Published October 12, 2022
| Version v1
Publication
Optimum Selection of Communication Tower Structures Based on Wind Loads & lifecycle cost analysis
- 1. Nile University
- 2. American University in Cairo
- 3. Cairo University
Description
Communication towers are vital assets in our daily lives as they transfer signals between cell phones facilitating communication and commerce among people and businesses all around the world. Wind loads are crucial in the communication towers design since they are tall and slender. With climate change bringing more storms and higher wind speeds, it is more crucial to research the finest tower structure that withstands such conditions with the least life cycle cost. Therefore, in this paper, a comparative case study is performed between 45 m height lattice tower and monopole tower in Egypt. Two locations were considered, the first is inside the city and the second is an open terrain. In addition, two load scenarios were investigated. The comparison parameters are the behavior under critical wind loads taking into account three wind speeds which are 100 km/hr, 130 km/hr and 140 km/hr, and life cycle cost analysis. It was found that the lattice tower behaves better under critical wind loads with a maximum tilting equal to 0.4784 degrees at location 1, load 2, and a wind speed of 140 km/hr compared to 0.5806 in the case of the monopole tower. Similarly, the lattice tower behaves better at the second location as well. However, the monopole tower has less life cycle cost with a total life cycle cost of 3,201,846.80 EGP compared to 4,380,419.91EGP in case of lattice tower. Therefore, based on the location, wind speed, and available land area, and life cycle cost assessment, the optimum tower structure could be selected.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد أبراج الاتصالات من الأصول الحيوية في حياتنا اليومية لأنها تنقل الإشارات بين الهواتف المحمولة التي تسهل الاتصال والتجارة بين الأشخاص والشركات في جميع أنحاء العالم. تعتبر أحمال الرياح حاسمة في تصميم أبراج الاتصالات لأنها طويلة ونحيلة. نظرًا لأن تغير المناخ يجلب المزيد من العواصف وسرعات رياح أعلى، فمن الأهمية بمكان البحث عن أفضل هيكل برج يتحمل مثل هذه الظروف بأقل تكلفة لدورة الحياة. لذلك، في هذه الورقة، يتم إجراء دراسة حالة مقارنة بين برج شبكي بارتفاع 45 متر وبرج أحادي القطب في مصر. تم النظر في موقعين، الأول داخل المدينة والثاني عبارة عن تضاريس مفتوحة. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقيق في سيناريوهين للحمولة. معلمات المقارنة هي السلوك تحت أحمال الرياح الحرجة مع الأخذ في الاعتبار ثلاث سرعات للرياح وهي 100 كم/ساعة و 130 كم/ساعة و 140 كم/ساعة وتحليل تكلفة دورة الحياة. وجد أن البرج الشبكي يتصرف بشكل أفضل تحت أحمال الرياح الحرجة مع أقصى إمالة يساوي 0.4784 درجة في الموقع 1، والحمل 2، وسرعة رياح تبلغ 140 كم/ساعة مقارنة بـ 0.5806 في حالة البرج أحادي القطب. وبالمثل، يتصرف البرج الشبكي بشكل أفضل في الموقع الثاني أيضًا. ومع ذلك، فإن البرج أحادي القطب لديه تكلفة دورة حياة أقل بتكلفة دورة حياة إجمالية قدرها 3،201،846.80 جنيه مصري مقارنة بـ 4،380،419.91 جنيه مصري في حالة البرج الشبكي. لذلك، بناءً على الموقع وسرعة الرياح ومساحة الأرض المتاحة وتقييم تكلفة دورة الحياة، يمكن اختيار الهيكل الأمثل للبرج.Translated Description (French)
Les tours de communication sont des actifs vitaux dans notre vie quotidienne car elles transfèrent des signaux entre les téléphones portables, facilitant la communication et le commerce entre les personnes et les entreprises du monde entier. Les charges de vent sont cruciales dans la conception des tours de communication car elles sont hautes et minces. Avec le changement climatique entraînant plus de tempêtes et des vitesses de vent plus élevées, il est plus crucial de rechercher la meilleure structure de tour qui résiste à de telles conditions avec le coût du cycle de vie le moins élevé. Par conséquent, dans cet article, une étude de cas comparative est réalisée entre une tour en treillis de 45 m de hauteur et une tour monopolaire