Як спроектувати структуру та зовнішній вигляд опори вуличного освітлення?

Theстовп вуличного освітленнямає міцно тримати світильник на місці під впливом власної ваги та вітрового навантаження, витримувати багаторічну погоду та вібрацію-автомобіля та зливатися з дорожнім ландшафтом. Якщо його міцність, захист від корозії або заземлення не вдасться, результат варіюється від погіршення освітлення до ризику для особистої безпеки. Взявши як приклад конічний стовп із фланцем -, який є найпоширенішим типом -, у цьому розділі по черзі розглядаються чотири важливі елементи: дверцята для обслуговування, анти-обробка від корозії, міцність основи та захисне заземлення; потім він встановлює чотири вимоги до дизайну зовнішнього вигляду.

 

Технічні двері дизайну сонячного вуличного освітлення

Дверцята для обслуговування — це отвір доступу для обслуговування сталевого стовпа освітлення. Всередині дверцят зазвичай є електрична монтажна пластина, основна функція якої полягає в з’єднанні світильника та кабелю. Запобіжники та клемні колодки зазвичай монтуються на цій пластині. Спосіб відкривання дверей дуже важливий, і конструкції відрізняються від одного виробника до іншого. З одного боку, обслуговування повинно бути зручним; з іншого боку, слід запобігти крадіжці -, отже, використання спеціального дверного ключа.

 

У таблиці 1 наведено розміри дверцят для обслуговування, що відповідають загальній висоті опор. Розміри, представлені A, B і C у таблиці 1, див. на малюнку нижче. A - висота нижнього краю дверей для обслуговування над землею; вона повинна бути встановлена ​​для комфорту і зручності працівника, і бажано повинна становити 500-600 мм. C - ширина дверей для обслуговування; він повинен забезпечувати зручну заміну баласту та запобіжника і, як правило, становить не менше 100 мм. B, висота дверцят для обслуговування, залежить від того, чи опора несе одно-дуговий чи подвійний-дуговий світильник, а також від діаметра опори в місці розташування дверей; зазвичай становить 200–1000 мм.

 

 

Якщо дверцята для обслуговування занадто великі -, тобто якщо значення B і C занадто великі - це безпосередньо вплине на міцність сталевої опори; якщо він занадто малий, робота працівника буде ускладнена. Якщо значення B і C занадто великі, слід вжити відповідних заходів для посилення, щоб забезпечити достатню міцність опори для безпеки. Внутрішнє{4}}та-зовнішнє розташування подвійних-дверей також може застосовуватися.

Анти{0}}обробка сталевих світлових стовпів від корозії

Через природу самої сталі захист від корозії є ключовою проблемою для сталевих опор під час зберігання та експлуатації. Корозія сталевого стовпа спричинена хімічною або електрохімічною дією навколишнього середовища. Залежно від задіяного середовища її класифікують як атмосферну корозію, корозію морської води, бактеріальну корозію тощо. Атмосферна корозія на сьогоднішній день є найпоширенішою, оскільки сталевий стовп контактує з атмосферою під час механічної обробки, транспортування, зберігання та обслуговування, тому умови для атмосферної корозії присутні завжди.

 

1. Фактори, що викликають корозію сталевих опор.

Основні фактори, які спричиняють іржавіння та корозію сталевих стовпів:

 

1.1 Відносна вологість повітря.

При даній температурі відношення вмісту водяної пари в повітрі до вмісту водяної пари в ньому при насиченні називається відносною вологістю. Нижче певної відносної вологості швидкість іржавіння та корозії сталевого стовпа дуже низька, тоді як вище цієї відносної вологості швидкість іржавіння різко зростає; це значення відносної вологості називається критичною вологістю. Критична вологість сталі становить близько 75%. Найбільший вплив на корозію металів має відносна вологість повітря: як тільки вологість повітря перевищує критичну вологість, на поверхні сталі утворюється плівка води або крапель води, і якщо шкідливі домішки в повітрі розчиняються в цій плівці або цих краплях, утворюється електроліт і корозія прискорюється.

 

1.2 Температура і вологість повітря.

Атмосферна температура і вологість разом впливають на іржавіння. Швидкість іржавіння залежить від вмісту водяної пари в повітрі і збільшується з підвищенням температури повітря. Це особливо вірно у вологому середовищі, де чим вища температура, тим швидше іржавіє - і тим більше вище критичної вологості. Крім того, якщо існує різниця температур між атмосферою та сталлю, на холоднішій поверхні опори утворюється конденсат, що також спричиняє іржавіння.

 

1.3 Корозійні гази.

