectul toleranţelor ia în

considerare coeficienţii de siguranţă prin proceduri speciale de calcul, precizate în

desenele de execuţie.

S-a urmarit realizare a unei construcţii de calitate şi de reducere a costului lucrărilor

de montaj, prin normarea raţională a forţei de muncă, a utilajelor şi printr-o bună

organizare a şantierului de montaj.

Studiu comparativ pe cele două turnuri de telecomunicaţii, au evidenţiat avantajele

unei tehnologii de fabricaţie şi montaj mai eficiente la turnul din judeţul Tulcea,

remarcate prin:

greutatea redusă a construcţiei executată din ţeavă, este mult mai mică decât

constructia din profile, cu aproximativ 20-30%. Greutatea redusă a structurii metalice

influenţează pozitiv terenul de amplasament prin soluţii de fundare mult mai

economice;

rezistenţă şi stabilitate foarte bună la acţiuni seismice, datorită ductibilităţii şi a

greutăţii mai reduse, prin realizarea unor fundatii nepretentioase;

prinderea tronsoanelor prin şuruburi permite posibilitatea de modificare şi

reconstruire creând o mare flexibilitate pentru adaptarea la nevoile utilizatorilor;

construcţia în întregime din ţeavă prezintă o rezistenţă minimă la vânt, în

comparaţie cu construcţiile din profile.

Înlocuirea procedeului clasic de sudare manual cu electrozi înveliţi cu sudarea prin



procedeul MAG - cu transfer prin pulverizare - care asigură soluţii tehnice şi economice

avantajoase, cum sunt:

– productivitate mare;

– control bun al căldurii introduse în sudură;

– consumabile relativ ieftine;

– lipsa zgurei;

– eliminarea pierderilor prin schimbarea electrozilor.

– nu se formează crestături şi creste;

– adâncimea de pătrundere este mai mare;

– viteza de sudare este mai mare;

– în metalul de bază se introduce mai puţină căldură;

– supraîncălzire mai mică şi o deformare mai redusă a piesei.

Evaluarea diferenţelor între tehnologia de sudare cu electrod invelit si sudarea MAG.

Pe lângă căldura generată , care produce cicluri termice, procedeul manual cu electrod

invelit, mai prezintă şi alte dezavantaje:

- productivitate redusă (viteză de sudare mică şi o cantitate de metal depus,

variind între 0,5 şi 1,5 g/s, precum şi timpi auxiliari mari pentru schimbarea

electrozilor şi pentru curăţirea zgurii);

- calitatea sudurii depinde şi de factori subiectivi calificarea şi cunoştinţele

sudorului, etc.).

Controlul nedistructiv (control vizual, gama şi cu lichide penetrante) precum şi

controlul distructiv (încercările mecanice şi metalografice) efectuat în proporţie de 100%

la probele din experiment, iar la turnuri în proporţie de 30%. Controlul cu raze gama la

sudurile din teavă şi cu lichide penetrante la sudurile de colţ au scos în evidenţă

deficienţe, la sudarea manuală cu electrod invelit. La sudarea MAG - cu transfer prin

pulverizare - nu s-au constatat deficienţe şi defecte vizibile.

Studiul alimentarii cu energie electrică a echipamentelor de telecomunicaţii,

folosind turbine eoliene. Această soluţie este folosită în special în zonele unde racordarea



la reţeaua naţională de alimentare cu energie electrică nu se poate face sau implică costuri

mari. Rezultatele obţinute în această lucrare pot fi folosite pentru realizarea de staţii de

bază de emisie / recepţie pentru comunicaţiile mobile care să fie independente din punct

de vedere al energiei. Sursele nepoluante care produc energie vor fi tot mai des folosite în

viitor în condiţiile terminarii zăcămintelor de combustibili fosili;

Realizarea unui calculator pentru zona Fresnel şi pentru înălţimea antenei care ajută

în determinarea acestora dacă există o ,,linie de vizibilitate directă” între două puncte

distante, sau alternativ, cât de sus trebuie ridicată fiecare antenă pentru a evita un obstacol.

Calculatorul ia în considerare curbura Pământului şi efectele refracţiei în atmosferă;

Protecţia contra fulgerului pentru electronicele montate pe stâlpul de telefonie

Determinarea nivelului de protecţie necesită luarea în considerare a factorilor care pot

reduce probabilitatea loviturilor fulgerelor şi a nivelului de protecţie; în schimb, se

micşorează costul total a sistemelor de turnuri montate.

