В новых районах Московской области дуют сильные ветра. Возможно, вы видели, как некоторые устаревшие модели фонарей качаются при сильных порывах. Инженеры СОЕР рассказывают о проектировании устойчивых опор освещения.
Нормативная база
Проектирование уличных светильников регламентирует СП 20.13330.2016. Он содержит методику расчёта динамических нагрузок и коэффициенты, учитывающие высоту конструкции, тип местности.
Также учитывают ветровые нагрузки, которые определяют по Карте ветровых районов. Это зонирование территории страны по нормативному значению ветрового давления. Чем выше район, тем сильнее ветровая нагрузка и строже требования к опоре.
• Диаметр ствола увеличивается для повышения устойчивости.
• Толщина металла становится больше для сопротивления нагрузкам.
• Фундаментное основание усиливается для увеличения несущей способности.
Всего таких районов 7, к самым ветреным относятся некоторые морские побережья, часть Камчатского края. Несиловые опоры можно устанавливать только в первых трёх ветровых районах.
Москва относится к первому региону с самыми слабыми ветрами. Но на отдельных участках нагрузка может быть выше. Например, на открытых пространствах или возвышенностях.
Также учитывают ветровые нагрузки, которые определяют по Карте ветровых районов. Это зонирование территории страны по нормативному значению ветрового давления. Чем выше район, тем сильнее ветровая нагрузка и строже требования к опоре.
• Диаметр ствола увеличивается для повышения устойчивости.
• Толщина металла становится больше для сопротивления нагрузкам.
• Фундаментное основание усиливается для увеличения несущей способности.
Всего таких районов 7, к самым ветреным относятся некоторые морские побережья, часть Камчатского края. Несиловые опоры можно устанавливать только в первых трёх ветровых районах.
Москва относится к первому региону с самыми слабыми ветрами. Но на отдельных участках нагрузка может быть выше. Например, на открытых пространствах или возвышенностях.
Факторы, влияющие на ветровую нагрузку
Главный фактор при производстве опор освещения – это скорость ветра. Чем она выше, тем больше давление на конструкцию. При 10 м/с давление составляет около 60 Па. При 30 м/с, то есть во время урагана, давление уже 540 Па. В расчётах учитывают не среднюю, а максимальную скорость ветра за отчётный период. Это нужно, чтобы исключить риски.
Высокие опоры более 10 метров сильнее подвержены ветровым колебаниям. А у опор с круглым сечением меньше парусность по сравнению с гранёными столбами. Соответственно, при установке фонарей в прибрежной зоне усиливают фундамент, а в городе для аналогичных моделей это делать необязательно.
Алюминиевые опоры легче стальных, но из-за меньшей массы могут вибрировать при сильных порывах ветра. Железобетонные столбы устойчивы, но их сложнее транспортировать и устанавливать, поэтому их редко можно встретить в Московской области, где шквалов практически не бывает.
У плафонов или козырьков с плавными формами лучше аэродинамика. Консольные LED-панели сильнее подвержены ветру, поэтому их редко устанавливают на открытой местности.
Наклонные опоры испытывают дополнительную нагрузку из-за неравномерного обтекания ветром. Поэтому их ставят только на небольших участках, которые закрыты от ветра деревьями или зданиями.
Высокие опоры более 10 метров сильнее подвержены ветровым колебаниям. А у опор с круглым сечением меньше парусность по сравнению с гранёными столбами. Соответственно, при установке фонарей в прибрежной зоне усиливают фундамент, а в городе для аналогичных моделей это делать необязательно.
Алюминиевые опоры легче стальных, но из-за меньшей массы могут вибрировать при сильных порывах ветра. Железобетонные столбы устойчивы, но их сложнее транспортировать и устанавливать, поэтому их редко можно встретить в Московской области, где шквалов практически не бывает.
У плафонов или козырьков с плавными формами лучше аэродинамика. Консольные LED-панели сильнее подвержены ветру, поэтому их редко устанавливают на открытой местности.
Наклонные опоры испытывают дополнительную нагрузку из-за неравномерного обтекания ветром. Поэтому их ставят только на небольших участках, которые закрыты от ветра деревьями или зданиями.
Почему ветер — это не просто давление
Ветер — это не постоянный поток, а серия порывов разной силы. Представьте, что на конструкцию не просто давят, а ритмично толкают — именно так работает пульсационная нагрузка.
При порывах ветра даже прочная металлическая опора начинает раскачиваться и вибрировать. Если частота порывов совпадает с частотой колебаний опоры, амплитуда увеличивается, как на качелях. Постоянные микродеформации в итоге могут привести к трещинам в металле или бетоне. Поэтому при производстве опор освещения в Москве учитывают динамическую составляющую через коэффициент «кси».
Допустим, этот коэффициент не учли в Сочи, то есть ветровом районе III. Тогда после шторма опоры высотой 12 метров, скорее всего, прогнутся. Их нужно заменить на утолщённые столбы с конструктивными элементами для погашения колебаний.
При порывах ветра даже прочная металлическая опора начинает раскачиваться и вибрировать. Если частота порывов совпадает с частотой колебаний опоры, амплитуда увеличивается, как на качелях. Постоянные микродеформации в итоге могут привести к трещинам в металле или бетоне. Поэтому при производстве опор освещения в Москве учитывают динамическую составляющую через коэффициент «кси».
Допустим, этот коэффициент не учли в Сочи, то есть ветровом районе III. Тогда после шторма опоры высотой 12 метров, скорее всего, прогнутся. Их нужно заменить на утолщённые столбы с конструктивными элементами для погашения колебаний.
Как избежать ошибок: чек-лист для заказчиков
Запросите у подрядчика расчёт именно для вашей локации. На открытых участках с полями и водоёмами ветровая нагрузка увеличивается на 20-30%. А на возвышенных районах возможны ураганные порывы.
Выбирайте правильную форму опоры. Лучший вариант для ветреных районов – круглое сечение с минимальным сопротивлением ветру. Допустимы восьмигранные профили. Для декоративных опор запросите аэродинамический расчёт
Особое внимание уделяйте опорам выше 10 метров. Возможно, стоит усилить фундамент и поставить демпфирующие элементы.
Контролируйте качество материалов. Выбирайте модели с толщиной стенки 3 мм для невысоких светильников и 4 мм для столбов 6-12 м.
Сотрудники светотехнической компании СОЕР рекомендуют выбирать проект опоры освещения не по цене или дизайну, а по соответствию условиям.
Выбирайте правильную форму опоры. Лучший вариант для ветреных районов – круглое сечение с минимальным сопротивлением ветру. Допустимы восьмигранные профили. Для декоративных опор запросите аэродинамический расчёт
Особое внимание уделяйте опорам выше 10 метров. Возможно, стоит усилить фундамент и поставить демпфирующие элементы.
Контролируйте качество материалов. Выбирайте модели с толщиной стенки 3 мм для невысоких светильников и 4 мм для столбов 6-12 м.
Сотрудники светотехнической компании СОЕР рекомендуют выбирать проект опоры освещения не по цене или дизайну, а по соответствию условиям.
Вы можете посмотреть готовые решения или заказать светильники по индивидуальному проекту