Comparaison des matériaux de structure des tours de télécommunications : acier, béton ou matériaux composites ?

Dans les systèmes de réseaux de communication modernes, les pylônes de télécommunications constituent une infrastructure essentielle à la transmission et à la couverture des signaux. Avec le développement accéléré de la 5G, de l'Internet des objets et des villes intelligentes, le nombre et la complexité structurelle de ces pylônes ont considérablement augmenté. Le choix des matériaux de construction détermine directement la capacité portante, la durabilité, l'efficacité de la construction et les coûts d'exploitation et de maintenance à long terme.

Cet article propose une analyse approfondie de trois matériaux de construction courants — les structures en acier, les structures en béton et les structures en matériaux composites — selon quatre perspectives : performance technique, procédés de fabrication, économie et scénarios d’application, afin d’aider les bureaux d’études et les entreprises manufacturières à élaborer des stratégies de sélection des matériaux plus scientifiques.

Le rôle fondamental du choix des matériaux dans la conception des tours de télécommunication

Les matériaux de structure des tours de télécommunications assurent non seulement un support physique, mais influent également de manière significative sur leur durée de vie et leur sécurité. Face à l'augmentation des charges des équipements de communication, de la hauteur des tours et à la diversité des conditions environnementales, les matériaux doivent simultanément répondre aux exigences suivantes :

• Haute résistance et rigidité : pour résister aux charges du vent, aux séismes et aux charges des équipements.
• Bonne résistance à la corrosion et à la fatigue : convient aux environnements côtiers, à forte humidité, à forte salinité ou à climats extrêmes.
• Facilité de mise en œuvre : répondant aux besoins de déploiement rapide et de construction à grande échelle.
• Économie et durabilité : équilibrer les coûts du cycle de vie et la réutilisation.

Par conséquent, le choix des matériaux pour les tours de télécommunications n'est pas seulement une question de conception structurelle, mais aussi une décision systémique impliquant les coûts de fabrication, l'exploitation et la maintenance à long terme, ainsi que l'impact environnemental.

Tour de télécommunications en acier

Propriétés des matériaux et caractéristiques de fabrication

Les pylônes de télécommunications en acier constituent actuellement la structure la plus répandue et la plus aboutie au monde. Leur structure est généralement construite en cornières ou en tubes d'acier, puis galvanisée à chaud pour prévenir la corrosion.

Ses principaux atouts résident dans son rapport résistance/poids élevé et son excellente usinabilité. La résistance exceptionnelle à la traction et à la flexion de l'acier lui permet de supporter efficacement les fortes charges dues au vent et les charges concentrées des équipements de communication lourds. Par ailleurs, les composants en acier sont faciles à standardiser en production et à assembler de manière modulaire, ce qui améliore considérablement l'efficacité des chantiers.

Un processus de fabrication typique (en utilisant JOISYNC comme exemple) comprend :

• Inspection et découpage des matières premières ;
• Nivellement et cisaillement de plaques d'acier ;
• Cintrage et soudage ;
• Galvanisation à chaud pour la protection contre la corrosion ;
• Perçage, assemblage et contrôle qualité.

Chaque étape contrôle rigoureusement la précision dimensionnelle et la qualité du revêtement afin de garantir la solidité, la résistance à la torsion et la résistance aux intempéries de la structure finie de la tour.

Avantages, inconvénients et applicabilité

Principaux avantages :

• Haute résistance, légèreté et excellente résistance au vent et aux séismes ;
• Sa structure modulaire facilite une installation et un démontage rapides ;
• Contrôle des coûts flexible, adapté à la production de masse à grande échelle ;
• Réutilisable et respectueux de l'environnement.

Limites:

• Nécessite un entretien anticorrosion régulier dans des environnements à forte humidité et à forte concentration de brouillard salin ;
• Nécessite une capacité portante élevée au niveau des fondations ;
• Nécessite une segmentation raisonnable pour le transport des composants, ce qui augmente les coûts logistiques.

Scénarios applicables :

• • Stations de base de communication mobile dans les zones urbaines et périurbaines ;
• • Tours de stations de base macro dans des zones à vents forts ou à géologie complexe ;
• • Installations de communication mobiles et temporaires.

Tour de télécommunications en béton

Caractéristiques structurelles et analyse des performances

Les tours de télécommunications en béton sont généralement construites à l'aide de techniques de coulage monolithique en béton armé ou d'assemblage préfabriqué. Leur grande rigidité structurelle et leur poids propre élevé les rendent adaptées aux infrastructures de communication fixes et pérennes.