Серед корозійних газів у забрудненому повітрі найбільше впливає на іржавіння сталевих стовпів діоксид сірки. Кисень атмосфери діє на іржавіння сталевих стовпів найстійкіше, надаючи свою дію постійно.

 

1.4 Інші фактори.

Атмосфера містить велику кількість пилу - диму, вугільної золи, хлоридів, кислот, лугів, солей тощо. -, серед яких найбільший вплив мають хлориди.

 

 

2. Антикорозійна обробка.

Щоб запобігти зниженню конструкційної міцності стовпа іржею та корозією та створенню загрози безпеці, сталеві стовпи потрібно обробити антикорозійною -системою. Анти{2}}корозійні методи — це профілактичні заходи, спрямовані на усунення причин корозії. Запобігання іржі означає уникнення або сповільнення впливу вологи, високої температури, окислення, хлоридів та інших факторів. В даний час зазвичай використовуються наступні методи:

 

2.1 Гаряче-цинкування.

Процес і спосіб занурення попередньо оброблених сталевих або чавунних деталей у розплавлений цинк, щоб на їхній поверхні утворилося покриття цинку та/або сплаву цинк із залізом. Товщина цинкового покриття повинна досягати 65-90 мкм. Оцинковане покриття оцинкованих деталей має бути рівномірним і гладким, без задирок, напливів і зайвих грудок; покриття має бути міцно з’єднане зі сталевою підкладкою стовпа, і після випробування молотком покриття не повинно відшаровуватися або з’являтися пухирі.

 

2.2 Порошкове фарбування.

Порошкове покриття наноситься після-гарячого цинкування. Порошок має бути призначений для зовнішнього-порошку; на покритті не повинно бути відшаровування та тріщин, а під час перевірки міцності зв’язку між покриттям і основою не повинно виникати відшарування чи тріщин. Порошкове покриття додатково покращує корозійну стійкість сталевої опори та значно покращує її декоративний вигляд завдяки широкому вибору кольорів; його недоліком є ​​відносно висока вартість.

 

 

Розрахунок міцності в основі сталевого світлового стовпа

 

Світловий стовп піддається двом формам навантаження.

Однією з них є власна-вага. Для одного -полюса дуги власна-вага виникає через вагу кронштейна лампи та головки світильника, що створює згинальний момент у площині кронштейна лампи. Для опори з подвійною-дугою ситуація змінюється залежно від довжини двох плечей: після того, як згинальні моменти, створені вагою плечей і головок світильників довгої та короткої дуг, частково врівноважують одна одну, різниця між ними, що діє в площині плечей, утворює момент власної-ваги.

 

Для подвійного -дугового стовпа з дугами однакової довжини моменти врівноважуються, якщо світильники та пов’язані з ними електричні компоненти в цій площині ідентичні; якщо вони не ідентичні, згинальний момент створюється в площині плечей через різницю у вазі світильників та їхніх електричних компонентів.

 

Окрім власної-ваги, інше навантаження на стовп створює вітер. Міцність стовпа повинна задовольняти наступне:

• Коли напрямок вітру паралельний площині кронштейна лампи, максимальні згинальні моменти, створювані вітром-відкритими ділянками головки світильника та полюса в поперечних-перерізах у з’єднанні-з-полюсами, біля дверей для обслуговування та на рівні землі мають бути меншими за допустиме значення;
• Коли напрямок вітру перпендикулярний площині кронштейна лампи, тоді, окрім згинального моменту, створюваного вітром-відкритою ділянкою самого вала, вітрове навантаження на головку світильника та кронштейн лампи однієї -дугової опори також створює згинальний момент і крутний момент у площині опори; всі ці моменти повинні бути менше допустимого значення.

 

Вітрове навантаження залежить від розташування, регіону та висоти стовпа, що розраховується, тобто:

p0=Kv2/16

На p0 впливають різні коефіцієнти, підставлені в обчислення, наприклад розміри полюса, форма поперечного-перерізу полюса та основний період однієї форми коливання.

 

Рівномірно розподілений тиск вітру на полюс розраховується за формулою:

p1=p0dˉ H

 

У наведених вище двох рівняннях: p 0 — тиск вітру на 1 м² стовпа (Па); K - аеродинамічний коефіцієнт, який за стандартом становить K=0.7 для круглих елементів (рекомендується приймати K=1.0 для правильних шестикутних і восьмикутних перетинів); v – швидкість вітру, зазвичай v=25 м⋅с−1, H – висота стовпа (м); dˉ середній діаметр полюса (м), де

dˉ=(d1+d2)/2

Тут d1 — верхній діаметр стовпа (м), а d2 — діаметр основи стовпа (м). Конусність полюса зазвичай становить 1/90, 1/100 або 1/110, або не-є рівномірним.

