Wie gestaltet man die Struktur und das Erscheinungsbild eines Straßenlaternenmastes?

DerStraßenlaternenmastSie muss die Leuchte unter ihrem Eigengewicht und den Windlasten fest an Ort und Stelle halten, jahrelangen Wetter- und Fahrzeugvibrationen standhalten und sich in die Straßenlandschaft einfügen. Sollten Festigkeit, Korrosionsschutz oder Erdung versagen, kann dies von einer Verschlechterung der Beleuchtung bis hin zu einer Gefährdung der Personensicherheit reichen. Am Beispiel des konischen Flanschmastes -, dem am weitesten verbreiteten Typ -, werden in diesem Abschnitt nacheinander vier wesentliche Aspekte untersucht: die Wartungstür, die Korrosionsschutzbehandlung, die Festigkeit an der Basis und die Schutzerdung; Anschließend werden die vier Anforderungen an die Gestaltung des Erscheinungsbilds dargelegt.

 

Wartungstür im Solar-Straßenlaternendesign

Die Wartungstür ist die Wartungszugangsöffnung eines Stahllichtmastes. Im Inneren der Tür befindet sich meist eine elektrische Montageplatte, deren Hauptfunktion darin besteht, die Leuchte und das Kabel zu verbinden. Auf dieser Platte werden normalerweise Sicherungen und Klemmenblöcke montiert. Die Art und Weise, wie sich die Tür öffnet, ist sehr wichtig und das Design unterscheidet sich von Hersteller zu Hersteller. Einerseits muss die Wartung komfortabel sein; Andererseits muss Diebstahl verhindert werden - daher die Verwendung eines speziell angefertigten Türschlüssels.

 

In Tabelle 1 sind die Abmessungen der Wartungstüren aufgeführt, die den gängigen Masthöhen entsprechen. Die in Tabelle 1 durch A, B und C dargestellten Abmessungen finden Sie in der Abbildung unten. A ist die Höhe der Unterkante der Wartungstür über dem Boden; Sie sollte auf den Komfort und die Bequemlichkeit des Arbeiters eingestellt werden und vorzugsweise 500–600 mm betragen. C ist die Breite der Wartungstür; Sie sollte einen bequemen Austausch des Vorschaltgeräts und der Sicherung ermöglichen und beträgt im Allgemeinen nicht weniger als 100 mm. B, die Höhe der Wartungstür, hängt davon ab, ob der Mast eine Einzelbogen- oder Doppelbogenleuchte trägt, und vom Mastdurchmesser an der Türposition; sie beträgt im Allgemeinen 200–1000 mm.

 

 

Wenn die Wartungstür zu groß gemacht wird -, d. h. wenn die Werte von B und C zu groß sind -, wird die Festigkeit der Stahlstange direkt beeinträchtigt; Wenn es zu klein ist, wird die Arbeit des Arbeiters behindert. Wenn die Werte von B und C zu groß sind, sollten geeignete Verstärkungsmaßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Festigkeit des Pfostens für die Sicherheit ausreichend ist. Es kann auch eine innere-und-äußere Doppeltür-Anordnung gewählt werden.

Korrosionsschutzbehandlung von Lichtmasten aus Stahl

Aufgrund der Beschaffenheit von Stahl selbst ist der Korrosionsschutz bei Stahllichtmasten sowohl bei der Lagerung als auch beim Betrieb ein zentrales Anliegen. Korrosion eines Stahlmastes wird durch die chemische oder elektrochemische Einwirkung des umgebenden Mediums verursacht. Je nach Medium wird es in atmosphärische Korrosion, Meerwasserkorrosion, bakterielle Korrosion usw. eingeteilt. Atmosphärische Korrosion kommt bei weitem am häufigsten vor, da ein Stahlmast während der Bearbeitung, des Transports, der Lagerung und der Wartung gleichermaßen mit der Atmosphäre in Kontakt steht, sodass die Bedingungen für atmosphärische Korrosion jederzeit gegeben sind.