Sistematizarea cunoştinţelor privind studiul staţiilor de bază de emisie / recepţie

pentru comunicațiile mobile.

Identificarea şi analiza suporturilor optime pentru ataşarea antenelor şi a turbinelor

eoliene.

Direcții de cercetări viitoare

Rezultatele obţinute în lucrarea de faţă, pot constitui o bază de plecare pentru

construcţia turnurilor cu zăbrele sudate prin procedeul MAG cu transfer prin pulverizare,

dezvoltarea unor sisteme eficiente de alimentare cu energie regenerabilă şi alegerea

componentelor optime de instalare;

De asemenea dezvoltarea noilor materiale în special a acelora cu înaltă rezistenţă

structurală şi bună rezistivitate electrică - poate avea un efect semnificativ asupra

proiectării stâlpului şi turnului în viitor;

Preocupările şi tendinţele în dezvoltarea construcţiilor metalice pentru turnuri vor

urmari urmatorii vectori:



- realizarea unor structuri metalice care să poată fi exploatate în deplină siguranţă, la un

preţ de cost cât mai redus şi care să conducă la cheltuieli de întreţinere şi exploatare

minime;

- noi metode, de mare productivitate, prin utilizarea oţelurilor slab aliate (fonte cu un

conţinut bogat în elemente de aliere sau diferite aliaje in cantităţi prescrise), cu

rezistenţe superioare, aliajele din aluminiu, îmbogăţirea sortimentelor de laminate din

oţel şi aliaje de aluminiu şi folosirea secţiunilor tubulare;

- calculul static şi de dimensionare spre introducerea unor programe de calcul care iau

în considerare comportarea elasto-plastică şi ţin seama de conlucrarea spaţială a

elementelor şi structurilor în ansamblu;

- o bună comportare la coroziune, folosind noi mărci de oţel, care îmbunătăţesc

rezistenţa la coroziune atmosferică, prin formarea unui strat protector de oxizi pe

suprafaţa materialului de bază şi sub acţiunea condiţiilor atmosferice, (oţeluri cu

limite de elasticitate cuprinse între 235 şi 355 N/mmp şi conţin elemente de aliere P,

Cu, Cr, Ni, Mo,etc.). De asemenea se vor introduce noi procedee de protecţie a

turnurilor de antene, pe bază de polimeri, vopsele şi metalizare.

Diseminarea rezultatelor cercetărilor întreprinse în perioada studiilor doctorale au

permis elaborarea şi publicarea, în calitate de prim autor sau coautor, a unui număr de

articole ştiintifice în buletine şi reviste de specialitate, respectiv în volumele unor

conferinţe ştiintifice internaţionale, dupa cum urmează:

- articole publicate în buletine şi în reviste de specialitate: 2;

- articole publicate în volumele unor manifestarii ştiinţifice internaţionale desfăşurate în

ţară: 4;

- articole publicate în volumele unor manifestarii stiintifice internationale desfăşurate în

strainatate: 3.



Bibliografie selectivă

[1] Andrew Corporation - “Grounding and Lightning Protection Guidelines and Specifications for Communication Shelters”, Publication SP40-09, January 1992;

[2] Balanis C., "Antenna Theory: Analysis and Design", 3rd Ed., Wiley & Sons, 2005;

[3] Berinde V., Anghel I. - ,,Sudarea cu arc electric” – Editura Tehnică, Bucureşti, 1982;

[4] Buding B: Force Arc, ein kraftvolles Werkzeug zum MIG/MAG-Schweiben. DVS-Jahrbuch 2006, S. 66/ 70. DVS Verlag, Düsseldorf 2005;

[5] Chen Zhi Ning, Kwai-Man Luk - "Antennas for Base Stations in Wireless Communications", McGraw-Hill Companies, 2009;

[6] Constantin E. - "Tehnologia sudarii prin topire", Vol I si II, Ed. Universităţii din Galaţi, 1994;

[7] Crane Robert K., "Propagation Handbook for Wireless Communication System Design", CRC Press, 2003;

[8] Dalban C., Chesaru E., Dima Ş., Şerbescu C.: „Construcţii cu structură metalică” – Editura Didactică şi Pedagogică, 1997;

[9] Dalban C., Juncan N., Şerbescu C., Varga A. - „Construcţii metalice”, Editura Didactică şi Pedagogică 1983;

[10] Dehelean D. - "Tehnologia sudării prin topire", Editura Sudura, Timişoara, 1997;

[11] Dubina D., Rondal J. & Vayas I.: Calculul Structurilor Metalice – Eurocode 3 – Worked Examples; CME TEMPUS 01198;

