كيفية تصميم هيكل ومظهر عمود إنارة الشوارع؟

العمود إنارة الشارعيجب أن تثبت وحدة الإنارة بقوة في مكانها تحت ثقلها وأحمال الرياح، وأن تتحمل سنوات من الطقس والاهتزازات الناجمة عن المركبات-، وأن تمتزج مع منظر الطريق. في حالة فشل قوتها أو الحماية من التآكل أو التأريض، تتراوح النتيجة من الإضاءة المتدهورة إلى خطر على السلامة الشخصية. بأخذ العمود المدبب ذي الحواف - النوع الأكثر استخدامًا - كمثال، يفحص هذا القسم أربعة أساسيات بدورها: باب الصيانة، والمعالجة المضادة للتآكل-، والقوة عند القاعدة، والتأريض الواقي؛ ثم يحدد المتطلبات الأربعة لتصميم المظهر.

 

باب صيانة تصميم إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية

باب الصيانة هو فتحة الوصول للخدمة لعمود الإضاءة الفولاذي. يوجد داخل الباب عادةً لوحة تثبيت كهربائية، وتتمثل مهمتها الرئيسية في توصيل وحدة الإنارة والكابل. عادةً ما يتم تركيب الصمامات والكتل الطرفية على هذه اللوحة. طريقة فتح الباب مهمة جدًا، وتختلف التصاميم من مصنع إلى آخر. فمن ناحية، يجب أن تكون الخدمة ملائمة؛ ومن ناحية أخرى، يجب منع السرقة - ومن ثم استخدام مفتاح باب مصنوع خصيصًا.

 

يسرد الجدول 1 أبعاد باب الصيانة المطابقة لارتفاعات الأعمدة المشتركة. بالنسبة للأبعاد الممثلة بـ A وB وC في الجدول 1، يرجى الرجوع إلى الشكل أدناه. أ هو ارتفاع الحافة السفلية لباب الصيانة عن الأرض؛ وينبغي ضبطه بما يضمن راحة العامل وملاءمته، ويفضل أن يكون 500-600 ملم. C هو عرض باب الصيانة؛ يجب أن يسمح باستبدال الصابورة والمصهر بشكل مناسب، ويجب ألا يقل حجمه عمومًا عن 100 مم. ب، يعتمد ارتفاع باب الصيانة على ما إذا كان العمود يحمل قوسًا واحدًا-قوسًا واحدًا أو قوسًا مزدوجًا-وقطر العمود في موقع الباب؛ بشكل عام 200-1000 ملم.

 

 

إذا كان باب الصيانة كبيرًا جدًا -، أي إذا كانت قيم B وC كبيرة جدًا - فإن قوة العمود الفولاذي ستتأثر بشكل مباشر؛ إذا كان صغيرًا جدًا، فسيتم إعاقة تشغيل العامل. عندما تكون قيم B وC كبيرة جدًا، يجب اتخاذ تدابير التعزيز المناسبة للتأكد من أن قوة العمود كافية للسلامة. يمكن أيضًا اعتماد ترتيب باب داخلي-و-خارجي مزدوج-.

معالجة مقاومة-التآكل لأعمدة الإنارة الفولاذية

نظرًا لطبيعة الفولاذ نفسه، تعد الحماية ضد التآكل مصدر قلق رئيسي لأعمدة الإنارة الفولاذية أثناء التخزين والخدمة. يحدث تآكل عمود الفولاذ بسبب التأثير الكيميائي أو الكهروكيميائي للوسط المحيط. وفقا للوسائط المعنية، يتم تصنيفها على أنها تآكل جوي، وتآكل مياه البحر، وتآكل بكتيري، وما إلى ذلك. يعد التآكل الجوي هو الأكثر شيوعًا على الإطلاق، لأن عمود الفولاذ يكون على اتصال بالجو أثناء التصنيع والنقل والتخزين والخدمة على حد سواء، وبالتالي فإن ظروف التآكل الجوي موجودة في جميع الأوقات.

 

1. العوامل المسببة لتآكل الأعمدة الفولاذية.

