Hoe ontwerp je de structuur en het uiterlijk van een straatlantaarnpaal?

Destraatlantaarnpaalmoet de armatuur stevig op zijn plaats houden onder zijn eigen gewicht en windbelasting, bestand zijn tegen jarenlang weer en door voertuigen-geïnduceerde trillingen, en opgaan in het weglandschap. Als de sterkte, corrosiebescherming of aarding ervan falen, varieert het resultaat van verminderde verlichting tot een risico voor de persoonlijke veiligheid. Met als voorbeeld de taps toelopende flenspaal - het meest gebruikte type -, worden in dit gedeelte achtereenvolgens vier essentiële zaken onderzocht: de onderhoudsdeur,-corrosiebehandeling, sterkte aan de basis en beschermende aarding; Vervolgens worden de vier vereisten voor het uiterlijkontwerp uiteengezet.

 

Onderhoudsdeur van Solar Street Light Design

De onderhoudsdeur is de onderhoudstoegangsopening van een stalen lichtmast. Binnenin de deur bevindt zich meestal een elektrische montageplaat, die als voornaamste functie heeft het armatuur en de kabel aan te sluiten. Zekeringen en klemmenblokken worden normaal gesproken op deze plaat gemonteerd. De manier waarop de deur opengaat is erg belangrijk en de ontwerpen verschillen van fabrikant tot fabrikant. Aan de ene kant moet onderhoud gemakkelijk zijn; aan de andere kant moet diefstal worden voorkomen - vandaar het gebruik van een speciaal gemaakte deursleutel.

 

Tabel 1 vermeldt de afmetingen van de onderhoudsdeur die overeenkomen met gebruikelijke masthoogtes. Voor de afmetingen weergegeven door A, B en C in Tabel 1, verwijzen wij u naar onderstaande figuur. A is de hoogte van de onderrand van de onderhoudsdeur boven de grond; deze moet worden ingesteld voor het comfort en gemak van de werknemer, en moet bij voorkeur 500–600 mm bedragen. C is de breedte van de onderhoudsdeur; deze moet een gemakkelijke vervanging van de ballast en de zekering mogelijk maken, en bedraagt ​​doorgaans niet minder dan 100 mm. B, de hoogte van de onderhoudsdeur, hangt af van het feit of de mast een enkel-boog- of dubbel-boogarmatuur draagt ​​en van de mastdiameter ter plaatse van de deur; het is over het algemeen 200–1000 mm.

 

 

Als de onderhoudsdeur te groot wordt gemaakt -, dat wil zeggen, als de waarden van B en C te groot zijn -, wordt de sterkte van de stalen paal direct beïnvloed; als het te klein is, zal de werking van de werknemer worden belemmerd. Wanneer de waarden van B en C te groot zijn, moeten passende verstevigingsmaatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat de sterkte van de paal voldoende is voor de veiligheid. Er kan ook een dubbele binnen-en-buitendeur- worden geplaatst.

Anti-corrosiebehandeling van stalen lichtmasten

Vanwege de aard van staal zelf is bescherming tegen corrosie een belangrijk aandachtspunt voor stalen lichtmasten, zowel tijdens opslag als tijdens service. Corrosie van een stalen paal wordt veroorzaakt door de chemische of elektrochemische werking van het omringende medium. Afhankelijk van het betrokken medium wordt het geclassificeerd als atmosferische corrosie, zeewatercorrosie, bacteriële corrosie, enzovoort. Atmosferische corrosie komt veruit het meest voor, omdat een stalen mast tijdens bewerking, transport, opslag en service in contact staat met de atmosfeer, waardoor de omstandigheden voor atmosferische corrosie te allen tijde aanwezig zijn.

 

1. Factoren die corrosie van stalen palen veroorzaken.

De belangrijkste factoren die ervoor zorgen dat een stalen paal gaat roesten en corroderen zijn als volgt:

 

1.1Relatieve vochtigheid van de atmosfeer.

Bij een bepaalde temperatuur wordt de verhouding tussen het waterdampgehalte van de lucht en het verzadigde waterdampgehalte de relatieve vochtigheid genoemd. Beneden een bepaalde relatieve vochtigheid is de roest- en corrosiesnelheid van een stalen paal zeer laag, terwijl boven die relatieve vochtigheid de roestsnelheid sterk stijgt; deze waarde van de relatieve vochtigheid wordt de kritische vochtigheid genoemd. De kritische vochtigheid van staal bedraagt ​​ongeveer 75%. De atmosferische relatieve vochtigheid heeft de grootste invloed op de corrosie van metalen: zodra de luchtvochtigheid de kritische vochtigheid overschrijdt, vormt zich een film van water of waterdruppeltjes op het staaloppervlak, en als schadelijke onzuiverheden in de lucht in die film of die druppels oplossen, ontstaat er een elektrolyt en wordt de corrosie versneld.

