Как спроектировать конструкцию и внешний вид уличного фонарного столба?

столб уличного фонарядолжен прочно удерживать светильник на месте под собственным весом и ветровыми нагрузками, выдерживать годы погодных условий и вибраций,-индуцированных транспортными средствами, и сливаться с дорожным ландшафтом. Если его прочность, защита от коррозии или заземление выходят из строя, результат варьируется от ухудшения освещения до риска для личной безопасности. На примере фланцевого конического столба -, наиболее широко используемого типа -, в этом разделе поочередно рассматриваются четыре основных момента: дверца для обслуживания, анти-антикоррозионная обработка, прочность основания и защитное заземление; Затем в нем излагаются четыре требования к дизайну внешнего вида.

 

Техническая дверь конструкции солнечного уличного фонаря

Дверь для обслуживания представляет собой отверстие для обслуживания стального фонарного столба. Внутри двери обычно находится электрическая монтажная пластина, основная функция которой – соединение светильника и кабеля. На этой пластине обычно монтируются предохранители и клеммные колодки. То, как открывается дверь, очень важно, и у разных производителей ее конструкция отличается. С одной стороны, обслуживание должно быть удобным; с другой стороны, необходимо предотвратить кражу -, поэтому необходимо использовать специально изготовленный дверной ключ.

 

В таблице 1 указаны размеры дверцы технического обслуживания, соответствующие обычной высоте опор. Размеры, обозначенные буквами A, B и C в Таблице 1, см. на рисунке ниже. А – высота нижнего края служебной двери над землей; она должна быть установлена ​​для комфорта и удобства работающего и предпочтительно должна составлять 500–600 мм. С – ширина служебной двери; оно должно позволять удобную замену балласта и предохранителя и обычно составляет не менее 100 мм. B, высота служебной двери, зависит от того, установлен ли на опоре светильник с одинарной-дугой или двойной-дугой, а также от диаметра опоры в месте расположения двери; обычно это 200–1000 мм.

 

 

Если дверь обслуживания будет сделана слишком большой -, то есть если значения B и C слишком велики -, это напрямую повлияет на прочность стального столба; если он слишком мал, работа рабочего будет затруднена. Если значения B и C слишком велики, следует принять соответствующие меры по усилению, чтобы обеспечить достаточную для безопасности прочность опоры. Также можно использовать внутреннюю-и-внешнюю двойную-дверь.

Анти-антикоррозионная обработка стальных фонарных столбов

Из-за природы самой стали защита от коррозии является ключевой проблемой для стальных фонарных столбов как во время хранения, так и во время эксплуатации. Коррозия стального столба вызвана химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды. В зависимости от используемой среды она классифицируется как атмосферная коррозия, коррозия морской воды, бактериальная коррозия и так далее. Атмосферная коррозия является наиболее распространенной, поскольку стальной столб контактирует с атмосферой во время обработки, транспортировки, хранения и обслуживания, поэтому условия для атмосферной коррозии присутствуют всегда.

 

1. Факторы, вызывающие коррозию стальных опор.

Основными факторами, вызывающими ржавчину и коррозию стального столба, являются следующие:

 

1.1Относительная влажность атмосферы.

При данной температуре отношение содержания водяного пара в воздухе к содержанию его насыщенного водяного пара называется относительной влажностью. Ниже определенной относительной влажности скорость ржавления и коррозии стального столба очень низка, тогда как выше этой относительной влажности скорость ржавления резко возрастает; это значение относительной влажности называется критической влажностью. Критическая влажность стали составляет около 75%. Наибольшее влияние на коррозию металлов оказывает относительная влажность воздуха: если влажность воздуха превышает критическую влажность, на поверхности стали образуется пленка из воды или капель воды, а если в этой пленке или этих каплях растворяются вредные примеси из воздуха, образуется электролит и ускоряется коррозия.

 

1.2 Температура и влажность воздуха.

Температура и влажность воздуха одновременно влияют на ржавление. Скорость ржавления зависит от содержания водяного пара в воздухе и увеличивается с повышением температуры воздуха. Это особенно актуально во влажной среде, где чем выше температура, тем быстрее ржавеет - и тем более выше критической влажности. Кроме того, при наличии разницы температур между атмосферой и сталью на более холодной поверхности опоры образуется конденсат, а также возникает ржавчина.

 

1.3 Коррозионные газы.

Среди агрессивных газов загрязненного воздуха наибольшее влияние на ржавление стальных опор оказывает диоксид серы. Кислород в атмосфере действует на ржавление стальных опор наиболее упорно, оказывая свое воздействие во все времена.