 

1. Faktoren, die Korrosion von Stahlmasten verursachen.

Die Hauptfaktoren, die dazu führen, dass ein Stahlmast rostet und korrodiert, sind folgende:

 

1.1Relative Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre.

Bei einer bestimmten Temperatur wird das Verhältnis des Wasserdampfgehalts der Luft zu ihrem Sättigungswasserdampfgehalt als relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Unterhalb einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit ist die Rost- und Korrosionsrate eines Stahlmastes sehr gering, während oberhalb dieser relativen Luftfeuchtigkeit die Rostrate stark ansteigt; Dieser Wert der relativen Luftfeuchtigkeit wird als kritische Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Der kritische Feuchtigkeitsgehalt von Stahl liegt bei etwa 75 %. Die relative Luftfeuchtigkeit hat den größten Einfluss auf die Korrosion von Metallen: Sobald die Luftfeuchtigkeit die kritische Luftfeuchtigkeit überschreitet, bildet sich auf der Stahloberfläche ein Film aus Wasser oder Wassertröpfchen. Lösen sich schädliche Verunreinigungen der Luft in diesem Film oder diesen Tröpfchen, entsteht ein Elektrolyt und die Korrosion wird beschleunigt.

 

1.2 Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit.

Atmosphärentemperatur und Luftfeuchtigkeit wirken sich gemeinsam auf das Rosten aus. Die Rostgeschwindigkeit hängt vom Wasserdampfgehalt der Luft ab und nimmt mit steigender Lufttemperatur zu. Dies gilt insbesondere in feuchten Umgebungen, wo die Rostung umso schneller erfolgt, je höher die Temperatur ist, und zwar umso mehr oberhalb der kritischen Luftfeuchtigkeit. Darüber hinaus bildet sich bei einem Temperaturunterschied zwischen der Atmosphäre und dem Stahl Kondenswasser auf der kühleren Oberfläche des Pols und führt ebenfalls zu Rostbildung.

 

1.3 Korrosive Gase.

Unter den korrosiven Gasen in verschmutzter Luft hat Schwefeldioxid den größten Einfluss auf die Rostbildung von Stahlmasten. Der Sauerstoff in der Atmosphäre wirkt sich am nachhaltigsten auf die Rostbildung von Stahlmasten aus und entfaltet seine Wirkung jederzeit.

 

1.4 Andere Faktoren.

Die Atmosphäre enthält große Mengen an Staub - Rauch, Kohlenasche, Chloride, Säuren, Laugen, Salze usw.. -, von denen Chloride die größte Wirkung haben.

 

 

2. Korrosionsschutzbehandlung.

Um zu verhindern, dass Rost und Korrosion die strukturelle Festigkeit eines Masts beeinträchtigen und ein Sicherheitsrisiko darstellen, müssen Stahlmasten mit einer Korrosionsschutzbehandlung behandelt werden. Korrosionsschutzmethoden sind vorbeugende Maßnahmen, die auf die Ursachen von Korrosion abzielen. Rostschutz bedeutet, die Auswirkungen von Feuchtigkeit, hohen Temperaturen, Oxidation, Chloriden und anderen Faktoren zu vermeiden oder zu verlangsamen. Die derzeit gebräuchlichsten Methoden sind:

 

2.1 Feuerverzinkung.

Der Prozess und die Methode des Eintauchens vor-behandelter Stahl- oder Gussteile-in geschmolzenes Zink, sodass auf ihrer Oberfläche eine Beschichtung aus Zink und/oder einer Zink-Eisen-Legierung entsteht. Die Dicke der Zinkschicht sollte 65–90 μm betragen. Die Zinkbeschichtung verzinkter Teile sollte gleichmäßig und glatt sein, frei von Graten, Tropfen und überschüssigen Klumpen; Die Beschichtung sollte fest mit dem Stahlmastsubstrat verbunden sein und sich nach einem Hammertest nicht ablösen oder Blasen bilden.

