街路灯の柱の構造と外観をどのように設計するか?

の街路灯ポール照明器具は自重と風荷重を受けて所定の位置にしっかりと保持され、長年にわたる天候や車両による振動に耐え、道路の景観に溶け込む必要があります。{0}強度、腐食保護、または接地に欠陥がある場合、その結果は照明の劣化から個人の安全への危険に至るまで多岐にわたります。最も広く使用されているタイプのフランジ付きテーパーポール - - を例に、このセクションではメンテナンス ドア、防食処理、ベースの強度、および保護接地の 4 つの重要事項を順番に検討します。-次に、外観デザインの 4 つの要件を示します。

 

ソーラー街路灯設計のメンテナンスドア

メンテナンス ドアは、スチール製電柱の保守用アクセス開口部です。ドアの内側には通常、電気取り付けプレートがあり、その主な機能は照明器具とケーブルを接続することです。通常、ヒューズと端子台はこのプレートに取り付けられます。ドアの開き方は非常に重要で、メーカーによってデザインが異なります。一方で、整備は便利でなければなりません。一方、盗難は防止する必要があるため-、そのため特別に作られたドアキーが使用されます。

 

表 1 に、一般的なポールの高さに対応するメンテナンス ドアの寸法を示します。表1のA、B、Cで表される寸法については、下図を参照してください。 A はメンテナンス ドアの下端の地面からの高さです。作業者の快適さと利便性を考慮して設定する必要があり、できれば 500 ～ 600 mm に設定する必要があります。 C はメンテナンス ドアの幅です。バラストとヒューズの交換が容易になるようにする必要があり、通常は 100 mm 以上です。 B、メンテナンス ドアの高さは、ポールがシングル アーク照明器具を搭載しているかダブル アーク照明器具を搭載しているか、およびドアの位置でのポールの直径によって異なります。-通常は 200 ～ 1000 mm です。

 

 

メンテナンスドアが大きすぎる場合-、つまりBとCの値が大きすぎる場合-は、鋼柱の強度に直接影響します。小さすぎると作業者の作業に支障をきたします。 B と C の値が大きすぎる場合は、ポールの強度が安全上十分であることを保証するために適切な補強措置を講じる必要があります。内側-と-外側の両開き-の配置も採用できます。

鋼製電柱の防食処理-

鋼自体の性質により、保管時と使用時の両方において、鋼製電柱の腐食に対する保護が重要な懸念事項となります。鋼柱の腐食は、周囲の媒体の化学的または電気化学的作用によって引き起こされます。媒体により大気腐食、海水腐食、細菌腐食などに分類されます。大気腐食が最も一般的です。これは、鋼柱は加工、輸送、保管、保守中に同様に大気と接触するため、大気腐食の条件が常に存在するためです。

 

1.鉄柱の腐食要因。

鉄柱が錆びたり腐食したりする主な要因は次のとおりです。

 

1.1大気の相対湿度。

特定の温度における、空気の水蒸気含有量とその飽和水蒸気含有量の比は相対湿度と呼ばれます。特定の相対湿度以下では、鋼柱の錆びと腐食の速度は非常に低くなりますが、その相対湿度を超えると錆びの速度が急激に増加します。この相対湿度の値は臨界湿度と呼ばれます。鋼の臨界湿度は約 75% です。大気の相対湿度は金属の腐食に最も大きな影響を及ぼします。大気湿度が臨界湿度を超えると、鋼の表面に水の膜または水滴が形成され、空気中の有害な不純物がその膜または水滴に溶解すると、電解質が形成され、腐食が促進されます。

 

1.2 気温と湿度。

気温と湿度も一緒に錆びに影響を与えます。錆びの速度は空気中の水蒸気含有量に依存し、気温が上昇するにつれて増加します。これは特に湿気の多い環境に当てはまります。温度が高いほど - の錆びは速くなり、臨界湿度を超えるとさらに錆びやすくなります。また、大気と鋼材との間に温度差があると、冷たいポール表面に結露が発生し、錆びの原因となります。

 

1.3 腐食性ガス。

汚染された大気中の腐食性ガスの中で、鉄柱の錆に最も大きな影響を与えるのは二酸化硫黄です。鉄柱の錆びに対して最も強力に作用するのは大気中の酸素であり、常にその影響を及ぼします。