 

1.2 Luchttemperatuur en vochtigheid.

Atmosferische temperatuur en vochtigheid beïnvloeden het samenroesten. De roestsnelheid is afhankelijk van het waterdampgehalte van de lucht en neemt toe naarmate de luchttemperatuur stijgt. Dit geldt vooral in vochtige omgevingen, waar hoe hoger de temperatuur, hoe sneller het roesten - en des te meer boven de kritische luchtvochtigheid. Als er bovendien een temperatuurverschil is tussen de atmosfeer en het staal, vormt zich condens op het koelere oppervlak van de paal en veroorzaakt ook roest.

 

1.3 Corrosieve gassen.

Van de corrosieve gassen in vervuilde lucht heeft zwaveldioxide het grootste effect op het roesten van stalen palen. Zuurstof in de atmosfeer werkt het meest hardnekkig in op het roesten van stalen palen en oefent te allen tijde zijn effect uit.

 

1.4 Andere factoren.

De atmosfeer bevat grote hoeveelheden stof - rook, steenkoolas, chloriden, zuren, alkaliën, zouten, enz.. - waarvan chloriden het grootste effect hebben.

 

 

2. Anti-corrosiebehandeling.

Om te voorkomen dat roest en corrosie de structurele sterkte van een paal verminderen en een veiligheidsrisico vormen, moet een anti-corrosiebehandeling worden toegepast op stalen palen. Anti-corrosiemethoden zijn preventieve maatregelen gericht op de oorzaken van corrosie. Roestpreventie betekent het vermijden of vertragen van de effecten van vocht, hoge temperaturen, oxidatie, chloriden en andere factoren. De momenteel algemeen gebruikte methoden zijn als volgt:

 

2.1 Thermisch-verzinken.

Het proces en de methode voor het onderdompelen van voor-behandelde stalen of gietijzeren- ijzeren onderdelen in gesmolten zink, zodat een coating van zink en/of zink-ijzerlegering op hun oppervlak wordt gevormd. De dikte van de zinklaag moet 65–90 μm bedragen. De zinklaag van gegalvaniseerde onderdelen moet uniform en glad zijn, vrij van bramen, druppels en overtollige klonten; de coating moet stevig aan het stalen paalsubstraat zijn gehecht en na een hamertest mag de coating niet loslaten of blaren vertonen.

 

2.2 Poedercoating.

Poedercoating wordt aangebracht na thermisch verzinken-. Het poeder moet een poeder van -buitengebruik zijn; de coating moet vrij zijn van afbladderen en barsten, en er mogen geen afbladderen of barsten optreden wanneer de hechtsterkte tussen coating en substraat wordt getest. Poedercoating verbetert de corrosieweerstand van de stalen paal verder en verbetert het decoratieve uiterlijk aanzienlijk, met een ruime keuze aan kleuren; het nadeel is de relatief hoge kosten.

 

 

Sterkteberekening aan de voet van een stalen lichtmast

 

Een lichtmast is onderhevig aan twee vormen van belasting.

Eén daarvan is zijn eigen -eigen gewicht. Voor een enkele-boogpaal komt het eigen-gewicht voort uit het gewicht van de lamparm en de armatuurkop, waardoor er een buigmoment ontstaat in het vlak van de lamparm. Voor een dubbele-boogmast varieert de situatie met de lengte van de twee armen: nadat de buigmomenten die worden geproduceerd door de gewichten van de armen en de armatuurkoppen van de lange en korte bogen elkaar gedeeltelijk in evenwicht houden, vormt het verschil daartussen, dat in het vlak van de armen inwerkt, het eigen-gewichtsmoment.

 

Voor een dubbele-boogmast met bogen van gelijke lengte zijn de momenten in evenwicht als de armaturen en de bijbehorende elektrische componenten in dat vlak identiek zijn; als ze niet identiek zijn, ontstaat er een buigmoment in het vlak van de armen door het verschil in gewicht van de armaturen en hun elektrische componenten.