 

2.2 Pulverbeschichtung.

Die Pulverbeschichtung wird nach der Feuerverzinkung aufgetragen. Das Pulver sollte ein Outdoor--Pulver sein; Die Beschichtung muss frei von Abblättern und Rissen sein, und bei der Prüfung der Haftfestigkeit zwischen Beschichtung und Untergrund dürfen keine Abblättern oder Risse auftreten. Die Pulverbeschichtung verbessert die Korrosionsbeständigkeit des Stahlmastes weiter und wertet sein dekoratives Erscheinungsbild erheblich auf, wobei eine große Auswahl an Farben zur Verfügung steht. Sein Nachteil sind die relativ hohen Kosten.

 

 

Festigkeitsberechnung am Fuß eines Stahllichtmastes

 

Ein Lichtmast unterliegt zwei Belastungen.

Das eine ist sein eigenes -Gewicht. Bei einem einzelnen Bogenmast ergibt sich das Eigengewicht aus dem Gewicht von Leuchtenarm und Leuchtenkopf, wodurch ein Biegemoment in der Ebene des Leuchtenarms entsteht. Bei einem Doppelbogenmast ändert sich die Situation mit der Länge der beiden Arme: Nachdem sich die Biegemomente, die durch die Gewichte der Arme und Leuchtenköpfe des langen und kurzen Bogens erzeugt werden, teilweise ausgleichen, bildet die Differenz zwischen ihnen, die in der Ebene der Arme wirkt, das Eigengewichtsmoment.

 

Bei einem Doppelbogenmast mit Bögen gleicher Länge gleichen sich die Momente aus, wenn die Leuchten und ihre zugehörigen elektrischen Komponenten in dieser Ebene identisch sind; Wenn sie nicht identisch sind, entsteht in der Ebene der Arme ein Biegemoment aufgrund der Gewichtsdifferenz der Leuchten und ihrer elektrischen Komponenten.

 

Neben dem Eigengewicht kommt die weitere Belastung der Stange durch den Wind zustande. Die Stärke der Stange muss Folgendes erfüllen:

• Wenn die Windrichtung parallel zur Ebene des Lampenarms verläuft, müssen die maximalen Biegemomente, die durch die dem Wind-exponierten Bereiche des Leuchtenkopfes und des Masts an den Querschnitten-der Halterung-zu-der Mastverbindung, an der Wartungstür und auf Bodenhöhe erzeugt werden, kleiner als der zulässige Wert sein;
• Wenn die Windrichtung senkrecht zur Ebene des Lampenarms verläuft, erzeugt die Windlast auf den Leuchtenkopf und den Lampenarm eines einzelnen Bogenmasts zusätzlich zu dem Biegemoment, das durch den wind-exponierten Bereich des Schafts selbst erzeugt wird, auch ein Biegemoment und ein Drehmoment in der Ebene des Masts; Alle diese Momente müssen kleiner als der zulässige Wert sein.

 

Die Windlast hängt vom Standort, der Region und der Höhe des zu berechnenden Mastes ab, d. h.:

p0=Kv2/16

p0 wird durch die verschiedenen in die Berechnung eingesetzten Koeffizienten beeinflusst, wie etwa die Abmessungen des Pols, die Form des Polquerschnitts und die Grundperiode einer Schwingungswellenform.

 

Der gleichmäßig verteilte Winddruck auf den Mast wird berechnet durch:

p1=p0dˉ H

 

In den beiden obigen Gleichungen gilt: p 0 ist der Winddruck pro 1 m² Mast (Pa); K ist der aerodynamische Koeffizient, der gemäß der Norm K=0.7 für kreisförmige Elemente beträgt (es wird empfohlen, K=1.0 für regelmäßige sechseckige und achteckige Abschnitte zu verwenden); v ist die Windgeschwindigkeit, im Allgemeinen v=25 m⋅s−1, H ist die Höhe des Pols (m); und dˉ ist der durchschnittliche Durchmesser des Pols (m), wobei

dˉ=(d1+d2)/2

Dabei ist d1 der obere Durchmesser der Stange (m) und d2 der Basisdurchmesser der Stange (m). Die Konizität einer Stange beträgt im Allgemeinen 1/90, 1/100 oder 1/110 oder ist ungleichmäßig.