العوامل الرئيسية التي تسبب الصدأ والتآكل في عمود الفولاذ هي كما يلي:

 

1.1 الرطوبة النسبية

عند درجة حرارة معينة، تسمى نسبة محتوى بخار الماء في الهواء إلى محتوى بخار الماء المشبع بالرطوبة النسبية. تحت رطوبة نسبية معينة، يكون معدل الصدأ والتآكل في عمود الفولاذ منخفضًا جدًا، بينما فوق تلك الرطوبة النسبية يرتفع معدل الصدأ بشكل حاد؛ وتسمى هذه القيمة من الرطوبة النسبية بالرطوبة الحرجة. تبلغ الرطوبة الحرجة للفولاذ حوالي 75٪. الرطوبة النسبية الجوية لها التأثير الأكبر على تآكل المعادن: بمجرد أن تتجاوز الرطوبة الجوية الرطوبة الحرجة، تتشكل طبقة من الماء أو قطرات الماء على سطح الفولاذ، وإذا ذابت الشوائب الضارة في الهواء في تلك الطبقة أو تلك القطرات، يتكون المنحل بالكهرباء ويتسارع التآكل.

 

1.2 درجة حرارة الهواء والرطوبة.

تؤثر درجة حرارة الجو والرطوبة على الصدأ معًا. ويعتمد معدل الصدأ على محتوى بخار الماء في الهواء، ويزداد مع ارتفاع درجة حرارة الهواء. وهذا صحيح بشكل خاص في البيئات الرطبة، حيث كلما ارتفعت درجة الحرارة، كان الصدأ أسرع - وأكثر من ذلك فوق الرطوبة الحرجة. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان هناك اختلاف في درجة الحرارة بين الغلاف الجوي والفولاذ، فإن التكثيف يتشكل على السطح البارد للعمود ويسبب أيضًا الصدأ.

 

1.3 الغازات المسببة للتآكل.

ومن بين الغازات المسببة للتآكل الموجودة في الهواء الملوث، فإن ثاني أكسيد الكبريت له التأثير الأكبر على صدأ أعمدة الفولاذ. يعمل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي على صدأ الأعمدة الفولاذية بشكل مستمر، ويمارس تأثيره في جميع الأوقات.

 

1.4 عوامل أخرى.

يحتوي الغلاف الجوي على كميات كبيرة من الغبار - الدخان ورماد الفحم والكلوريدات والأحماض والقلويات والأملاح وما إلى ذلك . - والتي يكون للكلوريدات أكبر تأثير فيها.

 

 

2. معالجة مضادة للتآكل-.

لمنع الصدأ والتآكل من تقليل القوة الهيكلية للعمود وخلق خطر على السلامة، يجب تطبيق المعالجة المضادة للتآكل على الأعمدة الفولاذية. طرق مكافحة-التآكل هي إجراءات وقائية تستهدف أسباب التآكل. الوقاية من الصدأ تعني تجنب أو إبطاء تأثيرات الرطوبة ودرجة الحرارة المرتفعة والأكسدة والكلوريدات وعوامل أخرى. الطرق المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر هي كما يلي:

 

2.1 الجلفنة بالغمس الساخن-.

عملية وطريقة غمر-أجزاء الصلب أو الحديد الزهر-المعالجة مسبقًا في الزنك المنصهر بحيث يتم تشكيل طبقة من الزنك و/أو سبائك الزنك والحديد على سطحها. يجب أن يصل سمك طلاء الزنك إلى 65-90 ميكرومتر. يجب أن يكون طلاء الزنك للأجزاء المجلفنة موحدًا وسلسًا، وخاليًا من نتوءات وقطرات وكتل زائدة؛ يجب أن يكون الطلاء مرتبطًا بقوة بركيزة القطب الفولاذي، وبعد اختبار المطرقة، يجب ألا يتقشر الطلاء أو يتقرح.

