Cum să proiectați structura și aspectul unui stâlp de iluminat stradal?

Thestâlp de iluminat stradaltrebuie să țină ferm corpul de iluminat în poziție sub propria greutate și încărcături ale vântului, să reziste ani de vreme și vibrațiilor induse de vehicul-și să se integreze în peisajul drumului. În cazul în care rezistența, protecția împotriva coroziunii sau împământarea eșuează, rezultatul variază de la iluminare degradată la un risc pentru siguranța personală. Luând ca exemplu stâlpul conic cu flanșă - cel mai utilizat tip -, această secțiune examinează pe rând patru elemente esențiale: ușa de întreținere, tratamentul anticoroziv-, rezistența la bază și împământarea de protecție; apoi stabilește cele patru cerințe pentru proiectarea aspectului.

 

Ușă de întreținere a proiectării iluminatului stradal solar

Ușa de întreținere este deschiderea de acces pentru service a unui stâlp de lumină din oțel. În interiorul ușii există de obicei o placă de montare electrică, a cărei funcție principală este de a conecta corpul de iluminat și cablul. Siguranțele și blocurile de borne sunt montate în mod normal pe această placă. Modul în care se deschide ușa este foarte important, iar modelele diferă de la un producător la altul. Pe de o parte, întreținerea trebuie să fie convenabilă; pe de altă parte, furtul trebuie prevenit -, deci folosirea unei chei special făcute.

 

Tabelul 1 listează dimensiunile ușii de întreținere corespunzătoare înălțimii comune ale stâlpilor. Pentru dimensiunile reprezentate de A, B și C în Tabelul 1, vă rugăm să consultați figura de mai jos. A este înălțimea marginii inferioare a ușii de întreținere deasupra solului; ar trebui să fie setat pentru confortul și comoditatea lucrătorului și ar trebui să fie de preferință 500–600 mm. C este lățimea ușii de întreținere; ar trebui să permită înlocuirea convenabilă a balastului și siguranței și, în general, nu este mai mică de 100 mm. B, înălțimea ușii de întreținere, depinde dacă stâlpul poartă un corp de iluminat cu arc simplu-sau cu arc dublu-și de diametrul stâlpului la locația ușii; este în general 200–1000 mm.

 

 

Dacă ușa de întreținere este prea mare - adică dacă valorile lui B și C sunt prea mari - rezistența stâlpului de oțel va fi direct afectată; dacă este prea mic, funcționarea lucrătorului va fi îngreunată. Atunci când valorile lui B și C sunt prea mari, trebuie luate măsuri de întărire adecvate pentru a se asigura că rezistența stâlpului este suficientă pentru siguranță. De asemenea, poate fi adoptată o aranjare interioară-și-exterioară a ușii duble-.

Tratamentul anticoroziv al stâlpilor de lumină din oțel

Datorită naturii oțelului în sine, protecția împotriva coroziunii este o preocupare cheie pentru stâlpii de lumină din oțel, atât în ​​timpul depozitării, cât și în timpul service-ului. Coroziunea unui stâlp de oțel este cauzată de acțiunea chimică sau electrochimică a mediului înconjurător. În funcție de mediul implicat, acesta este clasificat ca coroziune atmosferică, coroziune cu apă de mare, coroziune bacteriană și așa mai departe. Coroziunea atmosferică este de departe cea mai comună, deoarece un stâlp de oțel este în contact cu atmosfera în timpul prelucrării, transportului, depozitării și întreținerii deopotrivă, astfel încât condițiile pentru coroziunea atmosferică sunt prezente în orice moment.

 

1. Factorii care cauzează coroziunea stâlpilor de oțel.

Principalii factori care provoacă ruginirea și corodarea unui stâlp de oțel sunt următorii:

 

1.1 Umiditatea relativă a atmosferei.

La o anumită temperatură, raportul dintre conținutul de vapori de apă al aerului și conținutul său de vapori de apă de saturație se numește umiditate relativă. Sub o anumită umiditate relativă rata de ruginire și coroziune a unui stâlp de oțel este foarte scăzută, în timp ce peste această umiditate relativă rata de rugină crește brusc; această valoare a umidității relative se numește umiditate critică. Umiditatea critică a oțelului este de aproximativ 75%. Umiditatea relativă atmosferică are cea mai mare influență asupra coroziunii metalelor: odată ce umiditatea atmosferică depășește umiditatea critică, pe suprafața oțelului se formează o peliculă de apă sau picături de apă, iar dacă impuritățile dăunătoare din aer se dizolvă în acel film sau acele picături, se formează un electrolit și coroziunea este accelerată.