 

Naast het eigen-gewicht komt de andere belasting op de hengel door de wind. De sterkte van de paal moet aan het volgende voldoen:

• Wanneer de windrichting evenwijdig is aan het vlak van de lamparm, moeten de maximale buigmomenten die worden geproduceerd door de aan de wind-blootgestelde delen van de armatuurkop en de paal bij de dwars-doorsneden bij de beugel-naar-paalverbinding, bij de onderhoudsdeur en op grondniveau kleiner zijn dan de toegestane waarde;
• Wanneer de windrichting loodrecht staat op het vlak van de lamparm, produceert de windbelasting op de armatuurkop en de lamparm van een enkele-boogmast, naast het buigmoment dat wordt geproduceerd door het aan de wind-blootgestelde gebied van de schacht zelf, ook een buigmoment en een koppel in het vlak van de mast; al deze momenten moeten kleiner zijn dan de toegestane waarde.

 

De windbelasting is afhankelijk van de locatie, regio en hoogte van de pool die wordt berekend, dat wil zeggen:

p0=Kv2/16

p0 wordt beïnvloed door de verschillende coëfficiënten die in de berekening worden gebruikt, zoals de afmetingen van de pool, de vorm van de pooldoorsnede en de fundamentele periode van één oscillatiegolfvorm.

 

De gelijkmatig verdeelde winddruk op de paal wordt berekend door:

p1=p0dˉ H

 

In de bovenstaande twee vergelijkingen: p 0 is de winddruk per 1 m² van de paal (Pa); K is de aerodynamische coëfficiënt, die volgens de standaard K=0.7 is voor cirkelvormige elementen (het wordt aanbevolen K=1.0 te nemen voor regelmatige zeshoekige en achthoekige secties); v is de windsnelheid, doorgaans v=25 m⋅s−1, H is de hoogte van de pool (m); en dˉ is de gemiddelde diameter van de pool (m), waarbij

dˉ=(d1+d2)/2

Hier is d1 de bovendiameter van de paal (m) en d2 de basisdiameter van de paal (m). De tapsheid van een paal is over het algemeen 1/90, 1/100 of 1/110, of is niet-uniform.

 

De wanddikte van stalen lichtmasten 12 m hoog en lager is 4 mm. Wanneer de wanddikte 3,0 mm bedraagt, is de mast onderhevig aan trillingen onder invloed van wind en passerende zware voertuigen, waardoor de boutverbindingen loskomen en de armatuur wordt aangetast.

 

Beschermende aarding van stalen lichtmasten

Stalen lichtmasten, schakelkasten en soortgelijke installaties bevatten elektrische apparatuur en kunnen op elk moment worden aangeraakt door een persoon die op de grond staat. Zodra de isolatie faalt en het poollichaam onder spanning komt te staan, wordt de aanraakspanning rechtstreeks op het menselijk lichaam toegepast, met ernstige gevolgen. Daarom moet elke metalen behuizing die elektrische apparatuur bevat en kan worden aangeraakt door een persoon die op de grond staat, op betrouwbare wijze worden aangesloten op een beschermende geleider -, dat wil zeggen geaard of verbonden met de nulleider.

 

Laag-distributiesystemen voor lage spanning worden op basis van hun aardingsopstelling geclassificeerd in drie typen - TN, TT en IT - en het TN-systeem is verder onderverdeeld in drie typen, afhankelijk van hoe de neutrale geleider (N) en de beschermende geleider (PE) zijn gecombineerd:

• TN-S-systeem: de N- en PE-geleiders worden over de gehele lengte gescheiden gehouden van de bron. De PE-geleider geleidt normaal gesproken geen bedrijfsstroom, dus veiligheid is het beste.
• TN-C-systeem: de N- en PE-geleiders worden gecombineerd in één enkele PEN-geleider, waardoor één geleider wordt bespaard. De PEN-geleider voert normaal gesproken echter bedrijfsstroom, en als deze breekt, wordt de behuizing van de apparatuur via het belastingscircuit naar de fasespanning verhoogd, waardoor de veiligheidsmarge laag is.
• TN-C-S-systeem: het voorste gedeelte maakt gebruik van een PEN-geleider, die aan het inkomende uiteinde van de schakelkast is opgesplitst in afzonderlijke N- en PE-geleiders en daarna niet meer mag worden gecombineerd. Dit combineert veiligheid met een zuinige bedrading en wordt het meest toegepast bij wegverlichtingsprojecten.

