Jak zaprojektować strukturę i wygląd słupa oświetlenia ulicznego?

Thesłup latarni ulicznejmusi pewnie utrzymywać oprawę na miejscu pod wpływem własnego ciężaru i obciążenia wiatrem, wytrzymywać wieloletnie warunki atmosferyczne i wibracje{0}}wywoływane przez pojazdy oraz wtapiać się w krajobraz drogi. Jeżeli wytrzymałość, ochrona antykorozyjna lub uziemienie zawiodą, skutki mogą sięgać od pogorszenia oświetlenia po zagrożenie bezpieczeństwa osobistego. Biorąc za przykład słup stożkowy z kołnierzem - najczęściej używany typ -, w tej sekcji omówiono po kolei cztery podstawowe elementy: drzwiczki konserwacyjne,-zabezpieczenie antykorozyjne, wytrzymałość u podstawy i uziemienie ochronne; następnie określa cztery wymagania dotyczące projektowania wyglądu.

 

Drzwi konserwacyjne projektu słonecznej latarni ulicznej

Drzwi konserwacyjne to otwór serwisowy w stalowym słupie oświetleniowym. Wewnątrz drzwiczek zwykle znajduje się elektryczna płyta montażowa, której główną funkcją jest połączenie oprawy z kablem. Bezpieczniki i listwy zaciskowe są zwykle montowane na tej płycie. Sposób otwierania drzwi jest bardzo ważny, a konstrukcje różnią się w zależności od producenta. Z jednej strony serwisowanie musi być wygodne; z drugiej strony należy zapobiegać kradzieży -, stąd użycie specjalnie wykonanego klucza do drzwi.

 

Tabela 1 zawiera wymiary drzwi rewizyjnych odpowiadające typowym wysokościom słupów. Wymiary reprezentowane przez A, B i C w Tabeli 1 można znaleźć na poniższym rysunku. A to wysokość dolnej krawędzi drzwi serwisowych nad podłożem; powinna być ustawiona dla komfortu i wygody pracownika i najlepiej wynosić 500–600 mm. C to szerokość drzwi konserwacyjnych; powinna umożliwiać wygodną wymianę statecznika i bezpiecznika i na ogół wynosi nie mniej niż 100 mm. B, wysokość drzwi konserwacyjnych, zależy od tego, czy na słupie znajduje się oprawa z pojedynczym-łukiem, czy z podwójnym-łukiem oraz od średnicy słupa w miejscu drzwi; zazwyczaj wynosi 200–1000 mm.

 

 

Jeśli drzwiczki konserwacyjne zostaną wykonane zbyt duże -, to znaczy, jeśli wartości B i C są zbyt duże, - będzie to miało bezpośredni wpływ na wytrzymałość stalowego słupa; jeśli jest za mały, praca pracownika będzie utrudniona. Jeżeli wartości B i C są zbyt duże, należy zastosować odpowiednie środki wzmacniające, aby zapewnić, że wytrzymałość słupa będzie wystarczająca dla bezpieczeństwa. Można również zastosować układ podwójnych-i-zewnętrznych-drzwi.

Zabezpieczenie antykorozyjne-stalowych słupów oświetleniowych

Ze względu na charakter samej stali, ochrona przed korozją jest kluczowym zadaniem stalowych słupów oświetleniowych zarówno podczas przechowywania, jak i serwisowania. Korozja słupa stalowego jest spowodowana działaniem chemicznym lub elektrochemicznym otaczającego medium. W zależności od medium klasyfikuje się je jako korozję atmosferyczną, korozję wody morskiej, korozję bakteryjną i tak dalej. Korozja atmosferyczna jest zdecydowanie najbardziej powszechna, ponieważ słup stalowy ma kontakt z atmosferą zarówno podczas obróbki, transportu, przechowywania, jak i serwisowania, zatem warunki korozji atmosferycznej występują przez cały czas.

 

1. Czynniki powodujące korozję słupów stalowych.

Główne czynniki powodujące rdzewienie i korozję słupa stalowego są następujące:

 

1.1 Wilgotność względna atmosfery.

W danej temperaturze stosunek zawartości pary wodnej w powietrzu do zawartości pary wodnej w nim nasyconej nazywa się wilgotnością względną. Poniżej określonej wilgotności względnej szybkość rdzewienia i korozji słupa stalowego jest bardzo niska, natomiast powyżej tej wilgotności względnej szybkość rdzewienia gwałtownie wzrasta; ta wartość wilgotności względnej nazywana jest wilgotnością krytyczną. Wilgotność krytyczna stali wynosi około 75%. Największy wpływ na korozję metali ma względna wilgotność powietrza: gdy wilgotność powietrza przekroczy wilgotność krytyczną, na powierzchni stali tworzy się warstwa wody lub kropelek wody, a jeśli w tej warstwie lub kropelkach rozpuszczą się szkodliwe zanieczyszczenia z powietrza, tworzy się elektrolit i korozja przyspiesza.