 

2.2 مسحوق الطلاء

يتم وضع مسحوق الطلاء بعد الجلفنة بالغمس الساخن. يجب أن يكون المسحوق مسحوقًا خارجيًا-؛ يجب أن يكون الطلاء خاليًا من التقشير والتكسير، ولا قد يحدث أي تقشير أو تشقق عند اختبار قوة الارتباط بين الطلاء والركيزة. يعمل طلاء المسحوق أيضًا على تحسين مقاومة التآكل للعمود الفولاذي ويعزز بشكل كبير مظهره الزخرفي، مع مجموعة واسعة من الألوان؛ عيبه هو التكلفة العالية نسبيا.

 

 

حساب القوة عند قاعدة عمود إنارة فولاذي

 

يخضع عمود الضوء لشكلين من التحميل.

أحدهما هو وزنه الذاتي-. بالنسبة لقطب قوسي واحد-، ينشأ الوزن الذاتي-من وزن ذراع المصباح ورأس وحدة الإنارة، مما ينتج عنه عزم انحناء في مستوى ذراع المصباح. بالنسبة لقطب القوس المزدوج-، يختلف الوضع باختلاف أطوال الذراعين: بعد أن توازن لحظات الانحناء الناتجة عن أوزان الأذرع ورؤوس الإنارة للأقواس الطويلة والقصيرة بعضها البعض جزئيًا، فإن الفرق بينهما، الذي يعمل في مستوى الذراعين، يشكل عزم الوزن - الذاتي.

 

بالنسبة إلى القطب القوسي المزدوج- الذي له أقواس متساوية الطول، تتوازن العزوم إذا كانت وحدات الإنارة والمكونات الكهربائية المرتبطة بها في هذا المستوى متطابقة؛ إذا لم تكن متطابقة، يتم إنتاج لحظة الانحناء في مستوى الأذرع من خلال الفرق في وزن وحدات الإنارة ومكوناتها الكهربائية.

 

إلى جانب الوزن الذاتي-، يأتي الحمل الآخر على العمود من الرياح. يجب أن تلبي قوة القطب ما يلي:

• عندما يكون اتجاه الرياح موازيًا لمستوى ذراع المصباح، فإن الحد الأقصى لحظات الانحناء التي تنتجها الرياح -المناطق المكشوفة لرأس وحدة الإنارة والعمود عند المقاطع العرضية - عند القوس - إلى -وصلة القطب، عند باب الصيانة وعلى مستوى الأرض يجب أن تكون أقل من القيمة المسموح بها؛
• عندما يكون اتجاه الرياح متعامدًا مع مستوى ذراع المصباح، فبالإضافة إلى عزم الانحناء الناتج عن الرياح{0}}المنطقة المكشوفة للعمود نفسه، فإن حمل الرياح على رأس وحدة الإنارة وذراع المصباح لعمود قوسي واحد-ينتج أيضًا عزم انحناء وعزم دوران في مستوى العمود؛ ويجب أن تكون كل هذه اللحظات أقل من القيمة المسموح بها.

 

يعتمد حمل الرياح على الموقع والمنطقة والارتفاع للقطب الذي يتم حسابه، أي:

ص0=كف2/16

تتأثر p0 بالمعاملات المختلفة المستبدلة في الحساب، مثل أبعاد القطب، وشكل المقطع العرضي للقطب-، والفترة الأساسية لشكل موجة تذبذب واحد.

 

يتم حساب ضغط الرياح الموزع بشكل موحد على القطب من خلال:

p1=p0dˉ H

 

في المعادلتين أعلاه: p 0 هو ضغط الرياح لكل 1 متر مربع من القطب (Pa)؛ K هو المعامل الديناميكي الهوائي، والذي وفقًا للمعيار هو K=0.7 للعناصر الدائرية (يوصى باستخدام K=1.0 للأقسام السداسية والمثمنة العادية)؛ v هي سرعة الرياح، بشكل عام v=25 m⋅s−1، H هو ارتفاع القطب (m)؛ وdˉ هو متوسط ​​قطر القطب (م)، حيث

dˉ=(d1+d2)/2

هنا d1 هو القطر العلوي للقطب (م) وd2 هو القطر الأساسي للقطب (م). يكون استدقاق العمود بشكل عام 1/90، أو 1/100، أو 1/110، أو أنه غير منتظم.