 

1.4 その他の要因。

大気中には大量の粉塵-、煙、石炭灰、塩化物、酸、アルカリ、塩など. -が含まれており、中でも塩化物が最も大きな影響を及ぼします。

 

 

2. 防食処理-。

さびや腐食によってポールの構造強度が低下し、安全上の危険が生じるのを防ぐために、スチールポールには防食処理を施す必要があります。{0}}防食方法は、腐食の原因を特定することを目的とした予防措置です。-防錆とは、湿気、高温、酸化、塩化物、その他の要因の影響を回避または遅らせることを意味します。現在一般的に使用されている方法は次のとおりです。

 

2.1 溶融亜鉛めっき-。

前処理された鋼または鋳鉄部品を溶融亜鉛に浸漬し、表面に亜鉛および/または亜鉛-鉄合金のコーティングを形成するプロセスと方法。{0}{1}亜鉛コーティングの厚さは 65 ～ 90 μm に達する必要があります。亜鉛メッキ部品の亜鉛コーティングは均一で滑らかで、バリ、垂れ、余分な塊があってはなりません。コーティングは鋼柱の基材にしっかりと接着されており、ハンマーテスト後にコーティングが剥がれたり膨れたりしてはいけません。

 

2.2 粉体塗装。

粉体塗装は溶融亜鉛メッキ後に施されます。-粉末は屋外グレードの粉末である必要があります。-コーティングには剥離や亀裂があってはなりません。また、コーティングと基材の間の接着強度をテストするときに、剥離や亀裂が発生してはなりません。粉体塗装により、スチールポールの耐食性がさらに向上し、幅広い色の選択により装飾的な外観が大幅に向上します。欠点は、コストが比較的高いことです。

 

 

スチール製電柱の根元の強度計算

 

電柱には 2 つの形式の荷重がかかります。

1 つは自重です。-単一の-アーク極の場合、自重はランプ アームと照明器具ヘッドの重量から生じ、ランプ アームの平面内に曲げモーメントが発生します。-ダブルアークポールの場合、状況は 2 本のアームの長さによって異なります。長い円弧と短い円弧のアームと照明器具ヘッドの重量によって生成される曲げモーメントが部分的に互いに釣り合った後、アームの平面内で作用するそれらの差が自己重量モーメントを構成します。-。

 

同じ長さの円弧を持つダブル アーク ポールの場合、その平面内の照明器具とそれに関連する電気部品が同一であれば、モーメントは平衡します。それらが同一でない場合、照明器具とその電気部品の重量の違いにより、アームの平面に曲げモーメントが発生します。

 

自重のほかに、ポールにかかるもう 1 つの荷重は風によるものです。-ポールの強度は以下を満足する必要があります。

• 風向きがランプ アームの平面と平行な場合、照明器具のヘッドとポールの風にさらされる領域によって生じる最大曲げモーメントは、ブラケット-とポールの接続部の断面、-メンテナンス ドアおよび地面レベルで、{0}}許容値未満でなければなりません。
• 風向きがランプ アームの平面に垂直な場合、シャフト自体の風にさらされる領域によって生じる曲げモーメントに加えて、単一のアーク ポールの照明器具ヘッドとランプ アームにかかる風荷重によっても、ポールの平面内に曲げモーメントとトルクが発生します。{0}{1}これらすべての瞬間は許容値未満でなければなりません。

 

風荷重は、計算される極の位置、地域、高度によって異なります。つまり、次のようになります。

p0=Kv2/16

p0 は、極の寸法、極の断面形状、1 つの振動波形の基本周期など、計算に代入されるさまざまな係数の影響を受けます。-

 

ポールに均一に分布する風圧は次のように計算されます。

p1=p0dˉ H

 

上の 2 つの方程式では、p 0 はポールの 1 m² あたりの風圧 (Pa) です。 K は空気力学係数で、標準によれば、円形要素の場合は K=0.7 です (正六角形および八角形のセクションでは K=1.0 を使用することをお勧めします)。 v は風速、一般に v=25 m⋅s−1、H は極の高さ (m)、 dˉ は極の平均直径 (m)、ここで

dˉ=(d1+d2)/2

ここで、d1 はポールの上部の直径 (m)、d2 はポールの底部の直径 (m) です。極のテーパーは通常 1/90、1/100、または 1/110 であるか、不均一です。-

