Как да проектираме структурата и външния вид на стълб за улично осветление?

Theстълб за улично осветлениетрябва да държи осветителното тяло стабилно на място при собственото си тегло и натоварвания от вятъра, да издържа на години на атмосферни условия и вибрации,-предизвикани от превозното средство, и да се слива с пътния пейзаж. Ако неговата здравина, защита от корозия или заземяване се повредят, резултатът варира от влошено осветление до риск за личната безопасност. Вземайки за пример конусовидния стълб с фланци - най-широко използвания тип -, този раздел разглежда последователно четири основни елемента: врата за поддръжка, анти-обработка на корозия, здравина в основата и защитно заземяване; след това излага четирите изисквания за външен вид.

 

Врата за поддръжка на слънчево улично осветление

Вратата за поддръжка е отворът за достъп за обслужване на стоманен осветителен стълб. Вътре във вратата обикновено има електрическа монтажна плоча, чиято основна функция е да свързва осветителното тяло и кабела. Предпазителите и клемните блокове обикновено се монтират на тази плоча. Начинът на отваряне на вратата е много важен и дизайнът се различава от един производител на друг. От една страна, обслужването трябва да е удобно; от друга страна, кражбата трябва да бъде предотвратена - следователно използването на специално изработен ключ за вратата.

 

Таблица 1 изброява размерите на вратите за поддръжка, съответстващи на общите височини на стълбовете. За размерите, представени с A, B и C в таблица 1, моля, вижте фигурата по-долу. A е височината на долния ръб на вратата за поддръжка над земята; тя трябва да бъде настроена за комфорт и удобство на работника и за предпочитане трябва да бъде 500–600 mm. C е ширината на вратата за поддръжка; трябва да позволява удобна смяна на баласта и предпазителя и обикновено е не по-малко от 100 mm. B, височината на вратата за поддръжка, зависи от това дали стълбът носи едно-дъгово или двойно-дъгово осветително тяло и от диаметъра на стълба на мястото на вратата; обикновено е 200–1000 mm.

 

 

Ако вратата за поддръжка е направена твърде голяма -, т.е. ако стойностите на B и C са твърде големи -, здравината на стоманения стълб ще бъде пряко засегната; ако е твърде малък, работата на работника ще бъде затруднена. Когато стойностите на B и C са твърде големи, трябва да се вземат подходящи мерки за укрепване, за да се гарантира, че якостта на стълба е достатъчна за безопасност. Може също да се приеме вътрешна{4}}и-външна двойна{6}}двойна врата.

Анти{0}}обработка на стоманени осветителни стълбове срещу корозия

Поради естеството на самата стомана, защитата срещу корозия е основна грижа за стоманените осветителни стълбове както по време на съхранение, така и при обслужване. Корозията на стоманен стълб се причинява от химическото или електрохимичното действие на околната среда. Според използваната среда тя се класифицира като атмосферна корозия, корозия от морска вода, бактериална корозия и т.н. Атмосферната корозия е най-често срещаната, тъй като стоманен стълб е в контакт с атмосферата по време на машинна обработка, транспорт, съхранение и обслужване, така че условията за атмосферна корозия са налице по всяко време.

 

1. Фактори, причиняващи корозия на стоманени стълбове.

Основните фактори, които причиняват ръжда и корозия на стоманен стълб, са следните:

 

1.1 Относителна влажност на атмосферата.

При дадена температура съотношението на съдържанието на водни пари във въздуха към съдържанието на водни пари при насищане се нарича относителна влажност. Под определена относителна влажност скоростта на ръждясване и корозия на стоманен стълб е много ниска, докато над тази относителна влажност степента на ръждясване се повишава рязко; тази стойност на относителната влажност се нарича критична влажност. Критичната влажност на стоманата е около 75%. Относителната влажност на въздуха има най-голямо влияние върху корозията на металите: след като атмосферната влажност надвиши критичната влажност, върху стоманената повърхност се образува филм от вода или водни капчици и ако вредните примеси във въздуха се разтворят в този филм или тези капчици, се образува електролит и корозията се ускорява.

 

1.2 Температура и влажност на въздуха.

Атмосферната температура и влажността влияят заедно върху ръждясването. Скоростта на ръждясване зависи от съдържанието на водни пари във въздуха и се увеличава с повишаване на температурата на въздуха. Това е особено вярно във влажна среда, където колкото по-висока е температурата, толкова по-бързо ръждясва - и още повече над критичната влажност. Освен това, ако има температурна разлика между атмосферата и стоманата, се образува конденз върху по-хладната повърхност на полюса и също причинява ръждясване.

 

1.3 Корозивни газове.