[12] Dumitrache L. Constantin - „Tehnologia materialelor metalice”, Editura Matrixrom;

[13] Ericsson - Cell Planning Overview - LZU1083267;

[14] Ericsson - CME 20/CMS 40 Radio Network Features - LZU 108 3704;

[15] Ericsson - CME 20/CMS 40 RBS 2000 Basics - LZU 108 3241/R61R3;

[16] Ericsson - GSM System Survey - LZU108852;

[17] Ericsson - WCDMA Access Transport Network Design. Microwave Network Design

[18] Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 3.1: Towers and Masts, ENV 1993-3-1, June 1997;

[19] Gansca Sebastian Gheorghe, Roşca Robert-Cristian, Sapariuc Florin, Trif Tudor Nicolae, Trif Iacob Nicolae - „Hybrid solutions for the autonomy of a modern telecommunications site”, Al 22-lea Simpozion Internaţional DAAAM, Viena, 2011, ISSN 1726-9679;

[20] Gansca Sebastian, Roşca Robert-Cristian, Trif Tudor Nicolae, Herăscu (Roşca) Maria, Trif Iacob-Nicolae - „The Conception of a Computer for Height Computation on Telecommunication Antennas”, A 13-a Conferinţă Internaţională de lucrări ştiinţifice, AFASES 2011, Braşov, 26-28 Mai 2011, ISSN: 2247- 3173, pag. 681-687;

[21] Johnson Richard C, "Antenna Engineering Handbook", 3rd Edition, McGraw-Hill, 1993.

[22] Joni N., Trif N. - "Sudarea robotizata cu arc electric", Ed. Lux Libris, 2005;

[23] Leuchsenring P., Støttrup-Andersen U.: “Aesthetic Approach to Mast and Tower Design”, IASS Symposium, Singapore, November 1997

[24] Machedon Pisu Teodor, Machedon Pisu Elena - “Tehnologia sudării prin topire: procedee de sudare“, Braşov, Ed. Lux Libris, 2009;

[25] Marghescu Ion - Curs "Comunicaţii mobile";



[26] Mihailescu D. - "Procedee Conexe Sudării", Editura Lux Libris, Brasov, 1997;

[27] Popescu Victor: „Construcţii metalice industriale”, Editura Tehnică, 1987;

[28] Revista Sudura, nr. 3-2007, pag. 31-33

[29] Roşca Robert-Cristian – „Cercetări teoretice şi experimentale de îmbunătăţiri constructive a antenelor de telecomunicaţii”, raport de cercetare ştiinţifică pentru doctorat 2010

[30] Roşca Robert-Cristian – „Criterii de calitate pentru elemente de reflexia antenelor”, raport de cercetare ştiinţifică pentru doctorat 2010

[31] Roşca Robert-Cristian – „Materiale specifice antenelor de comunicaţii”, raport de cercetare ştiinţifică pentru doctorat 2009

[32] Roşca Robert-Cristian, Feraru Lucian, Sapariuc Florin, Trif Iacob-Nicolae – „Metallographic Researches on Welded Construction of the Telecommunication Antennas”, A 7-a Conferinţă Internaţională de ştiinţa şi Ingineria Materialelor - BRAMAT, Braşov, 24-26.02.2011, Pag. 59-63;

[33] Roşca Robert-Cristian, Gâlea Adrian, Drăgan Adrian, Gansca Sebastian Gheorghe, Trif Iacob-Nicolae – „Modern Welding Technology of Metal Telecommunication Towers”, A şasea conferinţă internaţională „Mecanică şi Organe de Maşini”, Sofia, 4-6.11.2010, ISSN: 1314-040X, pag. 91-97;

[34] Rustako A.J., Amitay J., Owens N., Roman G. J., “Radio propagation at microwave frequencies for line-of-sight microcellular mobile and personal communications”, IEEE Vehicular Technology Society, ISSN: 0018-9545, 1991;

[35] Smith B.W., Stottrup-Andersen U. - ”Towers and Masts: The Past, Present and the Future”, IASS Colloquium, Madrid, April 1997;

[36] SR EN 10002/ 1/95 Materiale metalice. Încercarea la tracţiune. Partea 1 13920/1998;

[37] SR EN 1321:2000 - Sudarea metalelor. Analiza metalografică a îmbinărilor sudate;

[38] SR EN 1991-1-4:2006/NB2006 - Acţiuni în construcţii. Încarcari date de vânt;

[39] SR EN 1993-1-10:2006/AC:2006 Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oţel. Partea 1-10: Alegerea claselor de calitate a oţelului