 

Товщина стінок сталевих опор висотою 12 м і нижче становить 4 мм. При товщині стінки 3,0 мм опора може вібрувати під дією вітру та проїжджаючих повз важких транспортних засобів, що послаблює болтові з’єднання та впливає на світильник.

 

Захисне заземлення сталевих опор

Сталеві опори освітлення, блоки керування та подібні установки містять електричне обладнання всередині них, і до них може торкнутися людина, що стоїть на землі, у будь-який момент. Коли ізоляція виходить з ладу і корпус полюса стає під напругою, напруга дотику прикладається безпосередньо до тіла людини, що призводить до серйозних наслідків. Таким чином, будь-який металевий корпус, який містить електричне обладнання і до якого може торкнутися людина, що стоїть на землі, повинен бути надійно підключений до захисного провідника -, тобто заземлений або з’єднаний з нейтраллю.

 

Системи розподілу -низької напруги класифікуються за схемою заземлення на три типи - TN, TT і IT -, а система TN далі поділяється на три типи відповідно до способу поєднання нейтрального провідника (N) і захисного провідника (PE):

• Система TN-S: провідники N і PE зберігаються окремо по всій довжині від джерела. PE провідник зазвичай не пропускає робочий струм, тому безпека є найкращою.
• Система TN-C: провідники N і PE об’єднані в один провідник PEN, що економить один провідник. Проте PEN-провідник зазвичай пропускає робочий струм, і якщо він розривається, корпус обладнання піднімається до фазної напруги через ланцюг навантаження, тому запас надійності низький.
• Система TN-C-S: у передній частині використовується провідник PEN, який розділений на окремі провідники N та PE на вхідному кінці блоку керування, і після цього їх не можна повторно поєднувати. Це поєднує в собі безпеку з економією електропроводки та є практикою, яка найбільш широко використовується в проектах дорожнього освітлення.

 

У системі TN-C, оскільки провідники N і PE об’єднані, також має бути виконано таку вимогу: для електрообладнання низької-напруги з безпосередньо заземленою нейтраллю, щоб забезпечити автоматичне від’єднання несправної ділянки, струм-короткого замикання має бути не менше ніж у 4 рази більше номінального струму запобіжника в найближчій точці або не менше ніж у 1,5 рази від миттєвої (або короткого-часу-затримки) робочого струму автоматичного вимикача.

 

Фактична практика виглядає наступним чином: φ10 мм гарячеоцинкована кругла сталь прокладається вздовж всієї лінії вздовж закопаного кабелю та закопується безпосередньо в землю (Малюнок 6.3.9); провідник PEN приєднаний до мережі заземлення трансформатора на трансформаторі та надійно з’єднаний у двох точках з усіма коробками керування, сталевими опорами освітлення, металевими опорами освітлення та подібними частинами вздовж лінії; окремий заземлюючий електрод встановлюється на головному кінці, дальньому кінці та в кожній точці відгалуження лінії та на кожному третьому полюсі; опір окремого заземлювача не повинен перевищувати 10 Ом, а всієї мережі заземлення – 4 Ом; якщо ці межі перевищено, можна використовувати-відновлювач опору-тривалої дії, але корозійні речовини, такі як кухонна сіль, заборонені - вони короткостроково зменшують опір, але довгостроково роз’їдають заземлювач.

 

Заземлення є останньою лінією захисту і не може замінити ізоляцію. Усередині дверцят для обслуговування кабелі слід підключати за допомогою розподільної коробки з пластиковим корпусом або кронштейна зі штифтовим-типом; необхідно підвищити рівень ізоляції провідників, баласту та інших компонентів, суворо відібрати виробників і суворо провести тестування, а також запровадити «стандарт монтажу». Лише використовуючи заходи із запобігання-витокам протягом усього процесу вибору матеріалу, виготовлення, приймання, експлуатації та технічного обслуговування, а також правильно застосовуючи три- або п’яти-систему, можна нарешті забезпечити безпеку сталевих освітлювальних стовпів.

 

 

Дизайн зовнішнього вигляду сталевих опор

Основна функція опори — утримувати світильник у правильному положенні та підтримувати його. При цьому жердина виконує ще й декоративну роль. Для учасників дорожнього руху - пішоходів, велосипедистів і водіїв транспортних засобів - не можна ігнорувати форму стовпа в їхньому полі зору: люди можуть не помітити світильник високо на стовпі, оскільки він набагато менший за стовп, але сам стовп вражає око прямо в напрямку горизонтального руху. Отже, з економічним розвитком і підвищенням естетичних стандартів зовнішній вигляд освітлювальних стовпів приділяє все більше уваги.