 

1.2 Temperatura i wilgotność powietrza.

Temperatura atmosferyczna i wilgotność wpływają łącznie na rdzewienie. Szybkość rdzewienia zależy od zawartości pary wodnej w powietrzu i zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury powietrza. Jest to szczególnie prawdziwe w wilgotnym środowisku, gdzie im wyższa temperatura, tym szybsze rdzewienie -, a tym bardziej powyżej krytycznej wilgotności. Ponadto, jeśli między atmosferą a stalą występuje różnica temperatur, na chłodniejszej powierzchni słupa tworzy się kondensacja, która również powoduje rdzewienie.

 

1.3 Gazy żrące.

Spośród gazów korozyjnych występujących w zanieczyszczonym powietrzu największy wpływ na rdzewienie słupów stalowych ma dwutlenek siarki. Tlen zawarty w atmosferze oddziałuje na rdzewienie słupów stalowych najtrwalej, wywierając swoje działanie przez cały czas.

 

1.4 Inne czynniki.

Atmosfera zawiera duże ilości pyłu - dymu, popiołu węglowego, chlorków, kwasów, zasad, soli itp.. -, wśród których chlorki mają największe działanie.

 

 

2. Zabezpieczenie-korozyjne.

Aby zapobiec zmniejszeniu wytrzymałości konstrukcyjnej słupa przez rdzę i korozję i stworzeniu zagrożenia dla bezpieczeństwa,-słupy stalowe należy poddać obróbce antykorozyjnej. Metody-antykorozyjne to środki zapobiegawcze mające na celu wyeliminowanie przyczyn korozji. Zapobieganie rdzy oznacza unikanie lub spowalnianie wpływu wilgoci, wysokiej temperatury, utleniania, chlorków i innych czynników. Obecnie powszechnie stosowane metody to:

 

2.1 Cynkowanie ogniowe-zanurzeniowe.

Proces i metoda zanurzania-wstępnie obrobionych-części ze stali lub żeliwa w roztopionym cynku w celu utworzenia na ich powierzchni powłoki z cynku i/lub stopu cynku i żelaza. Grubość powłoki cynkowej powinna wynosić 65–90 µm. Powłoka cynkowa części ocynkowanych powinna być jednolita i gładka, pozbawiona zadziorów, zacieków i nadmiernych grudek; powłoka powinna być trwale związana z podłożem słupa stalowego, a po próbie młotkowej powłoka nie powinna się odklejać ani tworzyć pęcherzy.

 

2.2 Malowanie proszkowe.

Malowanie proszkowe nakłada się po-cynkowaniu ogniowym. Proszek powinien być przeznaczony do stosowania na zewnątrz-; powłoka musi być wolna od łuszczenia się i pękania, a podczas badania siły wiązania pomiędzy powłoką a podłożem nie może wystąpić łuszczenie się ani pękanie. Malowanie proszkowe dodatkowo poprawia odporność na korozję słupa stalowego i znacznie poprawia jego dekoracyjny wygląd, dzięki szerokiej gamie kolorów; jego wadą jest stosunkowo wysoki koszt.

 

 

Obliczanie wytrzymałości podstawy stalowego słupa oświetleniowego

 

Słup oświetleniowy podlega dwóm formom obciążenia.

Jednym z nich jest jego własny-ciężar. W przypadku pojedynczego-słupa łukowego ciężar własny- wynika z ciężaru ramienia lampy i głowicy oprawy oświetleniowej, co powoduje powstanie momentu zginającego w płaszczyźnie ramienia lampy. W przypadku słupa z podwójnym-łukiem sytuacja zmienia się w zależności od długości obu ramion: po momentach zginających wytwarzanych przez ciężary ramion i głowice oprawy z długiego i krótkiego łuku częściowo się równoważą, różnica między nimi, działająca w płaszczyźnie ramion, stanowi-moment ciężaru własnego.

 

W przypadku słupa z podwójnym-łukiem i łukami o jednakowej długości momenty równoważą się, jeśli oprawy oświetleniowe i powiązane z nimi elementy elektryczne w tej płaszczyźnie są identyczne; jeżeli nie są one identyczne, w płaszczyźnie ramion powstaje moment zginający na skutek różnicy ciężaru opraw i ich elementów elektrycznych.