 

1.2 Temperatura și umiditatea aerului.

Temperatura atmosferică și umiditatea afectează ruginirea împreună. Viteza de rugină depinde de conținutul de vapori de apă din aer și crește pe măsură ce temperatura aerului crește. Acest lucru este valabil mai ales în mediile umede, unde cu cât temperatura este mai mare, cu atât ruginirea - este mai rapidă și cu atât mai mult peste umiditatea critică. În plus, dacă există o diferență de temperatură între atmosferă și oțel, se formează condens pe suprafața mai rece a stâlpului și provoacă și ruginarea.

 

1.3 Gaze corozive.

Dintre gazele corozive din aerul poluat, dioxidul de sulf are cel mai mare efect asupra ruginirii stâlpilor de oțel. Oxigenul din atmosferă acționează asupra ruginirii stâlpilor de oțel cel mai persistent, exercitându-și efectul în orice moment.

 

1.4 Alți factori.

Atmosfera conține cantități mari de praf - fum, cenușă de cărbune, cloruri, acizi, alcaline, săruri etc. - dintre care clorurile au cel mai mare efect.

 

 

2. Tratament anti-coroziune.

Pentru a preveni ca rugina și coroziunea să reducă rezistența structurală a unui stâlp și să creeze un pericol pentru siguranță, trebuie aplicat un tratament anticoroziv stâlpilor din oțel. Metodele anti-coroziune sunt măsuri preventive care vizează cauzele coroziunii. Prevenirea ruginii înseamnă evitarea sau încetinirea efectelor umidității, temperaturii ridicate, oxidării, clorurilor și a altor factori. Metodele utilizate în mod obișnuit în prezent sunt următoarele:

 

2.1 Galvanizare la cald-.

Procesul și metoda de scufundare a pieselor pre-tratate din oțel sau fontă-în zinc topit, astfel încât pe suprafața acestora să se formeze un strat de zinc și/sau aliaj zinc-fier. Grosimea stratului de zinc trebuie să atingă 65–90 μm. Acoperirea cu zinc a pieselor galvanizate trebuie să fie uniformă și netedă, fără bavuri, picături și bulgări în exces; învelișul trebuie să fie ferm lipit de substratul stâlpului de oțel, iar după un test cu ciocanul, stratul nu trebuie să se dezlipească sau să nu se învețe.

 

2.2 Acoperire cu pulbere.

Acoperirea cu pulbere este aplicată după galvanizarea la cald-. Pulberea ar trebui să fie o pulbere-de exterior; acoperirea trebuie să fie lipsită de exfoliere și crăpare și nu poate apărea nicio decojire sau crăpare atunci când este testată rezistența de aderență între acoperire și substrat. Acoperirea cu pulbere îmbunătățește și mai mult rezistența la coroziune a stâlpului de oțel și îmbunătățește foarte mult aspectul său decorativ, cu o gamă largă de culori; dezavantajul său este costul relativ ridicat.

 

 

Calculul rezistenței la baza unui stâlp de lumină din oțel

 

Un stâlp de lumină este supus la două forme de încărcare.

Una este greutatea proprie-. Pentru un singur stâlp-arc, greutatea proprie-devine din greutatea brațului lămpii și a capului corpului de iluminat, care produce un moment de încovoiere în planul brațului lămpii. Pentru un stâlp cu arc dublu-, situația variază în funcție de lungimile celor două brațe: după momentele de încovoiere produse de greutățile brațelor și capetelor de corpuri de iluminat ale arcurilor lungi și scurte se echilibrează parțial între ele, diferența dintre acestea, acționând în planul brațelor, constituie momentul auto-de greutate.

 

Pentru un stâlp cu arc dublu-cu arce de lungime egală, momentele se echilibrează dacă corpurile de iluminat și componentele electrice asociate acestora din acel plan sunt identice; daca nu sunt identice, se produce un moment incovoietor in planul bratelor prin diferenta de greutate a corpurilor de iluminat si a componentelor electrice ale acestora.