 

Die Wandstärke von Stahllichtmasten mit einer Höhe von 12 m und darunter beträgt 4 mm. Bei einer Wandstärke von 3,0 mm besteht die Gefahr, dass der Mast unter Einwirkung von Wind und vorbeifahrenden schweren Fahrzeugen vibriert, wodurch sich seine Schraubverbindungen lösen und die Leuchte beeinträchtigt wird.

 

Schutzerdung von Lichtmasten aus Stahl

Stahllichtmasten, Schaltkästen und ähnliche Installationen enthalten in ihrem Inneren elektrische Geräte und können jederzeit von einer am Boden stehenden Person berührt werden. Sobald die Isolierung versagt und der Polkörper unter Spannung steht, gelangt die Berührungsspannung direkt auf den menschlichen Körper – mit schwerwiegenden Folgen. Daher muss jedes Metallgehäuse, das elektrische Geräte enthält und von einer auf dem Boden stehenden Person berührt werden kann, zuverlässig an einen Schutzleiter - angeschlossen sein, d. h. geerdet oder mit dem Neutralleiter verbunden sein.

 

Nieder-Spannungsverteilungssysteme werden anhand ihrer Erdungsanordnung in drei Typen - TN, TT und IT - eingeteilt, und das TN-System wird weiter in drei Typen unterteilt, je nachdem, wie der Neutralleiter (N) und der Schutzleiter (PE) kombiniert werden:

• TN-S-System: Die N- und PE-Leiter werden auf der gesamten Länge von der Quelle getrennt gehalten. Der PE-Leiter führt normalerweise keinen Betriebsstrom, daher ist Sicherheit das Beste.
• TN-C-System: Die N- und PE-Leiter werden zu einem einzigen PEN-Leiter zusammengefasst, wodurch ein Leiter eingespart wird. Allerdings führt der PEN-Leiter normalerweise Betriebsstrom, und wenn er bricht, wird das Gerätegehäuse über den Lastkreis auf die Phasenspannung gebracht, sodass die Sicherheitsmarge gering ist.
• TN-C-S-System: Der vordere Abschnitt verwendet einen PEN-Leiter, der am Eingangsende des Schaltkastens in separate N- und PE-Leiter aufgeteilt wird und danach nicht mehr kombiniert werden darf. Dies vereint Sicherheit mit wirtschaftlicher Verkabelung und ist die bei Straßenbeleuchtungsprojekten am häufigsten verwendete Praxis.

 

Im TN-C-System muss aufgrund der Kombination von N- und PE-Leitern außerdem die folgende Anforderung erfüllt sein: Bei elektrischen Niederspannungsgeräten mit direkt geerdetem Neutralleiter muss der Kurzschlussstrom mindestens das 4-fache des Nennstroms des Sicherungselements am nächstgelegenen Punkt oder nicht weniger als das 1,5-fache des Momentanstroms betragen, um eine automatische Abschaltung des fehlerhaften Abschnitts zu gewährleisten kurze-Zeit-Verzögerung) Betriebsstrom des automatischen Schalters.

 

Die tatsächliche Praxis ist wie folgt: Feuerverzinkter Rundstahl mit einem Durchmesser von 10 mm wird entlang der gesamten Leitung entlang des Erdkabels verlegt und direkt im Boden vergraben (Abbildung 6.3.9); Der PEN-Leiter wird am Transformator mit dem Erdungsnetz des Transformators verbunden und ist an zwei Punkten zuverlässig mit allen Schaltkästen, Stahllichtmasten, Metalllichtsockeln und ähnlichen Teilen entlang der Leitung verbunden. am Kopfende, am anderen Ende und an jedem Abzweigpunkt der Leitung sowie an jedem dritten Pol ist eine separate Erdungselektrode installiert; der Widerstand einer einzelnen Erdungselektrode darf 10 Ω und der des gesamten Erdungsnetzes 4 Ω nicht überschreiten; Bei Überschreitung dieser Grenzwerte darf ein langwirkendes Widerstandsreduzierungsmittel eingesetzt werden. Korrosive Stoffe wie Kochsalz sind jedoch verboten. - Sie verringern kurzfristig den Widerstand, führen aber langfristig zur Korrosion des Erdungskörpers.