 

高さ 12 m 以下の鋼製電柱の壁の厚さは 4 mm です。肉厚が 3.0 mm の場合、風や大型車両の通過によりポールが振動しやすく、ボルト締結が緩んで照明器具に影響を与える可能性があります。

 

鋼製電柱の保護接地

スチール製の電柱、制御ボックス、および同様の設備には電気機器が内蔵されており、地面に立っている人がいつでも触れる可能性があります。絶縁が破損し、ポール本体に電流が流れると、接触電圧が人体に直接印加され、重大な結果が生じます。したがって、電気機器を収容し、地面に立っている人が触れる可能性のある金属製の筐体は、保護導体 -、つまり接地または中性点に確実に接続する必要があります。

 

低圧配電システムは、その接地配置によって TN、TT、IT - の 3 つのタイプに分類されます。-、TN システムは、中性線 (N) と保護導体 (PE) の組み合わせに応じてさらに 3 つのタイプに分類されます。

• TN-S システム: N 導体と PE 導体は全長にわたって電源から分離されています。 PE 導体には通常、動作電流が流れないため、安全性が最も優れています。
• TN-C システム: N 導体と PE 導体が 1 つの PEN 導体に結合され、導体が 1 本節約されます。ただし、PEN 導体には通常動作電流が流れており、これが断線すると、機器の筐体は負荷回路を通じて相電圧まで上昇するため、安全マージンは低くなります。
• TN-C-S システム: フロント セクションでは PEN 導体が使用されており、コントロール ボックスの入力端で個別の N 導体と PE 導体に分割されており、その後再結合することはできません。これは安全性と配線の節約を兼ね備えており、道路照明プロジェクトで最も広く使用されている方法です。

 

TN-C システムでは、N 導体と PE 導体が組み合わされているため、次の要件も満たさなければなりません。中性点が直接接地されている低電圧電気機器の場合、故障部分を確実に自動的に切断するために、短絡電流は最も近い点のヒューズ素子の定格電流の 4 倍以上、または瞬間電流の 1.5 倍以上でなければなりません。-短い-時間-遅延）自動スイッチの動作電流。

 

実際の実施は次のとおりです。φ10 mmの溶融亜鉛めっき丸鋼を埋設ケーブルに沿って全線に沿って敷設し、地中に直接埋設します（図6.3.9）。 PEN 導体は変圧器で変圧器の接地ネットワークに接続され、線路に沿ったすべての制御ボックス、鋼鉄電柱、金属製電灯ベース、および同様の部品に 2 点で確実に接続されます。個別の接地電極が、線路の頭端、遠端、および各分岐点と 3 極おきに設置されます。個々の接地電極の抵抗は 10 Ω を超えてはならず、接地ネットワーク全体の抵抗は 4 Ω を超えてはなりません。これらの制限を超える場合、長時間作用する抵抗低減剤を使用できますが、食塩などの腐食性物質は禁止されています。-これらは短期的には抵抗を低減しますが、長期的にはアース本体を腐食します。

 

接地は最後の防御線であり、絶縁の代わりにはなりません。メンテナンス ドアの内側では、ケーブルはプラスチック エンクロージャ付きのジャンクション ボックスまたはピン- タイプの端子ブラケットを使用して接続する必要があります。導体や安定器などの絶縁レベルを高め、メーカーを厳選し、試験を厳格に実施し、「施工基準」を制定する必要がある。材料の選択、建設、受け入れ、運用と保守の全プロセスを通じて漏電防止対策を実施し、3 線式または 5 線式システムを正しく適用することによってのみ、鋼製電柱の安全性を最終的に確保することができます。-

 

 

鋼製電柱の外観デザイン

街灯柱の基本的な機能は、照明器具を適切な位置に保持し、サポートを提供することです。同時に、ポールには装飾的な役割もあります。道路利用者-、歩行者、自転車利用者、自動車の運転者も同様に-、視界内のポールの形状は無視できません。ポールよりもはるかに小さいため、人々はポールの頂上にある照明器具に気づかないかもしれませんが、それでもポール自体は水平方向の進行方向に直接目に当たります。したがって、経済発展と美的基準の向上に伴い、電柱の外観に対する注目が高まっています。