Сред корозивните газове в замърсения въздух, серният диоксид има най-голям ефект върху ръждясването на стоманени стълбове. Кислородът в атмосферата действа върху ръждясването на стоманените стълбове най-упорито, като упражнява своето действие през цялото време.

 

1.4 Други фактори.

Атмосферата съдържа големи количества прах - дим, въглищна пепел, хлориди, киселини, основи, соли и др. -, сред които хлоридите имат най-голям ефект.

 

 

2. Анти{1}}обработка на корозия.

За да се предотврати ръждата и корозията да намалят структурната здравина на стълба и да създадат опасност за безопасността, стоманените стълбове трябва да бъдат подложени на анти{0}}корозионна обработка. Анти{2}}методите за корозия са превантивни мерки, насочени към причините за корозия. Предотвратяването на ръжда означава избягване или забавяне на въздействието на влага, висока температура, окисление, хлориди и други фактори. Методите, които обикновено се използват в момента, са следните:

 

2.1 Горещо поцинковане.

Процесът и методът за потапяне на предварително обработени стоманени или чугунени части в разтопен цинк, така че върху тяхната повърхност да се образува покритие от цинк и/или цинково-желязна сплав. Дебелината на цинковото покритие трябва да достигне 65–90 μm. Поцинкованото покритие на поцинкованите части трябва да бъде равномерно и гладко, без неравности, капки и излишни бучки; покритието трябва да е здраво свързано към основата на стоманения стълб и след тест с чук покритието не трябва да се отлепва или да образува мехури.

 

2.2 Прахово боядисване.

Праховото покритие се нанася след горещо поцинковане-. Прахът трябва да е прах за-клас на открито; покритието не трябва да се лющи и напуква и не може да се появи лющене или напукване, когато се тества здравината на връзката между покритието и субстрата. Праховото покритие допълнително подобрява устойчивостта на корозия на стоманения стълб и значително подобрява неговия декоративен вид, с богат избор от цветове; неговият недостатък е относително високата цена.

 

 

Изчисляване на якостта в основата на стоманен осветителен стълб

 

Осветителният стълб е обект на две форми на натоварване.

Единият е собственото-тегло. За единичен -дъгов стълб собственото-тегло възниква от теглото на рамото на лампата и главата на осветителното тяло, което създава момент на огъване в равнината на рамото на лампата. За стълб с двойна -дъга ситуацията варира в зависимост от дължините на двете рамена: след като моментите на огъване, произведени от тежестите на рамената и главите на осветителните тела на дългите и късите дъги, частично се балансират взаимно, разликата между тях, действаща в равнината на рамената, представлява моментът на собствено-тегло.

 

За дву{0}}дъгов стълб с дъги с еднаква дължина, моментите се балансират, ако осветителните тела и свързаните с тях електрически компоненти в тази равнина са идентични; ако те не са идентични, се създава огъващ момент в равнината на рамената от разликата в теглото на осветителните тела и техните електрически компоненти.

 

Освен собственото -тегло, другото натоварване върху пръта идва от вятъра. Якостта на стълба трябва да отговаря на следното:

• Когато посоката на вятъра е успоредна на равнината на рамото на лампата, максималните моменти на огъване, произведени от-изложените на вятъра зони на главата на осветителното тяло и полюса в напречните-сечения при свързването на конзолата-към-полюса, при вратата за поддръжка и на нивото на земята трябва да бъдат по-малки от допустимата стойност;
• Когато посоката на вятъра е перпендикулярна на равнината на рамото на лампата, тогава в допълнение към огъващия момент, произведен от откритата на вятъра-участък на самия вал, натоварването от вятър върху главата на осветителното тяло и рамото на лампата на един-дъгов стълб също създава огъващ момент и въртящ момент в равнината на стълба; всички тези моменти трябва да са по-малки от допустимата стойност.

 

Вятърното натоварване зависи от местоположението, региона и надморската височина на стълба, който се изчислява, а именно:

p0=Kv2/16

p0 се влияе от различните коефициенти, заместени в изчислението, като размерите на полюса, формата на напречното-сечение на полюса и основния период на една форма на вълната на трептене.

 

Равномерно разпределеното налягане на вятъра върху полюса се изчислява по:

p1=p0dˉ H

 

В горните две уравнения: p 0 е налягането на вятъра на 1 m² от стълба (Pa); K е аеродинамичният коефициент, който според стандарта е K=0.7 за кръгли елементи (препоръчително е K=1.0 да се вземе за правилни шестоъгълни и осмоъгълни сечения); v е скоростта на вятъра, обикновено v=25 m⋅s−1, H е височината на стълба (m); и dˉ е средният диаметър на полюса (m), където

dˉ=(d1+d2)/2

Тук d1 е горният диаметър на стълба (m), а d2 е основният диаметър на стълба (m). Конусът на стълба обикновено е 1/90, 1/100 или 1/110 или не е -равномерен.