 

Die Erdung ist die letzte Verteidigungslinie und kann die Isolierung nicht ersetzen. Innerhalb der Wartungstür sollten die Kabel über eine Anschlussdose mit Kunststoffgehäuse oder eine Stiftklemmenhalterung angeschlossen werden; Der Isolationsgrad von Leitern, Vorschaltgeräten und anderen Komponenten sollte erhöht werden, die Hersteller sollten streng ausgewählt und streng getestet werden und es sollte ein „Standard für die Installationsqualität“ eingeführt werden. Nur durch die Durchführung von Maßnahmen zur Verhinderung von Leckagen im gesamten Prozess der Materialauswahl, der Konstruktion, der Abnahme sowie des Betriebs und der Wartung sowie durch die korrekte Anwendung des Drei-{4}- oder Fünf-{5}-Leitersystems kann die Sicherheit von Stahllichtmasten letztendlich gewährleistet werden.

 

 

Aussehensdesign von Lichtmasten aus Stahl

Die grundlegende Funktion eines Lichtmastes besteht darin, die Leuchte in der richtigen Position zu halten und zu stützen. Gleichzeitig hat die Stange auch eine dekorative Funktion. Für Verkehrsteilnehmer - Fußgänger, Radfahrer und Autofahrer gleichermaßen - ist die Form des Mastes in ihrem Sichtfeld nicht zu übersehen: Menschen bemerken die Leuchte hoch oben auf dem Mast möglicherweise nicht, weil sie viel kleiner als der Mast ist, der Mast selbst fällt jedoch direkt in horizontaler Bewegungsrichtung ins Auge. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und steigenden ästhetischen Ansprüchen erhält das Erscheinungsbild von Lichtmasten daher zunehmende Aufmerksamkeit.

 

Das Erscheinungsbild von Lichtmasten entsteht aus Rücksicht auf die Straßenlandschaft. Sie sollte sich der Gesamtgestaltung der Straßenlandschaft unterordnen und gleichzeitig zunächst den Beleuchtungsanforderungen und Sicherheitsaspekten genügen. Bei der optischen Gestaltung eines Lichtmastes müssen daher folgende Aspekte berücksichtigt werden.

 

1. Sicherheitsanforderungen

Sicherheit ist die Grundanforderung, die ein Konstrukteur stets zuerst berücksichtigen sollte. Die Sicherheit eines Lichtmastes wird durch mehrere Aspekte gewährleistet, wie z. B. die Qualität des Maststahls und die Korrosionsschutzbehandlung; Die Aspekte im Zusammenhang mit der Gestaltung des Erscheinungsbilds sind die Lastberechnung und die Gewährleistung der Festigkeit. Manchmal ist ein Stock mit einer komplexen Form zwar sehr attraktiv, aber je komplexer die Struktur, desto komplexer ist die Berechnung der Festigkeit und desto schwieriger ist es, die Sicherheit zu gewährleisten. Daher ist eine strenge Überprüfung bei der Auswahl solcher Masten unerlässlich.

 

2. Beleuchtungsanforderungen

Beleuchtungsanforderungen sind eine weitere Grundvoraussetzung für die Gestaltung des Mastauftritts. Wie aus dem Inhalt von Kapitel 7 hervorgeht, durchläuft ein Designer eine komplexe Arbeit, um geeignete Leuchten und Lichtquellen auszuwählen und die Position jeder Straßenlaterne - einschließlich ihrer Höhe, ihres Abstands, ihrer Halterungslänge und ihres Neigungswinkels - zu bestimmen. Alle diese Parameter werden vom Mast bestimmt.