Les tours en béton présentent des avantages considérables, notamment leur excellente stabilité et leur résistance à la corrosion. Grâce à la densité du béton, elles résistent efficacement aux vibrations dues au vent ainsi qu'aux variations de température et d'humidité. De plus, leur faible coût d'entretien et leur faible coût global de possession les rendent idéales pour une utilisation à long terme.

Caractéristiques techniques :

• • Rigidité structurelle globale élevée et performances sismiques stables ;
• • Haute résistance à la corrosion chimique et aux environnements de brouillard salin ;
• • Peu sujet aux fissures de fatigue structurelle ;

La surface extérieure peut être combinée à des procédés décoratifs tels que la pulvérisation et l'imitation de texture de pierre, ce qui la rend à la fois esthétique et durable.

Limitations de l'application et scénarios applicables

Principaux inconvénients :

• Poids élevé, nécessitant une capacité portante élevée des fondations et des équipements de construction de pointe ;
• Longue période de construction, nécessitant un coulage et un durcissement sur place ;
• Manque de mobilité, rendant difficiles les ajustements ultérieurs ;
• Flexibilité limitée dans la conception.

Scénarios S applicables :

• Tours de communication permanentes, telles que les tours de diffusion de télévision ou les centres de transmission de signaux essentiels ;
• Zones côtières à forte salinité ;
• Situations exigeant une facilité de maintenance extrêmement élevée et une stabilité à long terme.

Tour de télécommunications composite

Contexte des technologies émergentes

Ces dernières années, grâce à la maturation des technologies de matériaux légers et à haute résistance, les tours de télécommunications composites ont progressivement suscité un intérêt croissant. Ces structures utilisent généralement des composites en plastique renforcé de fibres de verre (PRFV) ou en fibres de carbone, avec de la résine comme matrice, mis en forme par moulage, enroulement ou polymérisation sous vide.

Ce matériau présente des avantages naturels en termes de légèreté, de résistance à la corrosion et de propriétés électromagnétiques, ce qui le rend particulièrement adapté aux futurs déploiements de la 5G et des systèmes de communication à petite échelle.

Avantages techniques et applications d'ingénierie

Principaux avantages :

• Résistance à la corrosion extrêmement élevée : résistant aux acides et aux alcalis, résistant aux UV, sans entretien ;
• Léger : ne pèse qu'environ 30 % du poids d'une tour en acier ayant la même capacité de charge ;
• Transparence électromagnétique : n'interfère pas avec la propagation du signal, convient aux systèmes de communication à haute fréquence ;
• Installation rapide : assemblage modulaire, peut être construit dans des espaces restreints ;
• Haute tolérance environnementale : processus de production à faibles émissions de carbone, partiellement recyclable.

Ces caractéristiques confèrent aux tours en matériaux composites des avantages uniques pour les micro-stations de base 5G, les tours de communication dans les zones inhabitées et les sites industriels spéciaux.

Limitations et portée de l'application

Principaux inconvénients :

• Coût élevé, dû à des matières premières et des procédés de moulage onéreux ;
• La résistance structurelle reste limitée par les procédés de fabrication et les dimensions ;
• L’absence de normes industrielles unifiées et le fait que l’expérience en matière de conception soit encore au stade de l’accumulation constituent des freins importants.

Scénarios applicables :

• petites stations de base 5G et systèmes de distribution extérieurs ;
• Environnements hautement corrosifs tels que les usines chimiques, les ports et les îles ;
• Points de communication temporaires ou structures de tours de signalisation légères.

Conclusion

Qu'il s'agisse d'une tour de télécommunications traditionnelle en acier, d'une tour de télécommunications robuste en béton ou d'une tour de télécommunications composite innovante, chacune possède sa propre valeur technique.

Le choix des matériaux de construction doit reposer sur une décision globale prenant en compte l'environnement géographique du projet, la charge de communication, les contraintes budgétaires et la stratégie de maintenance. Pour les fabricants, le renforcement de leurs compétences en science des matériaux et en innovation des procédés sera essentiel pour conserver une position de leader dans la concurrence mondiale sur le marché des infrastructures de communication.

Si vous recherchez une tour de communication de haute qualité, contactez JOISYNC, fabricant professionnel de tours de communication . Forts d'une vaste expérience, nous sommes le partenaire idéal pour vous !