Seismisk design av solcellslamppol: Vad som verkligen spelar roll

Hur lamppolar faktiskt faller vid en jordbævning

Tre typer av skador omfattar nästan alla fall vi har observerat från jordbävingsområden:

Föllande. Horisontell markacceleration orsakar stort böjmoment i basen av lamppolaren. När detta moment överstiger styrkegränsen hos lamppolmaterialet eller förmågan hos grundningen, bryts lamppolaren vid förbindelsen i jorden, eller grundningen lossnar – och hela konstruktionen föller. Detta är den typ av skada som har konsekvenser för allmän säkerhet, och därför bör detta vara det första man siktar på vid designen.

Deformation: Seismiska vågor orsakar komplexa vibrationer i stolpen, vilket kan leda till lokal eller permanent deformation av stolpen. Strukturen kan fortfarande stå, men dess stabilitet samt syftet med belysningsapparaten är pågående skadad.

Skade på förbindelser: Förenkelserna mellan stolpen och grundstenen, samt mellan stolpen och lamphuvudet, utsätts för ojämna belastningar under skakning. Vanliga konsekvenser av detta är lossna bolter och spruckna svärmar – skador som överlever jordbävningen men brister under nästa vindstorm.

Varför blir stolper sårbara:

• Stolpen var utformad utan hänsyn till seismiska belastningar: Obehaglig val av material, otillräcklig materialstyrka, eller väggtycktheter som aldrig har kontrollerats i förhållande till belastningarna.
• Grundstenen var otillräckligt stark: Liten plattform, liten grävning, samt dåliga förbindningsdetaljer som inte kan generera tillräckliga fästningskrafter.
• Jorden har aldrig undersökts: Mjuk jord förstärker skakningarna, och sandlösning (jord som tillfälligt förlorar sin styrka och beter sig som vätska under skakning) kan underminera en grundsten som på papperet var fullt tillräcklig.

Vad vi förändrar i stolpens specifikationer för seismiska zoner

Tvärsnitt. När man jämför cirkulära och polygonala tvärsnitt visar det sig att en åttahörnings- eller cirkulärt spetsad stolp har bättre böjningsegenskaper för denna tillämpning, samt förbättrad motståndskraft mot vridning och böjning under skakningar. Tvärsnittet bör dessutom fördela spänningen jämnt längs stolpen istället för att koncentrera den på en enda punkt.

Väggtjocklek. Basen av stolpen utsätts för den största seismiska belastningen, därför får den nedre delen en tjockare vägg. Materiellen fördelas så att den anpassar sig till belastningsförhållandena. Detta är inte en enhetlig förbättring – en stolp som är lika tjock överallt slösar bort stål där det inte är nödvändigt.

Anslutningsdetaljer. Här lägger vi den mest tekniska fokuseringen. Ankurbolterna får längre fästning, högstyrka-bolter med låsnötter, och en kombination av svetsning och bolt vid basen för att förhindra att anslutningen lossnar under skakningar. Den vanligaste feltypen hos återförda anslutningskomponenter är inte en böjd stolp, utan en basplatta som har lossnat från sina ankar.

Fleksibla förbindelser. Där projektingenjören anvisar en särskild lösning, tillåter en sfärisk ledarstöd vid gränsen mellan stolpen och grundverket att stolpen svänger inom vissa gränser och därför absorberar energi som annars skulle gå till skivan. Detta minskar även spänningstätheten vid stolpen. Denna lösning bör betraktas som en beslut som tas på projektnivå – inte som en tillbehör som kan läggas till enbart efter hand. Den förändrar belastningsförloppet, och hela konstruktionen måste därför beräknas om.

Vad grundverket måste göra:

Storlek och dybde. Dimensionerna på grundverket samt dess begravningsdybde bestäms utifrån beräkningarna av seismiska krafter och den lokala geologin, inte en standardval från någon katalog. En större grundverksextension ökar kontaktytan med jorden och förbättrar både stabiliteten och motståndskraften mot jordskakningar. En större begravningsdybde innebär att grundverket når jordskikt som mindre påverkas av ytan.

Grundformulär. Pylgrunder og plattgrunder er de vanliga lösningarna när markförhållandena kräver det. Pylarna kringgår det svaga ytmaterialet och fördelar belastningen till mer stabila lager; en plattgrund fördelar belastningen över ett större område där en enskild grundplattning inte är praktisk. Växttypen, grundvattennivån och den lokala seismisk aktiviteten avgör vilken typ av grund som ska användas.

Förbindelse mellan stolpe och grund. Längden på ankeringen, kvaliteten på bulterna samt kombinationen av svetsning och bulter specificeras tillsammans, och dessa delar kontrolleras enligt schemat. Efter en betydande jordbävning är förbindelserna de första delarna som kontrolleras, innan stolpen själv.

Vad denna sida inte täcker:

Denna sida beskriver de designåtgärder som en tillverkare vidtar för stolpar som är avsett för seismiska zoner. Den utför inte själva de seismiska beräkningarna – kraven på stolpar, jordklass och byggnadsregler fastställs av projektingenjören för varje plats. Den täcker heller inte aspekter som fotometri hos belysningsarmaturer eller elektrisk autonomi. För kontroller av laterala belastningar på stolpar och belysningsarmaturer använder vi vår vindbelastningskalkylator. Kompletta belysningslösningar, där stolpar och armaturer passar samman, finns i vår serie all-in-one solbelysningar.