 

Oprócz ciężaru własnego-inne obciążenie słupa pochodzi od wiatru. Wytrzymałość słupa musi spełniać następujące wymagania:

• Gdy kierunek wiatru jest równoległy do ​​płaszczyzny ramienia lampy, maksymalne momenty zginające wytwarzane przez obszary-narażone na działanie wiatru w głowicy oprawy i słupie w-przekrojach poprzecznych połączenia wspornika-z-słupem, przy drzwiach konserwacyjnych i na poziomie gruntu muszą być mniejsze niż dopuszczalna wartość;
• Gdy kierunek wiatru jest prostopadły do ​​płaszczyzny ramienia lampy, to oprócz momentu zginającego wytwarzanego przez-odkryty przez wiatr obszar samego trzonu, obciążenie wiatrem działające na głowicę oprawy i ramię lampy pojedynczego-słupa łukowego wytwarza również moment zginający i moment obrotowy w płaszczyźnie słupa; wszystkie te momenty muszą być mniejsze niż dopuszczalna wartość.

 

Obciążenie wiatrem zależy od lokalizacji, regionu i wysokości obliczanego słupa, czyli:

p0=Kv2/16

na p0 wpływają różne współczynniki uwzględniane w obliczeniach, takie jak wymiary bieguna, kształt przekroju-bieguna i okres podstawowy jednego kształtu fali oscylacji.

 

Równomiernie rozłożone ciśnienie wiatru na słupie oblicza się ze wzoru:

p1=p0dˉ H

 

W powyższych dwóch równaniach: p 0 to ciśnienie wiatru na 1 m² słupa (Pa); K jest współczynnikiem aerodynamicznym, który zgodnie z normą wynosi K=0.7 dla elementów kołowych (zaleca się, aby K=1.0 przyjmować dla regularnych przekrojów sześciokątnych i ośmiokątnych); v to prędkość wiatru, ogólnie v=25 m⋅s−1, H to wysokość słupa (m); oraz dˉ jest średnią średnicą słupa (m), gdzie

dˉ=(d1+d2)/2

Tutaj d1 to górna średnica słupa (m), a d2 to średnica podstawy słupa (m). Zbieżność słupa wynosi zazwyczaj 1/90, 1/100 lub 1/110 lub jest-niejednolita.

 

Grubość ścian stalowych słupów oświetleniowych o wysokości 12 m i poniżej wynosi 4 mm. Przy grubości ścianki wynoszącej 3,0 mm słup jest narażony na drgania pod wpływem wiatru i przejeżdżających ciężkich pojazdów, co powoduje poluzowanie połączeń śrubowych i wpływa na oprawę.

 

Uziemienie ochronne stalowych słupów oświetleniowych

Stalowe słupy oświetleniowe, skrzynki sterownicze i podobne instalacje zawierają w sobie osprzęt elektryczny i w każdej chwili mogą zostać dotknięte przez osobę stojącą na ziemi. Gdy izolacja ulegnie uszkodzeniu i korpus słupa stanie się pod napięciem, napięcie dotykowe zostanie przyłożone bezpośrednio do ciała ludzkiego, co będzie miało poważne konsekwencje. Dlatego też każda metalowa obudowa zawierająca sprzęt elektryczny, której może dotknąć osoba stojąca na ziemi, musi być niezawodnie podłączona do przewodu ochronnego -, czyli uziemionego lub podłączonego do przewodu neutralnego.

 

Systemy dystrybucji niskiego-napięcia dzieli się według układu uziemienia na trzy typy - TN, TT i IT -, a system TN dzieli się dalej na trzy typy w zależności od sposobu połączenia przewodu neutralnego (N) i przewodu ochronnego (PE):

• System TN-S: przewody N i PE są oddzielone na całej długości od źródła. Przewód PE zwykle nie przewodzi prądu roboczego, dlatego bezpieczeństwo jest najważniejsze.
• System TN-C: przewody N i PE są połączone w jeden przewód PEN, co oszczędza jeden przewód. Jednakże przewód PEN zwykle przewodzi prąd roboczy, a jeśli ulegnie przerwaniu, obudowa urządzenia zostaje podniesiona do napięcia fazowego poprzez obwód obciążenia, więc margines bezpieczeństwa jest niski.
• System TN-C-S: w przedniej części zastosowano przewód PEN, który na dopływowym końcu skrzynki sterującej jest podzielony na oddzielne przewody N i PE i nie można go później łączyć ponownie. Łączy to bezpieczeństwo z oszczędnością w okablowaniu i jest praktyką najczęściej stosowaną w projektach oświetlenia drogowego.