[40] SR EN 1993-3-1:2007 Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oţel. Partea a 3-a: Turnuri, piloni şi coşuri;

[41] SR EN 970 : 1999 - Examinări nedistructive ale îmbinarilor sudate prin topire. Examinare vizuală;

[42] Stottrup-Andersen U, “Analysis and Design of Masts and Towers”, Structural World Congress, San Francisco, 1998;

[43] Ţierean M. - "Analiza avariilor structurilor sudate", Universiatea Transilvania Brasov 1996;

[44] Zgura Gh., s.a. - "Tehnologia sudarii prin topire", Ed.Politehnica Press, 2007;

[45] Zoican Roxana, Zoican Sorin – Sisteme celulare de telecomunicaţii, Editura Matrix Rom, 2003;

[46] www.afar.net

[47] www.antennenturm.de

[48] www.kathrein.com

[49] www.lpelectric.ro

[50] www.motorola.com - "Alternative Power for Mobile Telephony Base Stations" - Solutions Paper



Rezumat

Obiectivul principal al tezei este studiul îmbunătăţirii construcţiei şi a tehnologiilor de

fabricaţie a antenelor de telecomunicaţii pentru realizarea staţiilor de bază de emisie /

recepţie destinate comunicaţiilor mobile, astfel încât sa fie asigurată stabilitatea,

fiabilitatea construcţiei, autonomia alimentării cu energie electrică, funcţionarea şi

realizarea ei în condiţii economice.

În teză se tratează tehnologiile şi parametrii constructivi, cu vizibilitate la stadiul

actual, studiind tipuri de staţii de bază de emisie / recepţie, modele constructive de turnuri

şi antene pentru telecomunicaţii. La studiul de caz sunt tratate două turnuri pentru

telecomunicaţii existente. Direcţia de cercetare tinde spre o analiză comparativă, între

două procedee de sudare, cel clasic MMA (manual cu electrod învelit) şi MAG (metal

activ gaz) cu transfer prin pulverizare.

Lucrarea prezintă cercetările efectuate în domeniul propagării undelor

electromagnetice radio şi modul de dimensionare a înălţimii antenelor, pe baza

parametrilor specifici, elaborându-se în acest scop un program de simulare şi proiectare.

Cercetările experimentale sunt axate pe procedeul de sudare MAG cu transfer prin

pulverizare aplicat structurii metalice a turnului de antenă. Sunt propuse îmbunătăţiri

funcţionale şi de autonomie a alimentării cu energie electrică a staţiei de bază de emisie /

recepţie, prin turbine eoliene.

Abstract

The main objective of the thesis is to study construction and manufacturing

technologies improvements of telecommunications antennas for mobile communications

Base Transceiver Stations, providing construction stability, reliability, autonomy of

power supply, operation and its implementation in economic conditions.

The thesis studies the technologies and constructive parameters, on the current status

visibility, types of Base Transceiver Stations, constructive models of telecommunications

towers and antennas. The case study treats two existing telecommunications towers.

Research direction tends towards a comparative analysis between the two welding

processes, the classic MMA (Manual Metal Arc) and MAG (Metal Active Gas) with

spray arc.



The thesis describes research on the propagation of radio electromagnetic waves and

how to size the height of antennas, based on specific parameters, developing for this

purpose a simulation and design software.

Experimental research are focused on MAG with arc spray welding process applied

to the metal structure of the antenna tower. Functional and autonomy improvements of

Base Transceiver Station’s power supply using wind turbines are proposed.



CURRICULUM VITAE

Date personale: Nume: Roşca Prenume: Robert-Cristian Data naşterii: 4.06.1981 Adresa domiciliu: Str. Aleea Borcea, nr. 6, bloc 16, scara 1, ap.15, sector 4, Bucureşti