 

Pe lângă greutatea proprie-, cealaltă sarcină pe stâlp vine de la vânt. Puterea stâlpului trebuie să satisfacă următoarele:

• Când direcția vântului este paralelă cu planul brațului lămpii, momentele maxime de încovoiere produse de zonele-expuse la vânt ale capului corpului de iluminat și ale stâlpului la secțiunile-transversale la conexiunea-la-pol, la ușa de întreținere și la nivelul solului trebuie să fie mai mici decât valoarea admisă;
• Când direcția vântului este perpendiculară pe planul brațului lămpii, atunci, pe lângă momentul încovoietor produs de aria-expusă la vânt a arborelui în sine, sarcina vântului pe capul corpului de iluminat și pe brațul lămpii al unui singur-arc arc produce, de asemenea, un moment încovoietor și un cuplu în planul stâlpului; toate aceste momente trebuie să fie mai mici decât valoarea admisă.

 

Sarcina vântului depinde de locația, regiunea și altitudinea stâlpului care se calculează, adică:

p0=Kv2/16

p0 este afectat de diferiții coeficienți substituiți în calcul, cum ar fi dimensiunile polului, forma secțiunii transversale-polului și perioada fundamentală a unei forme de undă de oscilație.

 

Presiunea vântului distribuită uniform pe stâlp se calculează prin:

p1=p0dˉ H

 

În cele două ecuații de mai sus: p 0 este presiunea vântului pe 1 m² de pol (Pa); K este coeficientul aerodinamic, care conform standardului este K=0.7 pentru elemente circulare (se recomandă ca K=1.0 să fie luat pentru secțiuni regulate hexagonale și octogonale); v este viteza vântului, în general v=25 m⋅s−1, H este înălțimea stâlpului (m); iar dˉ este diametrul mediu al stâlpului (m), unde

dˉ=(d1+d2)/2

Aici d1 este diametrul superior al stâlpului (m) și d2 este diametrul de bază al stâlpului (m). Conicitatea unui stâlp este în general 1/90, 1/100 sau 1/110 sau este ne-uniformă.

 

Grosimea peretelui stâlpilor de lumină din oțel de 12 m înălțime și mai jos este de 4 mm. Când grosimea peretelui este de 3,0 mm, stâlpul este susceptibil să vibreze sub acțiunea vântului și a vehiculelor grele care trec, care își slăbește conexiunile cu șuruburi și afectează corpul de iluminat.

 

Împământare de protecție a stâlpilor de lumină din oțel

Stâlpii de lumină din oțel, cutiile de control și instalațiile similare conțin în interior echipamente electrice și pot fi atinse de o persoană care stă pe pământ în orice moment. Odată ce izolația eșuează și corpul polului devine sub tensiune, tensiunea de atingere este aplicată direct corpului uman, cu consecințe grave. Prin urmare, orice carcasă metalică care conține echipamente electrice și care poate fi atinsă de o persoană care stă pe pământ trebuie să fie conectată în mod fiabil la un conductor de protecție -, adică împământat sau conectat la neutru.

 

Sistemele de distribuție de joasă -tensiune sunt clasificate în funcție de dispunerea lor de împământare în trei tipuri - TN, TT și IT -, iar sistemul TN este împărțit în continuare în trei tipuri, în funcție de modul în care conductorul neutru (N) și conductorul de protecție (PE) sunt combinați:

• Sistem TN-S: conductoarele N și PE sunt menținute separate pe toată lungimea de sursă. Conductorul PE nu transportă în mod normal curent de funcționare, așa că siguranța este cea mai bună.
• Sistem TN-C: conductorii N și PE sunt combinați într-un singur conductor PEN, ceea ce economisește un conductor. Cu toate acestea, conductorul PEN transportă în mod normal curent de funcționare și, dacă se rupe, carcasa echipamentului este ridicată la tensiunea de fază prin circuitul de sarcină, astfel încât marja de siguranță este scăzută.
• Sistem TN-C-S: secțiunea frontală folosește un conductor PEN, care este împărțit în conductori N și PE separati la capătul de intrare al cutiei de control și nu trebuie recombinat ulterior. Aceasta combină siguranța cu economia de cablare și este practica cea mai utilizată în proiectele de iluminat rutier.