 

W sieci TN-C, ponieważ przewody N i PE są połączone, musi być również spełniony następujący wymóg: w przypadku urządzeń elektrycznych niskiego-napięcia z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym, aby zapewnić automatyczne odłączenie uszkodzonej sekcji, prąd zwarciowy- musi być nie mniejszy niż 4-krotność prądu znamionowego elementu bezpiecznikowego w najbliższym punkcie lub nie mniej niż 1,5-krotność wartości chwilowej (lub krótkie-czas-opóźnienia) prądu roboczego wyłącznika automatycznego.

 

Rzeczywista praktyka jest następująca: okrągłą stal ocynkowaną ogniowo-o średnicy φ10 mm układa się wzdłuż całej linii wzdłuż zakopanego kabla i zakopuje bezpośrednio w ziemi (rysunek 6.3.9); przewód PEN jest podłączony do sieci uziemiającej transformatora przy transformatorze i jest niezawodnie podłączony w dwóch punktach do wszystkich skrzynek kontrolnych, stalowych słupów oświetleniowych, metalowych podstaw oświetleniowych i podobnych części wzdłuż linii; oddzielny uziom jest zainstalowany na końcu czołowym, dalszym końcu i każdym odgałęzieniu linii oraz na co trzecim biegunie; rezystancja pojedynczego uziemienia nie może przekraczać 10 Ω, a całej sieci uziemiającej nie może przekraczać 4 Ω; w przypadku przekroczenia tych limitów można zastosować-długo działający środek redukujący opór-, ale zabronione są substancje żrące, takie jak sól kuchenna. - zmniejszają one rezystancję w krótkim okresie, ale w dłuższej perspektywie powodują korozję uziemienia.

 

Uziemienie stanowi ostatnią linię obrony i nie może zastąpić izolacji. Wewnątrz drzwi serwisowych kable należy podłączyć za pomocą skrzynki przyłączeniowej z plastikową obudową lub wspornika zaciskowego-; należy podnieść poziom izolacji przewodów, stateczników i innych elementów, należy ściśle dobierać producentów i ściśle przeprowadzać badania oraz należy wdrożyć „standard jakości wykonania instalacji”. Tylko zastosowanie środków-zapobiegających wyciekom przez cały proces wyboru materiału, budowy, odbioru, obsługi i konserwacji oraz prawidłowe zastosowanie systemu trzech-lub pięciu-przewodów może w końcu zapewnić bezpieczeństwo stalowych słupów oświetleniowych.

 

 

Projekt wyglądu stalowych słupów oświetleniowych

Podstawową funkcją słupa oświetleniowego jest utrzymanie oprawy w odpowiedniej pozycji i zapewnienie jej podparcia. Jednocześnie słup pełni także rolę dekoracyjną. W przypadku użytkowników dróg - pieszych, rowerzystów i kierowców pojazdów mechanicznych - nie można zignorować kształtu słupa w ich polu widzenia: ludzie mogą nie zauważyć oprawy umieszczonej wysoko na słupie, ponieważ jest ona znacznie mniejsza od słupa, a mimo to sam słup rzuca się w oczy bezpośrednio w kierunku jazdy poziomej. Dlatego wraz z rozwojem gospodarczym i rosnącymi standardami estetycznymi coraz większą uwagę zwraca się na wygląd słupów oświetleniowych.

 

Projekt wyglądu słupów oświetleniowych wynika z troski o krajobraz drogowy. Powinien być podporządkowany projektowi krajobrazu drogi jako całości, a jednocześnie musi jednocześnie spełniać wymagania oświetleniowe i względy bezpieczeństwa. Dlatego przy projektowaniu wyglądu słupa oświetleniowego należy wziąć pod uwagę następujące aspekty.

 

1. Wymagania bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo to podstawowy wymóg, który projektant powinien zawsze brać pod uwagę w pierwszej kolejności. Bezpieczeństwo słupa oświetleniowego zapewnia kilka aspektów, takich jak jakość stali słupa i-zabezpieczenie antykorozyjne; aspekty związane z projektowaniem wyglądu to obliczenie obciążenia i zapewnienie wytrzymałości. Czasami słup o skomplikowanym kształcie jest rzeczywiście bardzo atrakcyjny, ale im bardziej złożona konstrukcja, tym bardziej skomplikowane jest obliczenie wytrzymałości i tym większa trudność zapewnienia bezpieczeństwa; ścisła weryfikacja jest zatem niezbędna przy wyborze takich słupów.