 

Дебелината на стената на стоманени осветителни стълбове с височина до 12 м е 4 мм. При дебелина на стената 3,0 мм стълбът е склонен да вибрира под действието на вятъра и преминаващите тежкотоварни автомобили, което разхлабва болтовите му връзки и влияе върху осветителното тяло.

 

Защитно заземяване на стоманени осветителни стълбове

Стоманени осветителни стълбове, контролни кутии и подобни инсталации съдържат електрическо оборудване вътре в тях и могат да бъдат докоснати от човек, стоящ на земята, по всяко време. След като изолацията се повреди и тялото на стълба стане под напрежение, напрежението на допир се прилага директно към човешкото тяло със сериозни последствия. Следователно всяка метална кутия, която съдържа електрическо оборудване и може да бъде докосната от човек, стоящ на земята, трябва да бъде надеждно свързана със защитен проводник -, който е заземен или свързан към нула.

 

Разпределителните-системи за ниско напрежение се класифицират според разположението им на заземяване в три типа - TN, TT и IT -, а системата TN е допълнително разделена на три типа според това как са комбинирани нулевият проводник (N) и защитният проводник (PE):

• TN-S система: N и PE проводниците се държат отделно по цялата дължина от източника. PE проводникът обикновено не носи работен ток, така че безопасността е най-добра.
• TN-C система: N и PE проводниците се комбинират в един PEN проводник, което спестява един проводник. Въпреки това PEN проводникът обикновено носи работен ток и ако се счупи, корпусът на оборудването се повдига до фазовото напрежение през веригата на натоварване, така че границата на безопасност е ниска.
• TN-C-S система: предната секция използва PEN проводник, който е разделен на отделни N и PE проводници във входящия край на контролната кутия и не трябва да се комбинира повторно след това. Това съчетава безопасност с икономия на окабеляване и е най-широко използваната практика в проекти за пътно осветление.

 

В системата TN-C, тъй като N и PE проводниците са комбинирани, трябва да бъде изпълнено и следното изискване: за ниско{1}}електрическо оборудване с директно заземена неутрала, за да се осигури автоматично изключване на повредената секция, токът на късо- съединение трябва да бъде не по-малко от 4 пъти номиналния ток на предпазителя в най-близката точка или не по-малко от 1,5 пъти моментния (или кратко-време-закъснение) работен ток на автоматичния превключвател.

 

Действителната практика е следната: φ10 mm горещо поцинкована кръгла стомана се полага по цялата линия успоредно на заровения кабел и се заравя директно в земята (Фигура 6.3.9); PEN проводникът е свързан към заземителната мрежа на трансформатора в трансформатора и е надеждно свързан в две точки към всички контролни кутии, стоманени осветителни стълбове, метални осветителни основи и подобни части по линията; отделен заземителен електрод е инсталиран в главния край, далечния край и всяка точка на разклонение на линията и на всеки трети полюс; съпротивлението на отделен заземителен електрод не трябва да превишава 10 Ω, а това на цялата заземителна мрежа не трябва да надвишава 4 Ω; когато тези граници са превишени, може да се използва-действащ-редуциращ агент за съпротивление, но корозивните вещества като обикновена сол са забранени - те намаляват съпротивлението в краткосрочен план, но корозират заземяващото тяло в дългосрочен план.

 

Заземяването е последната линия на защита и не може да замести изолацията. Вътре във вратата за поддръжка кабелите трябва да се свързват посредством съединителна кутия с пластмасов корпус или клемна скоба тип щифт-; нивото на изолация на проводници, баласти и други компоненти трябва да се повиши, производителите трябва да бъдат стриктно подбрани и тестването стриктно да се извършва, и трябва да се приложи "стандарт за изработка на инсталацията". Безопасността на стоманените осветителни стълбове най-накрая може да бъде осигурена само чрез прилагане на мерки за-предотвратяване на изтичане през целия процес на избор на материал, конструиране, приемане, експлоатация и поддръжка и чрез правилно прилагане на три-проводната или пет-проводната система.

 

 

Дизайн на външен вид на стоманени осветителни стълбове

Основната функция на осветителния стълб е да държи осветителното тяло в правилната позиция и да осигурява опора. В същото време стълбът има и декоративна роля. За участниците в движението - пешеходци, велосипедисти и шофьори на моторни превозни средства - формата на стълба в тяхното зрително поле не може да бъде пренебрегната: хората може да не забележат осветителното тяло високо на върха на стълба, защото е много по-малко от стълба, но самият стълб удря окото директно в посоката на хоризонталното движение. Следователно, с икономическото развитие и нарастващите естетически стандарти, появата на осветителни стълбове получава все по-голямо внимание.