 

Зовнішній дизайн світлових стовпів випливає з турботи про дорожній ландшафт. Воно має бути підпорядковане дизайну ландшафту дороги в цілому, і в той же час повинно перш за все задовольняти вимогам освітлення та міркуванням безпеки. Тому при проектуванні зовнішнього вигляду опори освітлення слід враховувати наступні аспекти.

 

1. Вимоги безпеки

Безпека є основною вимогою, яку дизайнер повинен завжди враховувати в першу чергу. Безпека опори освітлення забезпечується декількома аспектами, такими як якість сталі опори та анти-обробка від корозії; аспектами, пов'язаними з дизайном зовнішнього вигляду, є розрахунок навантаження та забезпечення міцності. Іноді стовп зі складною формою справді дуже привабливий, але чим складніша конструкція, тим складніший розрахунок на міцність і тим складніше забезпечити безпеку; тому сувора перевірка є важливою при виборі таких полюсів.

 

2. Вимоги до освітлення

Вимоги до освітлення є ще однією основною вимогою дизайну зовнішнього вигляду опори. Як буде зрозуміло зі змісту розділу 7, проектувальник проходить через складну роботу, щоб вибрати відповідні світильники та джерела світла та визначити положення кожного вуличного ліхтаря -, включаючи його висоту, відстань, довжину кронштейна та кут нахилу -, і всі ці параметри регулюються опорою.

 

Щоб забезпечити якість освітлення в конкретному проекті дорожнього освітлення, після визначення параметрів монтажу світильників конструкція стовпа повинна відповідати вимогам цих параметрів: незалежно від зовнішнього вигляду стовпа, висота точки кріплення світильника не повинна змінюватися, горизонтальна довжина кронштейна лампи не повинна змінюватися, а також не повинен змінюватися кут нахилу кронштейна лампи (за винятком випадків, коли сам світильник дозволяє регулювати його монтажний кут). В іншому випадку якість освітлення буде більшою чи меншою мірою відрізнятися від запланованого результату дизайну.

 

Інший аспект вимоги до освітлення полягає в тому, що встановлення та обслуговування повинні бути зручними; з цієї точки зору зовнішній вигляд полюса не повинен бути над-складним.

 

 

3. Естетичні вимоги

Естетичні вимоги є відправною точкою дизайну зовнішнього вигляду стовпа. Про появу стовпа не можна судити ізольовано, його слід оцінювати комплексно разом із усіма пов’язаними факторами. У меншому масштабі ці фактори включають стиль світильника, поперечну-форму дороги, асфальтове чи цементобетонне покриття, придорожні насадження, стиль придорожньої скульптури, а також клас і характер дороги; у більш широкому масштабі вони включають забудоване або природне середовище по обидва боки дороги, функції району, історію району та естетичні смаки людей відповідного міста.

 

Візуальна привабливість зовнішнього вигляду сталевого стовпа походить головним чином від комбінації та варіації ліній його конструктивних частин, і зокрема від змін у формі кронштейна лампи та додавання декоративних ліній; у складніших конструкціях кронштейн лампи має різноманітні профілі, і навіть головна опора стилізована разом з нею.

 

Візуальна привабливість також походить від обробки поверхні стовпа. З розвитком технології порошкового фарбування все більше стовпів отримують кольорові шари в широкому діапазоні відтінків, відмовляючись від монотонного сірого кольору оцинкованих стовпів минулого та додаючи більше елементів краси.

 

4. Вимоги до вартості

Впровадження різних типів стовпів справді збагатило візуальну сцену, але краса має свою ціну. Кожна інша форма ускладнює обробку, а деякі навіть вимагають розробки спеціальних прес-форм; для забезпечення міцності складні стовпи необхідно армувати, що збільшує кількість використовуваної сталі; крім того, широко застосовується порошкове фарбування тощо. Все це суттєво здорожує виготовлення стовпа.

 

Існує також прихована ціна, яку легко не помітити: деякі надзвичайно індивідуальні конструкції стовпів не досягають запланованого прикрашання й натомість стають формою візуального забруднення, що впливає на дорогу та навіть імідж міста -, і ці витрати є надто високими.

 

 

Висновок

A стовп вуличного освітленняможе бути лише допоміжним компонентом, але це місце, де зустрічаються безпека, функція та зовнішній вигляд: дверцята для обслуговування, захист від корозії, міцність основи та заземлення визначають, чи він надійно та довговічно стоїть, тоді як його зовнішній вигляд визначає, чи він гармонує з дорожнім середовищем. Обидва питання є першочерговими, а не суперечками - безпека та якість освітлення не є-передумовами, що підлягають обговоренню, і естетика може бути лише наступною.