 

In het TN-C-systeem moet, omdat de N- en PE-geleiders worden gecombineerd, ook aan de volgende vereiste worden voldaan: voor elektrische laag-apparatuur met een direct geaarde nulleider moet, om automatische ontkoppeling van het defecte gedeelte te garanderen, de kortsluitstroom- niet minder zijn dan 4 keer de nominale stroom van het zekeringelement op het dichtstbijzijnde punt, of niet minder dan 1,5 keer de momentane (of korte-tijd-vertraging) bedrijfsstroom van de automatische schakelaar.

 

De praktijk is als volgt: φ10 mm thermisch verzinkt rondstaal wordt langs de hele lijn langs de ingegraven kabel gelegd en direct in de grond ingegraven (Figuur 6.3.9); de PEN-geleider is aangesloten op het aardingsnetwerk van de transformator op de transformator en is op twee punten betrouwbaar verbonden met alle schakelkasten, stalen lichtmasten, metalen lichtsokkels en soortgelijke onderdelen langs de lijn; er wordt een aparte aardelektrode geïnstalleerd aan het hoofdeinde, het uiteinde en elk vertakkingspunt van de lijn en aan elke derde pool; de weerstand van een individuele aardelektrode mag niet groter zijn dan 10 Ω en die van het gehele aardingsnetwerk mag niet groter zijn dan 4 Ω; waar deze limieten worden overschreden, kan een lang-weerstandsverminderend-middel worden gebruikt, maar bijtende stoffen zoals keukenzout zijn verboden - ze verminderen de weerstand op de korte termijn, maar corroderen het aardingslichaam op de lange termijn.

 

Aarding is de laatste verdedigingslinie en kan isolatie niet vervangen. Binnen de onderhoudsdeur moeten kabels worden aangesloten door middel van een aansluitdoos met een plastic behuizing of een pin--terminalbeugel; het isolatieniveau van geleiders, voorschakelapparaten en andere componenten moet worden verhoogd, fabrikanten moeten streng worden geselecteerd en testen strikt worden uitgevoerd, en er moet een "installatievakmanschapsnorm" worden geïmplementeerd. Alleen door lekkage-maatregelen door te voeren tijdens het hele proces van materiaalkeuze, constructie, acceptatie, bediening en onderhoud, en door het drie-draads- of vijf-draadssysteem correct toe te passen, kan de veiligheid van stalen lichtmasten eindelijk worden gegarandeerd.

 

 

Uiterlijk Ontwerp van stalen lichtmasten

De fundamentele functie van een lichtmast is om de armatuur in de juiste positie te houden en ondersteuning te bieden. Tegelijkertijd heeft de paal ook een decoratieve rol. Voor weggebruikers - zowel voetgangers, fietsers als motorvoertuigbestuurders - kan de vorm van de mast binnen hun gezichtsveld niet worden genegeerd: mensen merken de armatuur misschien niet hoog op de mast op, omdat deze veel kleiner is dan de mast, maar toch valt de mast zelf direct op in de richting van horizontale rijrichting. Met de economische ontwikkeling en de stijgende esthetische normen krijgt het uiterlijk van lichtmasten dan ook steeds meer aandacht.

 

Het uiterlijkontwerp van lichtmasten komt voort uit zorg voor het weglandschap. Het moet ondergeschikt zijn aan de inrichting van het landschap van de weg als geheel en tegelijkertijd eerst voldoen aan de verlichtingseisen en veiligheidsoverwegingen. Bij het uiterlijkontwerp van een lichtmast moet daarom rekening worden gehouden met de volgende aspecten.

 

1. Veiligheidseisen

Veiligheid is de basisvereiste waar een ontwerper te allen tijde rekening mee moet houden. De veiligheid van een lichtmast wordt verzekerd door verschillende aspecten, zoals de kwaliteit van het maststaal en de anti-corrosiebehandeling; de aspecten die verband houden met het uiterlijkontwerp zijn belastingberekening en het garanderen van sterkte. Soms is een paal met een complexe vorm inderdaad erg aantrekkelijk, maar hoe complexer de structuur, hoe complexer de sterkteberekening en hoe groter de moeilijkheid om de veiligheid te garanderen; strikte verificatie is daarom essentieel bij de selectie van dergelijke palen.