 

Дизайнът на външния вид на осветителните стълбове възниква от загриженост за пътния пейзаж. То трябва да бъде подчинено на дизайна на ландшафта на пътя като цяло и в същото време първо трябва да отговаря на изискванията за осветление и съображенията за безопасност. Ето защо трябва да се имат предвид следните аспекти при външния вид на осветителния стълб.

 

1. Изисквания за безопасност

Безопасността е основното изискване, което дизайнерът трябва да обмисля на първо място по всяко време. Безопасността на осветителния стълб се гарантира от няколко аспекта, като качеството на стоманата на стълба и анти{1}}корозионната обработка; аспектите, свързани с дизайна на външния вид, са изчисляване на натоварването и осигуряване на здравина. Понякога стълб със сложна форма наистина е много привлекателен, но колкото по-сложна е структурата, толкова по-сложно е изчислението на якостта и толкова по-трудно е да се осигури безопасност; следователно строгата проверка е от съществено значение при избора на такива стълбове.

 

2. Изисквания към осветлението

Изискванията за осветление са друго основно изискване за дизайна на външния вид на стълба. Както ще стане ясно от съдържанието на Глава 7, дизайнерът преминава през сложна работа, за да избере подходящи осветителни тела и източници на светлина и да определи позицията на всяко улично осветление -, включително неговата височина, разстояние, дължина на конзолата и ъгъл на наклон - и всички тези параметри се управляват от стълба.

 

За да се осигури качество на осветлението в конкретен проект за пътно осветление, след като са определени монтажните параметри на осветителните тела, дизайнът на стълба трябва да отговаря на изискванията на тези параметри: какъвто и да е външният вид на стълба, височината на точката на закрепване на осветителя не трябва да се променя, хоризонталната дължина на рамото на лампата не трябва да се променя и ъгълът на наклона на рамото на лампата също не трябва да се променя (освен когато самото осветително тяло позволява регулиране на своята монтажен ъгъл). В противен случай качеството на осветлението ще се отклони в по-голяма или по-малка степен от очаквания резултат от дизайна.

 

Друг аспект на изискването за осветление е инсталирането и поддръжката да бъдат удобни; от тази гледна точка външният вид на полюса не трябва да бъде прекалено-сложен.

 

 

3. Естетически изисквания

Естетичните изисквания са отправната точка на дизайна на външния вид на стълба. Появата на полюс не може да се преценява изолирано, а трябва да се оцени цялостно заедно с всички свързани фактори. В по-малък мащаб тези фактори включват стила на осветителното тяло, формата на напречното-сечение на пътя, дали настилката е асфалтова или циментобетонна, крайпътните насаждения, стила на крайпътната скулптура и класа и характера на пътя; в по-голям мащаб те включват застроената или естествена среда от двете страни на пътя, функцията на района, историята на района и естетическите вкусове на хората от съответния град.

 

Визуалната привлекателност на външния вид на стоманен стълб произтича главно от комбинацията и вариациите на линиите на структурните му части и по-специално от промените във формата на рамото на лампата и добавянето на декоративни линии; в по-сложните дизайни рамото на лампата е оформено в различни профили и дори основният стълб е оформен заедно с него.

 

Визуалната привлекателност идва и от повърхностната обработка на пръта. С развитието на технологията за прахово боядисване, все повече стълбове получават цветни покрития в широка гама от нюанси, изоставяйки монотонното сиво на галванизираните стълбове от миналото и добавяйки повече елементи на красота.

 

4. Разходни изисквания

Въвеждането на различни видове стълбове наистина обогати визуалната сцена, но красотата си има цена. Всяка различна форма увеличава трудността на машинната обработка, а някои дори изискват разработването на специални форми; за да се осигури здравина, сложните стълбове трябва да бъдат подсилени, което увеличава количеството на използваната стомана; в допълнение, прахово боядисване се прилага широко и т.н. Всичко това значително повишава производствените разходи на стълба.

 

Има и скрита цена, която лесно се пренебрегва: някои силно индивидуални дизайни на стълбове не успяват да постигнат желаното разкрасяване и вместо това се превръщат във форма на визуално замърсяване, засягащо пътя и дори имиджа на града - и тази цена е твърде висока.

 

 

Заключение

A стълб за улично осветлениеможе да бъде само поддържащ компонент, но това е мястото, където се срещат безопасността, функцията и външният вид: вратата за поддръжка, защитата от корозия, здравината на основата и заземяването определят дали стои безопасно и издръжливо, докато външният му вид определя дали хармонизира с пътната среда. Двете са въпрос на приоритет, а не на противопоставяне - безопасността и качеството на осветлението не са-предпоставки за обсъждане, а естетиката може да последва само.