 

سمك جدار أعمدة الإنارة الفولاذية بارتفاع 12 م وأسفلها 4 مم. عندما يكون سمك الجدار 3.0 ملم، يكون العمود عرضة للاهتزاز تحت تأثير الرياح والمركبات الثقيلة المارة، مما يؤدي إلى فك وصلاته المثبتة ويؤثر على وحدة الإنارة.

 

التأريض الوقائي لأعمدة الإنارة الفولاذية

تحتوي أعمدة الإنارة الفولاذية وصناديق التحكم والمنشآت المشابهة بداخلها على أجهزة كهربائية، ويمكن أن يلمسها أي شخص واقف على الأرض في أي وقت. بمجرد فشل العزل ويصبح جسم القطب نشطًا، يتم تطبيق جهد اللمس مباشرة على جسم الإنسان، مما يؤدي إلى عواقب وخيمة. ولذلك، فإن أي حاوية معدنية تحتوي على معدات كهربائية ويمكن أن يلمسها شخص يقف على الأرض يجب أن تكون متصلة بشكل موثوق بموصل وقائي - أي مؤرض أو متصل بالمحايد.

 

يتم تصنيف أنظمة توزيع الجهد المنخفض- حسب ترتيب التأريض الخاص بها إلى ثلاثة أنواع - TN وTT وIT - ويتم تقسيم نظام TN أيضًا إلى ثلاثة أنواع وفقًا لكيفية دمج الموصل المحايد (N) والموصل الواقي (PE):

• نظام TN-S: يتم الاحتفاظ بالموصلات N وPE منفصلة على طول الطول عن المصدر. لا يحمل موصل PE عادة تيار التشغيل، لذا فإن السلامة هي الأفضل.
• نظام TN-C: يتم دمج الموصلات N وPE في موصل PEN واحد، مما يوفر موصلًا واحدًا. ومع ذلك، فإن موصل PEN يحمل عادة تيار التشغيل، وإذا انكسر، يتم رفع حاوية المعدات إلى جهد الطور من خلال دائرة الحمل، وبالتالي يكون هامش الأمان منخفضًا.
• نظام TN-C-S: يستخدم القسم الأمامي موصل PEN، والذي يتم تقسيمه إلى موصلات N وPE منفصلة عند الطرف الوارد من صندوق التحكم ويجب عدم إعادة تجميعه بعد ذلك. يجمع هذا بين السلامة والاقتصاد في توصيل الأسلاك وهو الممارسة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في مشاريع إضاءة الطرق.

 

في نظام TN-C، نظرًا لدمج موصلات N وPE، يجب أيضًا استيفاء المتطلبات التالية: بالنسبة للمعدات الكهربائية ذات الجهد المنخفض- ذات محايد مؤرض مباشرة، من أجل ضمان الفصل التلقائي للقسم المعيب، يجب ألا يقل تيار الدائرة القصيرة- عن 4 أضعاف التيار المقدر لعنصر المصهر عند أقرب نقطة، أو لا يقل عن 1.5 مرة من التيار اللحظي (أو تأخير قصير-وقت-) تيار التشغيل للمفتاح التلقائي.

 

الممارسة الفعلية هي كما يلي: يتم وضع الفولاذ الدائري المجلفن الساخن φ10 مم - على طول الخط بأكمله بجانب الكابل المدفون ويتم دفنه مباشرة في الأرض (الشكل 6.3.9)؛ يتم توصيل موصل PEN بشبكة تأريض المحولات في المحول ويتم توصيله بشكل موثوق عند نقطتين بجميع صناديق التحكم وأعمدة الإضاءة الفولاذية وقواعد الإضاءة المعدنية والأجزاء المماثلة على طول الخط؛ يتم تركيب قطب تأريض منفصل عند طرف الرأس والنهاية البعيدة وكل نقطة فرعية للخط وعند كل قطب ثالث؛ يجب ألا تتجاوز مقاومة قطب التأريض الفردي 10 أوم، ويجب ألا تتجاوز مقاومة شبكة التأريض بأكملها 4 أوم؛ عندما يتم تجاوز هذه الحدود، يمكن استخدام عامل اختزال-مقاومة طويلة المفعول-، ولكن يُحظر استخدام المواد المسببة للتآكل مثل الملح الشائع - فهي تقلل المقاومة على المدى القصير ولكنها تؤدي إلى تآكل جسم التأريض على المدى الطويل.