 

1.4 Другие факторы.

В атмосфере содержится большое количество пыли -, дыма, угольной золы, хлоридов, кислот, щелочей, солей и т. д.. -, среди которых наибольшее воздействие оказывают хлориды.

 

 

2. Анти-антикоррозионная обработка.

Чтобы ржавчина и коррозия не снижали конструктивную прочность опоры и не создавали угрозу безопасности, стальные опоры необходимо обрабатывать анти-антикоррозионной обработкой. Анти-методы борьбы с коррозией — это профилактические меры, направленные на причины коррозии. Предотвращение ржавчины означает предотвращение или замедление воздействия влаги, высокой температуры, окисления, хлоридов и других факторов. В настоящее время широко используются следующие методы:

 

2.1 Горячее-цинкование погружением.

Процесс и метод погружения предварительно -обработанных стальных или чугунных- деталей в расплавленный цинк так, чтобы на их поверхности образовывалось покрытие из цинка и/или сплава цинка с железом. Толщина цинкового покрытия должна достигать 65–90 мкм. Цинковое покрытие оцинкованных деталей должно быть равномерным и гладким, без заусенцев, потеков и лишних комков; покрытие должно быть прочно прикреплено к основанию стального столба, а после испытания на молоток покрытие не должно отслаиваться или вздуваться.

 

2.2 Порошковая покраска.

Порошковое покрытие наносится после горячего-оцинкования. Порошок должен быть предназначен для использования на открытом воздухе-; покрытие не должно иметь отслаиваний и трещин, при этом при проверке прочности сцепления между покрытием и подложкой не должно происходить отслаивания или растрескивания. Порошковое покрытие дополнительно повышает коррозионную стойкость стального столба и значительно улучшает его декоративный вид благодаря широкому выбору цветов; его недостатком является относительно высокая стоимость.

 

 

Расчет прочности основания стального фонарного столба

 

Фонарный столб подвергается двум формам нагрузки.

Один — собственный-вес. Для одного-дугового столба собственный-вес возникает из-за веса кронштейна лампы и головки светильника, что создает изгибающий момент в плоскости кронштейна лампы. Для столба двойной-дуги ситуация меняется в зависимости от длины двух плеч: после того, как изгибающие моменты, создаваемые массами плеч и головок светильников длинной и короткой дуг, частично уравновешивают друг друга, разница между ними, действующая в плоскости плеч, составляет собственный-весовой момент.

 

Для столба с двойной дугой-с дугами одинаковой длины моменты уравновешиваются, если светильники и связанные с ними электрические компоненты в этой плоскости идентичны; если они не одинаковы, в плоскости плеч создается изгибающий момент из-за разницы веса светильников и их электрических компонентов.

 

Помимо собственного-веса, другая нагрузка на столб возникает от ветра. Прочность опоры должна удовлетворять следующему:

• Если направление ветра параллельно плоскости кронштейна лампы, максимальные изгибающие моменты, создаваемые-подверженными ветру участками головки светильника и опоры в поперечных сечениях-при соединении кронштейна-с-столбом, у двери технического обслуживания и на уровне земли, должны быть меньше допустимого значения;
• Если направление ветра перпендикулярно плоскости кронштейна лампы, то в дополнение к изгибающему моменту, создаваемому -подверженной ветру частью самого стержня, ветровая нагрузка на головку светильника и кронштейн лампы одного-дугового столба также создает изгибающий момент и крутящий момент в плоскости опоры; все эти моменты должны быть меньше допустимого значения.

 

Ветровая нагрузка зависит от местоположения, региона и высоты рассчитываемого столба, то есть:

р0=Кв2/16

На p0 влияют различные коэффициенты, подставляемые в расчет, такие как размеры полюса, форма поперечного сечения- полюса и основной период одной формы колебаний.

 

Равномерно распределенное давление ветра на столб рассчитывается по формуле:

p1=p0dˉ H

 

В двух приведенных выше уравнениях: p 0 — давление ветра на 1 м² опоры (Па); К - аэродинамический коэффициент, который по стандарту составляет К=0.7 для круглых элементов (для правильных шестиугольных и восьмиугольных сечений рекомендуется принимать К=1.0); v — скорость ветра, обычно v=25 м⋅с−1, H — высота шеста (м); dˉ — средний диаметр столба (м), где

dˉ=(d1+d2)/2

Здесь d1 — верхний диаметр шеста (м), а d2 — диаметр основания шеста (м). Конусность столба обычно составляет 1/90, 1/100 или 1/110 или не-неравномерна.

