Действие сотовой радиотелефонной связи построено на принципе разбивки поверхности земли на отдельные участки — “соты”, в центре которых располагаются антенны базовой станции. Они обеспечивают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, находящимися в пределах “соты”. Возможности передаваемой информации зависят от длины волны: чем она короче, тем больше каналов для передачи, что вступает в противоречие с величиной зоны покрытия одной базовой станцией. Антенная техника и экономика строительства базовых станций определили высоты их опор в пределах 40–110 м, при этом наиболее оптимальной оказалась 70-метровая высота.
Появление в 1999 году в Беларуси первого оператора мобильной связи стандарта GSM, а вскоре и второго, потребовало для размещения антенн кроме использования существующих опор строительства новых. Наиболее экономичным их вариантом признаны стальные решетчатые опоры.
На тот момент ЗАО “Белпроектстальконструкция” не имело разработок экономичных башен и мачт высотой 70 м, соответствующих нагрузкам мобильной связи и требованиям по деформативности.
В страну начали завозить данные сооружения из-за рубежа. Недостаток их в том, что они имеют высокую стоимость, к тому же облагаются таможенными платежами, рассчитываться приходится валютой. Операторами мобильных коммуникаций на Молодечненском ЗМК закупались и устанавливались на территории страны башни разработки ЦНИИпроектстальконструкции им. Мельникова (Москва), которые изготавливались для российского рынка. Но они рассчитаны на больший диапазон нагрузок и имеют значительный вес — 27 т, что повышает их стоимость.
Существенным конструктивным недостатком импортных башен является решение опорных узлов. Опирание предусмотрено через фланцевые соединения на закладные детали в фундаменте, которые не позволяют произвести выверку башни по вертикали при установке, а требования по соблюдению точности установки закладных деталей в фундаментах в плане очень жесткие. Лестница предусмотрена с опиранием на собственный фундамент внутри ствола, решетка башен частая, что не позволяет разместить контейнер с оборудованием внутри ствола для уменьшения площади застройки. В некоторых сооружениях конструктивные решения требуют горячего цинкования отдельных элементов, что опять- таки повышает их стоимость.
Но опоры нельзя рассматривать как товарную продукцию, это, прежде всего, продукция строительства. Даже при поточном производстве, когда конструкции типизированы и унифицированы, каждая изготовленная, поставленная и смонтированная опора является индивидуальным инженерным сооружением. Индивидуальность определяется радиотехнической оснащенностью, грунтовыми условиями, характером местности, метеорологическим районом, отступлениями от проекта, повреждениями, характером их исправления и т.д.
Исходя из этого, ЗАО “Белпроектстальконструкция” решило выступить инициатором разработки конкурентоспособной антенной опоры массового применения, ориентированной на отечественных изготовителей металлоконструкций и лишенной недостатков вышеназванных башен. Пакет антенных нагрузок был получен в СП ООО “Мобильная цифровая связь”.
Выбор схемы определялся опытом проектирования и рациональными параметрами решетчатых башен в зависимости от высоты сооружения и доли воздействия технологического оборудования. Конструктивные решения проектируемой башни были направлены на максимальное использование возможностей Молодечненского ЗМК как наиболее крупного производителя строительных металлоконструкций.
Статический расчет сооружения выполнялся по пространственной схеме с помощью программного комплекса “Лира”. Металлические конструкции рассчитаны на нагрузки от собственного веса башни и устанавливаемого на ней оборудования, а также ветровые и гололедные нагрузки. Особенно важное значение имеет правильный учет ветровой нагрузки, которую принято делить на статическую и динамическую составляющие. Первая определяется средней скоростью ветра и вызывает статическую реакцию башни, вторая — турбулентными пульсациями скорости ветра, вызывающими ее колебания. Под действием ветра может произойти деформация башни, изменение углового положения антенн, и при значительных величинах угловых перемещений снижается качество приема сигнала.
Согласно нормам проектирования антенных сооружений, относительные отклонения опор связи в общем случае не должны превышать 1/100 высоты. Дополнительными требованиями к деформативности опор предусмотрены их угловые перемещения от ветровой нагрузки по азимуту и углу места не выше 0,5 градуса. Для поддержания стабильности углового положения антенн необходимо обеспечить соответствующую жесткость опор. В результате вариантных проработок были определены оптимальные параметры, позволяющие достичь необходимой жесткости башни при минимальном расходе стали.
Башня запроектирована треугольной в плане с укрупненными секциями размером до 12 м и разреженной перекрестной решеткой. Для достижения пространственной жесткости по высоте предусмотрены диафрагмы. Пояса и решетка выполняются из замкнутых гнуто-сварных профилей квадратного сечения, стыки поясов — фланцевыми на так называемых слабонатянутых высокопрочных болтах. Соединение элементов решетки с поясами и между собой производится на болтах класса прочности 8.8. Узлы опирания башни на фундаменты позволяют производить выверку вертикальности сооружения в процессе монтажа. Для обслуживания технологического оборудования имеются площадки и лестница с ограждением. Металлоконструкции производятся Молодечненским ЗМК с использованием кондукторов, обеспечивающих необходимую точность изготовления всех элементов.
По весовым характеристикам башня получилась близкой к зарубежным аналогам и значительно легче разработки ЦНИИпроектстальконструкции. Ее вес — 16,5 т. Благодаря этому появилась возможность производить ее монтаж целиком после предварительной сборки в горизонтальном положении на земле.
В настоящее время выполнена проектная документация базовых станций. Молодечненским ЗМК изготовлено одиннадцать комплектов металлоконструкций башен для СП ООО МЦС. Монтаж сооружений осуществляется с привлечением строительно-монтажного предприятия УП “Монремтехно” и ООО “Микомпани”.