 

2. Verlichtingseisen

Verlichtingseisen zijn een andere basisvereiste voor het ontwerp van de mast. Zoals duidelijk zal worden uit de inhoud van hoofdstuk 7, moet een ontwerper ingewikkeld werk verrichten om geschikte armaturen en lichtbronnen te selecteren en de positie van elke straatlantaarn te bepalen - inclusief de hoogte, afstand, beugellengte en kantelhoek - en al deze parameters worden bepaald door de mast.

 

Om de verlichtingskwaliteit in een specifiek wegverlichtingsproject te garanderen, moet het ontwerp van de mast, zodra de montageparameters van de armaturen zijn bepaald, voldoen aan de eisen van die parameters: ongeacht het uiterlijk van de mast, mag de hoogte van het bevestigingspunt van de armatuur niet veranderen, de horizontale lengte van de lamparm mag niet veranderen en de kantelhoek van de lamparm mag ook niet veranderen (behalve wanneer de armatuur zelf aanpassing van de montagehoek toestaat). Anders zal de lichtkwaliteit in meer of mindere mate afwijken van het beoogde ontwerpresultaat.

 

Een ander aspect van de verlichtingseis is dat installatie en onderhoud gemakkelijk moeten zijn; vanuit dit gezichtspunt mag het uiterlijk van de paal niet al te-complex zijn.

 

 

3. Esthetische eisen

Esthetische eisen vormen het uitgangspunt bij het ontwerp van de mastuitstraling. Het uiterlijk van een paal kan niet op zichzelf worden beoordeeld, maar moet integraal worden beoordeeld, samen met alle gerelateerde factoren. Op kleinere schaal omvatten deze factoren onder meer de stijl van de armatuur, de vorm van de dwarsdoorsnede van de weg, of de bestrating van asfalt of cementbeton is, de beplanting langs de weg, de stijl van de sculptuur langs de weg, en de klasse en aard van de weg; op grotere schaal omvatten ze de bebouwde of natuurlijke omgeving aan weerszijden van de weg, de functie van de wijk, de geschiedenis van de wijk en de esthetische smaak van de inwoners van de betreffende stad.

 

De visuele aantrekkingskracht van het uiterlijk van een stalen paal komt voornamelijk voort uit de combinatie en variatie van de lijnen van de structurele delen ervan, en in het bijzonder uit veranderingen in de vorm van de lamparm en de toevoeging van decoratieve lijnen; bij meer uitgebreide ontwerpen wordt de lamparm in verschillende profielen gevormd, en zelfs de hoofdmast wordt daarmee mee vormgegeven.

 

De visuele aantrekkingskracht komt ook voort uit de oppervlaktebehandeling van de paal. Met de ontwikkeling van de poedercoatingtechnologie hebben steeds meer masten een kleurlaag gekregen in een breed scala aan tinten, waardoor het monotone grijs van de gegalvaniseerde mast uit het verleden achterwege is gelaten en er meer schoonheidselementen aan zijn toegevoegd.

 

4. Kostenvereisten

De introductie van verschillende soorten stokken heeft de visuele scène inderdaad verrijkt, maar schoonheid heeft een prijs. Elke verschillende vorm vergroot de moeilijkheidsgraad van de bewerking, en sommige vereisen zelfs de ontwikkeling van speciale mallen; om sterkte te garanderen, moeten complexe palen worden versterkt, waardoor de hoeveelheid gebruikt staal toeneemt; daarnaast wordt poedercoating op grote schaal toegepast, enzovoort. Dit alles verhoogt aanzienlijk de vervaardigingskosten van de paal.

 

Er zijn ook verborgen kosten die gemakkelijk over het hoofd worden gezien: sommige zeer individuele mastontwerpen slagen er niet in de beoogde verfraaiing te bereiken en worden in plaats daarvan een vorm van visuele vervuiling, die de weg en zelfs het imago van de stad aantast - en die kosten zijn veel te hoog.

 

 

Conclusie

A straatlantaarnpaalmag dan slechts een ondersteunend onderdeel zijn, toch ontmoeten veiligheid, functie en uitstraling elkaar: de onderhoudsdeur, corrosiebescherming, basissterkte en aarding bepalen of hij veilig en duurzaam staat, terwijl zijn uiterlijk bepaalt of hij harmonieert met de wegomgeving. Deze twee zijn een kwestie van prioriteit, niet van tegenstellingen. - Veiligheid en verlichtingskwaliteit zijn niet-onderhandelbare vereisten, en esthetiek kan alleen maar volgen.