 

2. Wymagania oświetleniowe

Wymagania dotyczące oświetlenia to kolejny podstawowy wymóg dotyczący wyglądu słupa. Jak wynika z treści rozdziału 7, projektant wykonuje złożone prace, aby wybrać odpowiednie oprawy i źródła światła oraz określić położenie każdej latarni ulicznej -, w tym jej wysokość, rozstaw, długość wsporników i kąt pochylenia -, a wszystkimi tymi parametrami steruje słup.

 

Aby zapewnić jakość oświetlenia w konkretnym projekcie oświetlenia drogowego, po ustaleniu parametrów montażowych opraw, konstrukcja słupa musi spełniać wymagania tych parametrów: niezależnie od wyglądu słupa nie może zmieniać się wysokość punktu mocowania oprawy, nie może zmieniać się pozioma długość ramienia lampy ani kąt pochylenia ramienia lampy (z wyjątkiem sytuacji, gdy sama oprawa umożliwia regulację kąta montażu). W przeciwnym razie jakość oświetlenia będzie w większym lub mniejszym stopniu odbiegać od zamierzonego efektu projektowego.

 

Innym aspektem wymagań oświetleniowych jest wygoda instalacji i konserwacji; z tego punktu widzenia wygląd słupa nie powinien być zbyt-skomplikowany.

 

 

3. Wymagania estetyczne

Punktem wyjścia przy projektowaniu wyglądu słupa są wymagania estetyczne. Wyglądu słupa nie można oceniać odrębnie, ale należy go oceniać kompleksowo, łącznie ze wszystkimi powiązanymi czynnikami. W mniejszej skali czynniki te obejmują styl oprawy,-kształt przekroju poprzecznego drogi, to, czy chodnik jest asfaltowy czy beton cementowy, roślinność przydrożną, styl rzeźby przydrożnej oraz klasę i charakter drogi; w szerszej skali obejmują one środowisko zabudowane lub naturalne po obu stronach drogi, funkcję dzielnicy, historię dzielnicy oraz upodobania estetyczne mieszkańców danego miasta.

 

Wizualny wygląd stalowego słupa wynika głównie z połączenia i zróżnicowania linii jego części konstrukcyjnych, a w szczególności ze zmiany kształtu ramienia lampy i dodania linii dekoracyjnych; w bardziej wyszukanych projektach ramię lampy jest ukształtowane w różne profile, a nawet główny słup jest z nimi stylizowany.

 

Atrakcyjność wizualna wynika również z obróbki powierzchni słupa. Wraz z rozwojem technologii malowania proszkowego coraz większej liczbie słupów nadano powłoki kolorystyczne w szerokiej gamie odcieni, rezygnując z monotonnej szarości słupa ocynkowanego z przeszłości i dodając kolejne elementy piękna.

 

4. Wymagania kosztowe

Wprowadzenie różnych typów słupów rzeczywiście wzbogaciło scenę wizualną, ale piękno ma swoją cenę. Każdy inny kształt zwiększa trudność obróbki, a niektóre wymagają nawet opracowania specjalnych form; aby zapewnić wytrzymałość, należy wzmocnić złożone słupy, co zwiększa ilość użytej stali; ponadto szeroko stosowane jest malowanie proszkowe i tak dalej. Wszystko to znacznie podnosi koszt produkcji słupa.

 

Istnieje również ukryty koszt, który łatwo przeoczyć: niektóre bardzo indywidualne projekty słupów nie zapewniają zamierzonego upiększenia i zamiast tego stają się formą wizualnego zanieczyszczenia, wpływającego na drogę, a nawet na wizerunek miasta -, a koszt jest zdecydowanie za wysoki.

 

 

Wniosek

A słup latarni ulicznejmoże być jedynie elementem nośnym, ale to właśnie tam spotykają się bezpieczeństwo, funkcjonalność i wygląd: drzwi rewizyjne, ochrona antykorozyjna, wytrzymałość podłoża i uziemienie decydują o tym, czy stoi on bezpiecznie i trwale, a jego wygląd decyduje o tym, czy harmonizuje z otoczeniem drogowym. Te dwie kwestie są sprawą priorytetową, a nie przeciwstawną. - Bezpieczeństwo i jakość oświetlenia to-warunki wstępne niepodlegające negocjacjom, a estetyka może jedynie nastąpić.