 

În sistemul TN-C, deoarece conductoarele N și PE sunt combinate, trebuie îndeplinită și următoarea cerință: pentru echipamentele electrice de joasă-tensiune cu un neutru direct împământat, pentru a asigura deconectarea automată a secțiunii defectuoase, curentul de scurt-circuit trebuie să fie de cel puțin 4 ori curentul nominal al celui mai punctual element siguranță, 15 ori cel mai puțin instantaneu. (sau întârziere scurtă-timp-) curent de funcționare al comutatorului automat.

 

Practica actuală este următoarea: oțelul rotund galvanizat la cald de φ10 mm este așezat de-a lungul întregii linii de-a lungul cablului îngropat și îngropat direct în pământ (Figura 6.3.9); conductorul PEN este conectat la rețeaua de împământare a transformatorului de la transformator și este conectat în mod fiabil în două puncte la toate cutiile de control, stâlpii de lumină din oțel, bazele de lumină metalice și părțile similare de-a lungul liniei; un electrod de împământare separat este instalat la capătul capului, capătul îndepărtat și fiecare punct de ramificare al liniei și la fiecare al treilea pol; rezistența unui electrod de împământare individual nu trebuie să depășească 10 Ω, iar cea a întregii rețele de împământare nu trebuie să depășească 4 Ω; în cazul în care aceste limite sunt depășite, poate fi utilizat un agent reducător de-rezistență cu acțiune prelungită-, dar substanțele corozive precum sarea obișnuită sunt interzise - reduc rezistența pe termen scurt, dar corodează corpul de împământare pe termen lung.

 

Împământarea este ultima linie de apărare și nu poate înlocui izolația. În interiorul ușii de întreținere, cablurile trebuie conectate printr-o cutie de joncțiune cu o carcasă din plastic sau un suport terminal de tip pin-; nivelul de izolație al conductoarelor, balastului și altor componente ar trebui să fie ridicat, producătorii trebuie selectați cu strictețe și testarea trebuie efectuată cu strictețe și ar trebui implementat un „standard de manopera de instalare”. Doar prin aplicarea măsurilor de prevenire a scurgerilor-pentru întregul proces de selecție a materialelor, construcție, acceptare și operare și întreținere și prin aplicarea corectă a sistemului cu trei-sau cinci-sârme, poate fi asigurată în sfârșit siguranța stâlpilor de lumină din oțel.

 

 

Designul aspectului stâlpilor de lumină din oțel

Funcția fundamentală a unui stâlp de lumină este de a menține corpul de iluminat în poziția corectă și de a oferi sprijin. Totodata, stalpul are si rol decorativ. Pentru utilizatorii drumului - pietonii, bicicliștii și șoferii de autovehicule deopotrivă - forma stâlpului în câmpul lor vizual nu poate fi ignorată: este posibil ca oamenii să nu observe corpul de iluminat sus, în partea de sus a stâlpului, deoarece este mult mai mic decât stâlpul, dar stâlpul însuși lovește ochiul direct în direcția de deplasare orizontală. Prin urmare, odată cu dezvoltarea economică și standardele estetice în creștere, aspectul stâlpilor de lumină primește o atenție din ce în ce mai mare.

 

Designul aspectului stâlpilor de lumină provine din preocuparea pentru peisajul drumului. Ar trebui să fie subordonat proiectării peisajului drumului în ansamblu și, în același timp, trebuie să satisfacă mai întâi cerințele de iluminare și considerentele de siguranță. Prin urmare, următoarele aspecte trebuie luate în considerare în designul aspectului unui stâlp de lumină.

 

1. Cerințe de siguranță

Siguranța este cerința de bază pe care un designer ar trebui să o ia în considerare mai întâi în orice moment. Siguranța unui stâlp de lumină este asigurată de mai multe aspecte, cum ar fi calitatea oțelului stâlpului și tratamentul anti-coroziv; aspectele legate de proiectarea aspectului sunt calculul sarcinii și asigurarea rezistenței. Uneori, un stâlp cu o formă complexă este într-adevăr foarte atractiv, dar cu cât structura este mai complexă, cu atât este mai complex calculul rezistenței și cu atât este mai mare dificultatea asigurării siguranței; verificarea strictă este deci esențială în alegerea unor astfel de stâlpi.