 

Толщина стенок стальных фонарных столбов высотой 12 м и ниже составляет 4 мм. При толщине стенки 3,0 мм опора может вибрировать под действием ветра и проезжающего большегрузного транспорта, что приводит к ослаблению болтовых соединений и влияет на светильник.

 

Защитное заземление стальных фонарных столбов

Стальные фонарные столбы, коробки управления и подобные установки содержат внутри себя электрооборудование, и к ним в любой момент может прикоснуться человек, стоящий на земле. Как только изоляция выходит из строя и корпус полюса оказывается под напряжением, напряжение прикосновения подается непосредственно на тело человека, что приводит к серьезным последствиям. Поэтому любой металлический корпус, содержащий электрооборудование, к которому может прикоснуться человек, стоящий на земле, должен быть надежно подключен к защитному проводнику -, то есть заземлен или подключен к нейтрали.

 

Распределительные системы низкого-напряжения подразделяются по схеме заземления на три типа - TN, TT и IT -, а система TN далее делится на три типа в зависимости от того, как объединяются нейтральный проводник (N) и защитный проводник (PE):

• Система TN-S: проводники N и PE расположены отдельно по всей длине от источника. PE-проводник обычно не пропускает рабочий ток, поэтому безопасность является наилучшей.
• Система TN-C: проводники N и PE объединены в один проводник PEN, что позволяет сэкономить один проводник. Однако PEN-проводник обычно проводит рабочий ток, и при его обрыве корпус оборудования поднимается до фазного напряжения через цепь нагрузки, поэтому запас прочности невелик.
• Система TN-C-S: в передней части используется проводник PEN, который на входном конце блока управления разделен на отдельные проводники N и PE и не подлежит дальнейшему объединению. Это сочетает в себе безопасность с экономией проводки и является наиболее широко используемой практикой в ​​проектах дорожного освещения.

 

В системе TN-C, поскольку проводники N и PE совмещены, необходимо также соблюдать следующее требование: для низко-электрооборудования с непосредственно заземленной нейтралью для обеспечения автоматического отключения поврежденного участка ток короткого-замыкания должен быть не менее чем в 4 раза больше номинального тока плавкого предохранителя в ближайшей точке или не менее чем в 1,5 раза больше мгновенного (или кратковременная-время-задержки) рабочего тока автоматического выключателя.

 

Реальная практика выглядит следующим образом: горячеоцинкованную круглую сталь φ10 мм прокладывают вдоль всей линии вдоль заглубленного кабеля и закапывают непосредственно в землю (рис. 6.3.9); PEN-проводник подключается к сети заземления трансформатора и надежно соединяется в двух точках со всеми шкафами управления, стальными фонарными столбами, металлическими световыми основаниями и подобными деталями на линии; на головном конце, дальнем конце и в каждой точке ответвления линии, а также на каждом третьем полюсе устанавливается отдельный заземляющий электрод; сопротивление отдельного заземлителя не должно превышать 10 Ом, а всей заземляющей сети – 4 Ом; там, где эти пределы превышены, можно использовать агент, снижающий сопротивление-длительного действия-, но запрещаются коррозионные вещества, такие как поваренная соль, - они снижают сопротивление в краткосрочной перспективе, но вызывают коррозию заземляющего тела в долгосрочной перспективе.

 

Заземление является последней линией защиты и не может заменить изоляцию. Внутри дверцы технического обслуживания кабели следует подключать с помощью распределительной коробки с пластиковым корпусом или клеммной скобы штыревого- типа; Уровень изоляции проводников, балластов и других компонентов должен быть повышен, производители должны быть строго выбраны и строго проведены испытания, а также должен быть внедрен «стандарт качества монтажа». Только приняв меры-предотвращения утечек на протяжении всего процесса выбора материала, строительства, приемки, эксплуатации и технического обслуживания, а также правильно применяя трех- или пятипроводную-проводную систему, можно окончательно гарантировать безопасность стальных фонарных столбов.

 

 

Внешний вид стальных фонарных столбов

Основная функция фонарного столба — удерживать светильник в правильном положении и обеспечивать поддержку. В то же время столб выполняет и декоративную роль. Для участников дорожного движения -, пешеходов, велосипедистов и водителей автомобилей - форма столба в пределах их поля зрения не может быть проигнорирована: люди могут не заметить светильник высоко на вершине столба, поскольку он намного меньше столба, однако сам столб бросается в глаза прямо в направлении горизонтального движения. Следовательно, с развитием экономики и повышением эстетических стандартов внешнему виду фонарных столбов уделяется все больше внимания.