Studii: 2006 – 2008 Diplomă Master „Radiocomunicaţii, Microunde şi Comunicaţii Optice”, Facultatea de „Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei”, Universitatea „Politehnica” din Bucureşti 2005 – 2007 Diplomă Master „Marketing şi Negocieri în Afaceri”, Facultatea de „Management Turistic şi Comercial”, Universitatea Creştină „Dimitrie Cantemir”, Bucureşti 2000 – 2005 Diplomă inginer - Facultatea de „Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei”, Universitatea „Politehnica” din Bucureşti 1996 – 2000 Diplomă bacalaureat - Liceul teoretic „Gheorghe Şincai”, Bucureşti Cursuri de specializare: 2008 – 2009 Curs postuniversitar „Pregătire psihopedagogică, pedagogică şi metodică”, Departamentul pentru „Pregatirea Personalului Didactic”, Universitatea „Politehnica” din Bucureşti; Cursuri Ericsson: Prezentare generală GSM, Semnalizarea GPRS, Planificarea reţelei GSM – Dimensionarea nodurilor hardware, Introducere în GSM/WCDMA MSS R5, Optimizarea reţelei radio GSM OSS-RC, Managementul configurării GSM RAN folosind OSS-RC, Introducere în GSM MSS R4, Managementul performanţei GSM/WCDMA M-MGw R4, Măsurarea performanţei GSM/WCDMA MSC/MSC-S, Operarea şi configurarea M-MGW R4, Prezentare generală GPRS, Administrarea sistemului OSS RC R2, OSS-RC R3 Delta, Prezentare generală OSS-RC R4, Workshop de introducere în RadioCommander, Workshop de SIGTRAN; Cursuri Nokia Siemens Networks: Prezentare generală SBS BR7.0, Măsurarea performanţei SBS BR7.0, Parametrii radio ai reţelei GSM - SBS BR7.0, Planificarea şi optimizarea reţelei radio BSS, Planificarea şi optimizarea reţelei radio BSS GPRS/E-GPRS, Măsurarea performanţei utilizând Spots; Curs TeleScope: Planificarea reţelei 3G CS/PS Lucrări publicate: 9 Experienţă profesională: 7.11.2005 – prezent: Inginer planificare – sistem comutaţie Cosmote Romanian Mobile Telecommunications S.A. Abilităţi Limbi straine: Engleza Cunoştinţe PC: Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint, Outlook), Open Office (Writer, Calc, Impress, Draw), Microsoft Project, AutoCAD, Microsoft Visio, Adobe Dreamweaver, Microsoft Expression Web



CURRICULUM VITAE

Personal information First name: Roşca Surname: Robert-Cristian Date of birth: 4.06.1981 Address: 6 Aleea Borcea street, block 16, 1th entrance, 3rd floor, apartment 15, 040421 district 4 Bucharest, Romania

Education 2006 – 2008 M.S. diploma: "Radiocommunications, Microwaves and Optical Communications", Faculty of "Electronics, Telecommunications and Information Technology", "Politehnica" University of Bucharest; 2005 – 2007 M.A. diploma: "Marketing and Negotiation Technics", Faculty of "Tourism and Commercial Management", "Dimitrie Cantemir" Christian University of Bucharest; 2000 – 2005 Engineer diploma: B.S. "Electronics, Telecommunications and Information Technology", "Politehnica" University of Bucharest; 1996 – 2000 "Gheorghe Şincai" National College, Bucharest Courses: 2008 – 2009 Postgraduate course "Psycho-pedagogic, Pedagogic and Methodology Training", "Teacher Training" Department, "Politehnica" University of Bucharest; Ericsson courses: GSM System Survey, GSM / WCDMA MSS R5 Introduction, GSM Network Planning – Node Hardware Dimensioning, GSM OSS-RC Radio Network Optimization, GSM RAN Configuration Management using OSS-RC, GSM MSS R4 Intoduction, GSM / WCDMA M-MGw R4 Performance Management, GSM / WCDMA MSC / MSC-S Performance Measurement, M-MGW R4 Operation & Configuration, GPRS System Survey, GPRS Signaling, OSS RC R2 System Administration, OSS-RC R3 Delta, OSS-RC R4 Overview, RC On-Site Introduction Workshop, SIGTRAN Workshop; Nokia Siemens Networks courses: SBS BR7.0 System Overview, SBS BR7.0 Performance Measurement, SBS BR7.0 Radio Network Parameters for GSM, BSS Radio Network Planning and Optimization, BSS GPRS / E-GPRS Radio Network Planning and Optimization, Spots Performance Measurement Operation; TeleScope course: 3G CS/PS Network Planning. Papers published: 9 Work experience: 7.11.2005 – present: Switching planning engineer Cosmote Romanian Mobile Telecommunications S.A. Personal skills and competences Foreign languages: English Computer skills: Office software: Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint, Outlook), Open Office (Writer, Calc, Impress, Draw), Microsoft Project, Autodesk AutoCAD, Microsoft Visio, Adobe Dreamweaver, Microsoft Expression Web.

Universitatea: „Transilvania” din Braşov Facultatea: „Ştiinţa şi ...

Documents

Transcript of Universitatea: „Transilvania” din Braşov Facultatea: „Ştiinţa şi ...