 

街路灯の外観デザインは、道路景観への配慮から生まれています。それは、道路全体の景観のデザインに従属するべきであり、同時に照明要件と安全上の考慮事項をまず満たさなければなりません。したがって、電柱の外観デザインでは次の点を考慮する必要があります。

 

1. 安全要件

安全性は、設計者が常に最初に考慮すべき基本的な要件です。街灯柱の安全性は、柱鋼の品質や防食処理などのいくつかの側面によって保証されています。-外観デザインに関わるのは荷重計算と強度確保です。確かに複雑な形状のポールが非常に魅力的な場合もありますが、構造が複雑になるほど強度計算も複雑になり、安全性の確保が難しくなります。したがって、このようなポールの選択には厳密な検証が不可欠です。

 

2. 照明要件

照明要件は、ポールの外観デザインのもう 1 つの基本要件です。第 7 章の内容から明らかなように、設計者は、適切な照明器具と光源を選択し、高さ、間隔、ブラケットの長さ、傾斜角を含む各街路灯 - の位置を決定する複雑な作業を経ます -。これらのパラメータはすべてポールによって制御されます。

 

特定の道路照明プロジェクトで照明の品質を確保するには、照明器具の取り付けパラメータが決定されたら、ポールの設計がそれらのパラメータの要件を満たす必要があります。ポールの外観が何であれ、照明器具の固定点の高さは変更してはならず、ランプ アームの水平長も変更してはならず、ランプ アームの傾斜角度も変更してはなりません（照明器具自体が取り付け角度を調整できる場合を除く）。そうしないと、照明の品質が多かれ少なかれ、意図した設計結果から逸脱してしまいます。

 

照明要件のもう 1 つの側面は、設置とメンテナンスが便利であることです。この観点から、極の外観は過度に複雑であってはなりません。-

 

 

3. 美的要件

美的要件はポールの外観デザインの出発点です。ポールの外観は単独で判断することはできませんが、関連するすべての要素とともに総合的に評価する必要があります。より小規模な場合、これらの要因には、照明器具のスタイル、道路の断面形状、舗装がアスファルトかセメントコンクリートか、道路脇の植栽、道路脇の彫刻のスタイル、道路の種類と性質などが含まれます。-より大きなスケールでは、道路の両側の建築環境または自然環境、地区の機能、地区の歴史、および関係する都市の人々の美的嗜好が含まれます。

 

スチールポールの外観の視覚的な魅力は、主に構造部品のラインの組み合わせとバリエーション、特にランプアームの形状の変更と装飾ラインの追加に由来します。より精巧なデザインでは、ランプアームがさまざまなプロファイルに成形され、メインポールも一緒にスタイリングされます。

 

ポールの表面処理によっても視覚的な魅力が生まれます。粉体塗装技術の発展により、より多くのポールに幅広い色合いの塗装が施されるようになり、過去の亜鉛メッキポールの単調なグレーを捨て、より多くの美しさの要素を加えています。

 

4. コスト要件

さまざまなタイプのポールの導入により、ビジュアルシーンは確かに豊かになりましたが、美しさには代償が伴います。形状が異なると加工の難易度が上がり、特殊な金型の開発が必要になる場合もあります。強度を確保するには、複雑なポールを補強する必要があり、そのため鋼材の使用量が増加します。また、粉体塗装も広く採用されています。これらすべてにより、ポールの製造コストが大幅に上昇します。

 

見落とされがちな隠れたコストもあります。非常に個性的なポールのデザインの中には、意図した美化を達成できず、むしろ視覚的汚染の一種となり、道路や都市のイメージにさえ影響を及ぼしている-があり、そのコストはあまりにも高すぎます。

 

 

結論

A 街路灯ポール単なる補助部品ですが、メンテナンスドア、防食、基礎強度、接地により安全性と耐久性が決まり、外観が道路環境と調和するかどうかが決まります。安全性、機能、外観がすべて揃う場所です。この 2 つは優先事項であり、対立するものではありません。-安全性と照明の品質は交渉の余地のない前提条件であり、美観はそれに従うしかありません。-