 

2. Cerințe de iluminat

Cerințele de iluminare sunt o altă cerință de bază a designului aspectului stâlpului. După cum va fi clar din conținutul capitolului 7, un proiectant trece printr-o muncă complexă pentru a selecta corpurile de iluminat și sursele de lumină adecvate și pentru a determina poziția fiecărei străzi - inclusiv înălțimea, distanța, lungimea suportului și unghiul de înclinare - și toți acești parametri sunt guvernați de stâlp.

 

Pentru a asigura calitatea luminii într-un anumit proiect de iluminat rutier, odată ce parametrii de montare ai corpurilor de iluminat au fost determinați, designul stâlpului trebuie să îndeplinească cerințele acelor parametri: indiferent de aspectul stâlpului, înălțimea punctului de fixare a corpului de iluminat nu trebuie să se modifice, lungimea orizontală a brațului lămpii nu trebuie să se modifice și unghiul de înclinare a brațului lămpii nu trebuie să se modifice nici (cu excepția cazului în care reglarea unghiului acestuia permite montarea în sine). În caz contrar, calitatea luminii se va abate de la rezultatul de proiectare dorit într-o măsură mai mare sau mai mică.

 

Un alt aspect al cerinței de iluminare este că instalarea și întreținerea ar trebui să fie convenabile; din acest punct de vedere, aspectul stâlpului nu trebuie să fie prea-complex.

 

 

3. Cerințe estetice

Cerințele estetice sunt punctul de plecare al designului aspectului stâlpului. Aspectul unui stâlp nu poate fi judecat în mod izolat, ci trebuie evaluat în mod cuprinzător împreună cu toți factorii aferenti. La o scară mai mică, acești factori includ stilul corpului de iluminat, forma secțiunii transversale-a drumului, dacă pavajul este asfalt sau beton de ciment, plantarea pe marginea drumului, stilul sculpturii pe marginea drumului și clasa și natura drumului; la scară mai mare, acestea includ mediul construit sau natural de pe ambele părți ale drumului, funcția cartierului, istoria districtului și gusturile estetice ale oamenilor din orașul în cauză.

 

Atractia vizuală a aspectului unui stâlp de oțel derivă în principal din combinarea și variația liniilor părților sale structurale și, în special, din modificările formei brațului lămpii și din adăugarea de linii decorative; în modele mai elaborate, brațul lămpii este modelat în diferite profile și chiar și stâlpul principal este stilat împreună cu acesta.

 

Atractia vizuala vine si din tratarea suprafetei stalpului. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de vopsire cu pulbere, tot mai mulți stâlpi au primit straturi de culoare într-o gamă largă de nuanțe, abandonând griul monoton al stâlpului galvanizat din trecut și adăugând mai multe elemente de frumusețe.

 

4. Cerințe de cost

Introducerea diferitelor tipuri de stâlpi a îmbogățit într-adevăr scena vizuală, dar frumusețea are un preț. Fiecare formă diferită crește dificultatea prelucrării, iar unele necesită chiar dezvoltarea de matrițe speciale; pentru a asigura rezistența, stâlpii complecși trebuie întăriți, ceea ce crește cantitatea de oțel folosită; în plus, acoperirea cu pulbere este aplicată pe scară largă și așa mai departe. Toate acestea cresc substanțial costul de producție al stâlpului.

 

Există, de asemenea, un cost ascuns care este ușor de trecut cu vederea: unele modele de stâlpi foarte individuale nu reușesc să atingă înfrumusețarea dorită și, în schimb, devin o formă de poluare vizuală, care afectează drumul și chiar imaginea orașului - și acest cost este mult prea mare.

 

 

Concluzie

A stâlp de iluminat stradalpoate fi doar o componentă de susținere, dar este locul în care siguranța, funcționalitatea și aspectul se întâlnesc: ușa de întreținere, protecția împotriva coroziunii, rezistența bazei și împământarea determină dacă rezistă în siguranță și durabil, în timp ce aspectul său determină dacă se armoniză cu mediul rutier. Cele două sunt o chestiune prioritară, nu opoziție. - Siguranța și calitatea luminii sunt precondiții ne-negociabile, iar estetica poate urma doar.