en Égypte. Deux emplacements ont été envisagés, le premier est à l'intérieur de la ville et le second est un terrain dégagé. En outre, deux scénarios de charge ont été étudiés. Les paramètres de comparaison sont le comportement sous des charges de vent critiques en tenant compte de trois vitesses de vent qui sont 100 km/h, 130 km/h et 140 km/h, et l'analyse des coûts du cycle de vie. Il a été constaté que la tour en treillis se comporte mieux sous des charges de vent critiques avec une inclinaison maximale égale à 0,4784 degrés à l'emplacement 1, charge 2 et une vitesse du vent de 140 km/h par rapport à 0,5806 dans le cas de la tour monopolaire. De même, la tour en treillis se comporte mieux au deuxième emplacement également. Cependant, la tour monopôle a un coût de cycle de vie inférieur avec un coût de cycle de vie total de 3 201 846,80 EGP contre 4 380 419,91EGP dans le cas d'une tour en treillis. Par conséquent, en fonction de l'emplacement, de la vitesse du vent et de la superficie disponible, ainsi que de l'évaluation des coûts du cycle de vie, la structure optimale de la tour a pu être sélectionnée.Translated Description (Spanish)
Las torres de comunicación son activos vitales en nuestra vida cotidiana, ya que transfieren señales entre teléfonos celulares facilitando la comunicación y el comercio entre personas y empresas de todo el mundo. Las cargas de viento son cruciales en el diseño de las torres de comunicación, ya que son altas y delgadas. Con el cambio climático trayendo más tormentas y mayores velocidades del viento, es más crucial investigar la mejor estructura de torre que resista tales condiciones con el menor costo de ciclo de vida. Por lo tanto, en este documento, se realiza un estudio de caso comparativo entre la torre de celosía de 45 m de altura y la torre monopolo en Egipto. Se consideraron dos ubicaciones, la primera está dentro de la ciudad y la segunda es un terreno abierto. Además, se investigaron dos escenarios de carga. Los parámetros de comparación son el comportamiento bajo cargas críticas de viento teniendo en cuenta tres velocidades de viento que son 100 km/h, 130 km/h y 140 km/h, y el análisis de costes del ciclo de vida. Se encontró que la torre de celosía se comporta mejor bajo cargas críticas de viento con una inclinación máxima igual a 0.4784 grados en la ubicación 1, carga 2 y una velocidad del viento de 140 km/h en comparación con 0.5806 en el caso de la torre monopolo. Del mismo modo, la torre de celosía también se comporta mejor en la segunda ubicación. Sin embargo, la torre monopolo tiene un menor coste del ciclo de vida con un coste total del ciclo de vida de 3.201.846,80 EGP en comparación con 4.380.419,91 EGP en el caso de la torre de celosía. Por lo tanto, en función de la ubicación, la velocidad del viento y el área de tierra disponible, y la evaluación de costos del ciclo de vida, se podría seleccionar la estructura óptima de la torre.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاختيار الأمثل لهياكل برج الاتصالات بناءً على أحمال الرياح وتحليل تكلفة دورة الحياة
- Translated title (French)
- Sélection optimale des structures de tour de communication en fonction des charges éoliennes et de l'analyse des coûts du cycle de vie
- Translated title (Spanish)
- Selección óptima de estructuras de torres de comunicación basada en cargas de viento y análisis de costes del ciclo de vida
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4304808861
- DOI
- 10.1080/23311916.2022.2132656
References
- https://openalex.org/W2267076622
- https://openalex.org/W2748857356
- https://openalex.org/W2784566851
- https://openalex.org/W2922320073
- https://openalex.org/W3010465915
- https://openalex.org/W3022652668
- https://openalex.org/W3036277472
- https://openalex.org/W3047354893
- https://openalex.org/W3166238091
- https://openalex.org/W4223617055
- https://openalex.org/W4233431096
- https://openalex.org/W4251508755