 

التأريض هو خط الدفاع الأخير ولا يمكن أن يحل محل العزل. داخل باب الصيانة، يجب توصيل الكابلات عن طريق صندوق توصيل مزود بغلاف بلاستيكي أو دعامة طرفية من النوع -دبوس؛ يجب رفع مستوى عزل الموصلات والكوابح والمكونات الأخرى، ويجب اختيار الشركات المصنعة بدقة وإجراء الاختبارات بدقة، ويجب تنفيذ "معيار صنعة التثبيت". فقط من خلال تنفيذ تدابير منع التسرب-من خلال العملية الكاملة لاختيار المواد والبناء والقبول والتشغيل والصيانة، ومن خلال التطبيق الصحيح لنظام الأسلاك الثلاثة-أو الخمسة-الأسلاك، يمكن ضمان سلامة أعمدة الإنارة الفولاذية في النهاية.

 

 

تصميم مظهر أعمدة الإنارة الفولاذية

تتمثل الوظيفة الأساسية لعمود الإضاءة في تثبيت وحدة الإنارة في الموضع المناسب وتوفير الدعم لها. وفي الوقت نفسه، يلعب العمود أيضًا دورًا زخرفيًا. بالنسبة لمستخدمي الطريق - من المشاة وراكبي الدراجات وسائقي السيارات على حد سواء - لا يمكن تجاهل شكل العمود في مجال رؤيتهم: قد لا يلاحظ الناس وحدة الإنارة العالية أعلى العمود، لأنه أصغر بكثير من العمود، ومع ذلك فإن العمود نفسه يلفت النظر مباشرة في اتجاه السفر الأفقي. ومن ثم، ومع التنمية الاقتصادية وارتفاع المعايير الجمالية، أصبح مظهر أعمدة الإنارة يحظى باهتمام متزايد.

 

ينشأ تصميم مظهر أعمدة الإنارة من الاهتمام بمظهر الطريق. وينبغي أن يكون تابعًا لتصميم المناظر الطبيعية للطريق ككل، ويجب في نفس الوقت أن يفي أولاً بمتطلبات الإضاءة واعتبارات السلامة. ولذلك يجب مراعاة الجوانب التالية في تصميم مظهر عمود الإضاءة.

 

1. متطلبات السلامة

السلامة هي المطلب الأساسي الذي يجب على المصمم مراعاته أولاً في جميع الأوقات. يتم ضمان سلامة عمود الإنارة من خلال عدة جوانب، مثل جودة العمود الفولاذي والمعالجة المضادة للتآكل-؛ الجوانب المتعلقة بتصميم المظهر هي حساب الحمل وضمان القوة. في بعض الأحيان يكون العمود ذو الشكل المعقد جذابًا للغاية بالفعل، ولكن كلما كان الهيكل أكثر تعقيدًا، كلما زاد تعقيد حساب القوة وزادت صعوبة ضمان السلامة؛ ولذلك فإن التحقق الصارم ضروري في اختيار مثل هذه الأعمدة.

 

2. متطلبات الإضاءة

متطلبات الإضاءة هي متطلب أساسي آخر لتصميم مظهر العمود. كما سيتضح من محتوى الفصل 7، يمر المصمم بعمل معقد لاختيار وحدات الإنارة ومصادر الإضاءة المناسبة وتحديد موضع كل مصباح شارع - بما في ذلك ارتفاعه، والتباعد، وطول القوس وزاوية الميل - وجميع هذه المعلمات يحكمها العمود.