 

Дизайн внешнего вида фонарных столбов обусловлен заботой о дорожном ландшафте. Оно должно быть подчинено проектированию ландшафта дороги в целом и в то же время должно в первую очередь удовлетворять требованиям освещения и соображениям безопасности. Поэтому при проектировании внешнего вида фонарного столба необходимо учитывать следующие аспекты.

 

1. Требования безопасности

Безопасность — это основное требование, которое проектировщик всегда должен учитывать в первую очередь. Безопасность фонарного столба обеспечивается несколькими аспектами, такими как качество стали опоры и анти-коррозионная обработка; Аспектами, связанными с дизайном внешнего вида, являются расчет нагрузки и обеспечение прочности. Иногда шест сложной формы действительно очень привлекателен, но чем сложнее конструкция, тем сложнее расчет прочности и тем больше трудность обеспечения безопасности; поэтому при выборе таких полюсов необходима строгая проверка.

 

2. Требования к освещению

Требования к освещению являются еще одним основным требованием к дизайну внешнего вида опоры. Как станет ясно из содержания Главы 7, проектировщик выполняет сложную работу по выбору подходящих светильников и источников света, а также по определению положения каждого уличного фонаря -, включая его высоту, расстояние между опорами, длину кронштейна и угол наклона -, и все эти параметры определяются опорой.

 

Для обеспечения качества освещения в конкретном проекте дорожного освещения после определения параметров крепления светильников конструкция опоры должна соответствовать требованиям этих параметров: каков бы ни был внешний вид опоры, высота точки крепления светильника не должна меняться, длина кронштейна светильника по горизонтали не должна изменяться, а также угол наклона кронштейна светильника не должен меняться (за исключением случаев, когда сам светильник допускает регулировку угла его установки). В противном случае качество освещения будет в большей или меньшей степени отклоняться от предполагаемого результата проектирования.

 

Другой аспект требований к освещению заключается в том, что его установка и обслуживание должны быть удобными; с этой точки зрения внешний вид шеста не должен быть слишком-сложным.

 

 

3. Эстетические требования

Эстетические требования являются отправной точкой при проектировании внешнего вида опоры. О внешнем виде столба нельзя судить изолированно, его следует оценивать комплексно, вместе со всеми сопутствующими факторами. В меньшем масштабе к этим факторам относятся стиль светильника, форма-поперечного сечения дороги, асфальтовое или цементобетонное покрытие, придорожные насаждения, стиль придорожных скульптур, а также класс и характер дороги; в более широком масштабе они включают застроенную или природную среду по обе стороны дороги, функцию района, историю района и эстетические вкусы жителей соответствующего города.

 

Визуальная привлекательность внешнего вида стального столба обусловлена ​​главным образом сочетанием и изменением линий его конструктивных частей, в частности изменением формы кронштейна фонаря и добавлением декоративных линий; в более сложных конструкциях кронштейн лампы имеет различные профили, и даже основной столб стилизован под него.

 

Визуальная привлекательность также обусловлена ​​обработкой поверхности опоры. С развитием технологии порошкового покрытия все больше и больше столбов окрашиваются в широкий спектр оттенков, отказываясь от монотонного серого цвета оцинкованных столбов прошлого и добавляя больше элементов красоты.

 

4. Требования к стоимости

Внедрение различных типов шестов действительно обогатило визуальную сцену, но за красоту приходится платить. Каждая другая форма увеличивает сложность обработки, а некоторые даже требуют разработки специальных форм; для обеспечения прочности сложные столбы необходимо армировать, что увеличивает количество используемой стали; кроме того, широко применяется порошковая покраска и так далее. Все это существенно повышает стоимость изготовления опоры.

 

Существует также скрытая стоимость, которую легко упустить из виду: некоторые очень индивидуальные конструкции столбов не достигают желаемого украшения и вместо этого становятся формой визуального загрязнения, влияя на дорогу и даже на имидж города -, и эта стоимость слишком высока.

 

 

Заключение

A столб уличного фонаряможет быть лишь опорным компонентом, однако именно здесь встречаются безопасность, функциональность и внешний вид: дверца для технического обслуживания, защита от коррозии, прочность основания и заземление определяют, будет ли он стоять безопасно и долговечно, а его внешний вид определяет, гармонирует ли он с дорожной средой. Эти два вопроса являются приоритетными, а не противоречащими - безопасность и качество освещения являются не-необсуждаемыми предпосылками, а эстетика может следовать только за ними.