 

Um die Beleuchtungsqualität in einem bestimmten Straßenbeleuchtungsprojekt sicherzustellen, muss das Design des Masts nach Festlegung der Montageparameter der Leuchten den Anforderungen dieser Parameter entsprechen: Unabhängig vom Aussehen des Masts darf sich die Höhe des Leuchtenbefestigungspunkts nicht ändern, die horizontale Länge des Lampenarms darf sich nicht ändern und auch der Neigungswinkel des Lampenarms darf sich nicht ändern (außer wenn die Leuchte selbst eine Einstellung des Montagewinkels zulässt). Andernfalls weicht die Lichtqualität mehr oder weniger stark vom beabsichtigten Gestaltungsergebnis ab.

 

Ein weiterer Aspekt der Beleuchtungsanforderungen besteht darin, dass Installation und Wartung bequem sein sollten; Unter diesem Gesichtspunkt sollte das Erscheinungsbild des Pols nicht zu komplex sein.

 

 

3. Ästhetische Anforderungen

Ästhetische Anforderungen sind der Ausgangspunkt für die Gestaltung der Mastoptik. Das Erscheinungsbild eines Pfostens kann nicht isoliert beurteilt werden, sondern sollte zusammen mit allen damit verbundenen Faktoren umfassend beurteilt werden. Im kleineren Maßstab umfassen diese Faktoren das Design der Leuchte, die Querschnittsform der Straße, ob die Fahrbahn aus Asphalt oder Zementbeton besteht, die Bepflanzung am Straßenrand, den Stil der Skulptur am Straßenrand sowie die Klasse und Beschaffenheit der Straße; Im größeren Maßstab umfassen sie die bebaute oder natürliche Umgebung auf beiden Seiten der Straße, die Funktion des Bezirks, die Geschichte des Bezirks und den ästhetischen Geschmack der Menschen in der betreffenden Stadt.

 

Der optische Reiz des Erscheinungsbildes eines Stahlmastes ergibt sich hauptsächlich aus der Kombination und Variation der Linien seiner Strukturteile und insbesondere aus Änderungen in der Form des Lampenarms und dem Hinzufügen dekorativer Linien. Bei aufwändigeren Designs ist der Lampenarm in verschiedene Profile geformt und sogar der Hauptmast wird mit ihm gestaltet.

 

Der optische Reiz kommt auch durch die Oberflächenbehandlung des Mastes zustande. Mit der Entwicklung der Pulverbeschichtungstechnologie wurden immer mehr Masten mit Farbschichten in einer breiten Palette von Farbtönen versehen, wodurch das eintönige Grau der verzinkten Masten der Vergangenheit aufgegeben wurde und mehr Schönheitselemente hinzugefügt wurden.

 

4. Kostenanforderungen

Die Einführung verschiedener Stangentypen hat die visuelle Szene zwar bereichert, aber Schönheit hat ihren Preis. Jede andere Form erhöht die Schwierigkeit der Bearbeitung, und einige erfordern sogar die Entwicklung spezieller Formen; Um die Festigkeit zu gewährleisten, müssen komplexe Masten verstärkt werden, was den Einsatz von Stahl erhöht. Darüber hinaus wird häufig Pulverbeschichtung usw. angewendet. All dies erhöht die Herstellungskosten der Stange erheblich.

 

Es gibt auch versteckte Kosten, die leicht übersehen werden: Einige sehr individuelle Mastdesigns erreichen nicht die beabsichtigte Verschönerung und werden stattdessen zu einer Art optischer Verschmutzung, die die Straße und sogar das Image der Stadt beeinträchtigt - und diese Kosten sind viel zu hoch.

 

 

Abschluss

A StraßenlaternenmastAuch wenn es nur ein tragendes Bauteil ist, treffen hier Sicherheit, Funktion und Optik aufeinander: Wartungstür, Korrosionsschutz, Bodenfestigkeit und Erdung bestimmen, ob es sicher und dauerhaft steht, und sein Aussehen bestimmt, ob es mit der Straßenumgebung harmoniert. Beides ist eine Frage der Priorität, nicht des Widerspruchs - Sicherheit und Lichtqualität sind nicht-verhandelbare Voraussetzungen, und die Ästhetik kann sich nur daraus ergeben.