 

لضمان جودة الإضاءة في مشروع محدد لإضاءة الطريق، بمجرد تحديد معلمات تركيب وحدات الإنارة، يجب أن يلبي تصميم العمود متطلبات تلك المعلمات: مهما كان مظهر العمود، يجب ألا يتغير ارتفاع نقطة تثبيت وحدة الإنارة، ويجب ألا يتغير الطول الأفقي لذراع المصباح، ويجب ألا تتغير زاوية ميل ذراع المصباح أيضًا (باستثناء الحالات التي تسمح فيها وحدة الإنارة نفسها بتعديل زاوية تركيبها). وإلا فإن جودة الإضاءة سوف تنحرف عن نتيجة التصميم المقصود بدرجة أكبر أو أقل.

 

جانب آخر من متطلبات الإضاءة هو أن التركيب والصيانة يجب أن تكون مريحة؛ ومن وجهة النظر هذه، يجب ألا يكون مظهر العمود أكثر من -معقدًا.

 

 

3. المتطلبات الجمالية

المتطلبات الجمالية هي نقطة البداية لتصميم مظهر العمود. لا يمكن الحكم على مظهر القطب بشكل منفصل، بل يجب تقييمه بشكل شامل مع جميع العوامل ذات الصلة. على نطاق أصغر، تتضمن هذه العوامل تصميم وحدة الإنارة، وشكل المقطع العرضي- للطريق، سواء كان الرصيف أسفلتًا أو خرسانة أسمنتية، والزراعة على جانب الطريق، وأسلوب النحت على جانب الطريق، وفئة الطريق وطبيعته؛ وعلى نطاق أوسع، فهي تشمل البيئة المبنية أو الطبيعية على جانبي الطريق، ووظيفة المنطقة، وتاريخ المنطقة، والأذواق الجمالية لسكان المدينة المعنية.

 

تنبع الجاذبية البصرية لمظهر العمود الفولاذي بشكل أساسي من مزيج وتنوع خطوط أجزائه الهيكلية، وعلى وجه الخصوص من التغييرات في شكل ذراع المصباح وإضافة الخطوط الزخرفية؛ في تصميمات أكثر تفصيلاً، يتم تشكيل ذراع المصباح في أشكال مختلفة، وحتى العمود الرئيسي يتم تصميمه معه.

 

الجاذبية البصرية تأتي أيضًا من المعالجة السطحية للعمود. مع تطور تكنولوجيا الطلاء بالمسحوق، تم إعطاء المزيد والمزيد من الأعمدة طبقات من الألوان في مجموعة واسعة من الظلال، والتخلي عن اللون الرمادي الرتيب للعمود المجلفن في الماضي وإضافة المزيد من عناصر الجمال.

 

4. متطلبات التكلفة

لقد أدى إدخال أنواع مختلفة من الأعمدة إلى إثراء المشهد البصري، لكن الجمال يأتي بثمن. يزيد كل شكل مختلف من صعوبة التصنيع، بل إن بعضها يتطلب تطوير قوالب خاصة؛ ولضمان القوة، يجب تقوية الأعمدة المعقدة، مما يزيد من كمية الفولاذ المستخدم؛ بالإضافة إلى ذلك، يتم تطبيق مسحوق الطلاء على نطاق واسع، وما إلى ذلك. كل هذا يرفع بشكل كبير تكلفة تصنيع القطب.

 

هناك أيضًا تكلفة خفية يمكن التغاضي عنها بسهولة: تفشل بعض تصميمات الأعمدة الفردية للغاية في تحقيق التجميل المقصود وتصبح بدلاً من ذلك شكلاً من أشكال التلوث البصري، مما يؤثر على الطريق وحتى صورة المدينة - وهذه التكلفة مرتفعة للغاية.

 

 

خاتمة

A عمود إنارة الشارعقد يكون مجرد مكون داعم، ولكنه هو المكان الذي تلتقي فيه السلامة والوظيفة والمظهر: يحدد باب الصيانة والحماية من التآكل وقوة القاعدة والتأريض ما إذا كان يقف بأمان ومتانة، بينما يحدد مظهره ما إذا كان متناغمًا مع بيئة الطريق. الاثنان هما مسألة أولوية، وليس معارضة - حيث تعد السلامة وجودة الإضاءة من المتطلبات الأساسية غير القابلة للتفاوض-، ولا يمكن إلا أن يتبعها الجماليات.