Millist tuulekiirust tuleks kasutada valguspostin projekteerimisel?

Kolm tuulekiiruse tasemet ülevaates

Taso	Mida see mõõdab	Keskmine mõõtmisperiood	Milleks see on	Kas seda saab kasutada projekteerimisel?
Purjetuul	Ilmaameti/staapri poolt mõõdetud hetkeks saavutatud tuulekiirus	3 sekundit	Reaalajas otsused välitingimustes (töö peatamine, tõstmisteks vajalike toimingute edasilükkamine)	Ei – ainult kvalitatiivne viide
Projekteerimistuulekiirus	Pikaajaliste andmete põhjal arvutatud normaalväärtus	3-sekundiline purjetuul (ASCE 7) või 10-minutiline keskmine kiirus (Eurocode)	Rutiinne struktuurikoormuste arvutamine	Jah – see on projekteerimiseks vajalik andmeallikas
Orkaani/taifuunituulekiirus	Äärmuslikud katastroofilised olukorrad, tavaliselt üle 40 m/s (~90 mph)	Nii, nagu need on registreeritud orkaanipiirkondades	Kontrolli, kas konstruktsioon vastab orkaanidele	Jah – orkaanipiirkondades kasutatakse seda kontrollimiseks

Purjetuul: välitingimuste viide, mitte projekteerimiseks vajalik andmeallikas Purjetuul on hetkeks saavutatud maksimaalne tuulekiirus, mõõdetud 3-sekundilise perioodi jooksul. „Maksimaalne tuulekiirus“ telefonis on tavaliselt purjetuulukiirus – ilmaametid mõõdavad seda pidevalt ning avaldavad tulemused, mistõttu tundub see usaldusväärne. Kuid tegelikult ei ole see nii.

Tuulevihmade andmed vastavad hästi ühele küsimusele: Kas on turvaline olla paikall täna? Paigaldusmeeskonnad kasutavad neid selleks, et otsustada, kas tõstmine jätkub; varumusehoidjad jälgivad neid tormi ajal, et näha, kas koormused lähenevad konstruktsiooni piiridele. Meie enda projektipaikadel rakendame kahte reeglit:

• Ehitusfaas: Kui tuulevihmad ületavad kraanitootja määratud tuulevastupidavuse piirid – enamikul koormusdiagrammidel on see umbes 17 m/s (38 mph); mõned seadmed võimaldavad aga suuremat kiirust – peatub tõstmine. OSHA (Occupational Safety and Health Administration) ei määra üht kindlat piirväärtust: 29 CFR 1926.1417 sätestab, et tootja määratud diagramm on kehtiv piir, ning pädev isik peab kohandama tööprotsesse vastavalt tuulemõjudele koormusele.
• Tööfaas: Aktiivse taifuuni ajal teevad reaalajas mõõdetud tuulevihmad otsuseid, näiteks välisvalgustussüsteemide isoleerimise kohta.

Kumbki neist kasutusviisidest ei puuduta konstruktsioonikujundust. Üks 3 sekundit kestev tuulevihm ei anna mingit teavet selle kohta, millist tuulekeskkonda posti kogu oma 20–50-aastase kasutusiga silmitsi seisab.

Kujunduslik tuulekiirus: See on lähteväärde, mida tegelikult arvutame.

Projektivtuulekiirus on statistiline referensiväärtus, mida nii riiklikud kui ka rahvusvahelised normid nõuavad. See põhineb pikaajalistel kordumissagedustel, mitte tänapäevase ilmastikul:

• Ameerika Ühendriigid (ASCE 7): Tavaliselt 3-sekundine tuulepuhangukiirus, seotud 50-aastase või pikema keskmise kordumisintervalliga; see on kaardistatud vastavalt riskikategooriatele.
• Euroopa (Eurocode / EN 40): Tavaliselt 10-minutiline keskmine tuulekiirus, seotud 50-aastase kordumisintervalliga.
• Rahvusvahelised normid (ISO 4354 ning seotud standardid): Üldine raamistik tuulekoormuse arvutamiseks välisstruktuuride puhul.

See on number, millest arvutatakse projektivtuulekeskus ning standardne tuulekoormus postidele, valgustitele ning muudele konstruktsioonielementidele. Meie tuulekindluse rakendus kasutab vaikimisi just seda taset – sellepärast, et see on ainus tase, mida normid aktsepteerivad tavapärase projekteerimise jaoks.

Üks olaväärne näide: ASCE 7 ning Eurocode mõõdavad isegi mitte sama asja. ASCE 7 põhjal määratletud väärtused viitavad 3-sekundilistele tuulepuhangutele; Eurocode’i puhul aga 10-minutilistele keskmistele tuulekiirustele. Kui Eurocode’i määratletud väärtust kasutada ASCE 7-põhises arvutuses – või vastupidi – siis koormus jääb oluliselt alahinnatuks või ülehinnatuks. Kontrollige enne arvutamist keskmistamisperioodi.

Orkaani- ning taifuunituulekiirus: lõpliku piirolukorra kontroll Troopiliste tsüklonide piirkondades muutub katastroofilise tugevusega tuulekiirus iseenesest disainipõhimõtteks. Seda kasutatakse lõpliku piirolukorra kontrollimiseks: kas posti struktuur suudab üle elada sada-aastase sagedusega toimuvat sündmust, omades piisavat vastupidavust ümberkukkumisele, keevitusvõimet ning deformatsioonimarginaali? Siin ei ole oluline kasutusvõimalus – oluline on ainult vastupidavus katastroofilistele tingimustele.

Ameerika Ühendriigid (ASCE 7): Orudeläbipaistvad alad on selgelt kaardistatud, ja rannikualade põhivuusekiirused kohtades nagu Lõuna-Florida võivad ületada 140 miili tunnis (umbes 63 m/s). Euroopa (Eurokood): Rannikualade tormivööndide puhul tehakse spetsiaalseid korrektsioone topograafia ning pinna karmuse arvestuses. Globaalsed projektid: Kasutatav väärtus pärineb ajaloolistest andmetest tsüklonide kohta projekti täpsetes koordinaatides, mitte piirkondlikust keskmisest väärtusest.

Näidiskausi: Miks Guam määrab piirväärtuseks 200 miili tunnis?

Guam asub Lääne-Vaikse ookeani taifuunipiirkonnas, mis on üks aktiivseimaid orkaanipiirkondi maailmas. Vastavalt praegustele ASCE 7-normidele on Guamis põhikindluseks määratletud tuulekiirus riskikategoorias II 195 miili tunnis (riskikategooria III jaoks on see 210 miili tunnis) – see on palju kõrgem kui 90–115 miili tunnis, mis kehtib enamikus USA mandriosades, kus orkaanid ei esine sageli. Arv 200 miili tunnis, mida näha Guami projektide spetsifikatsioonides, ei ole suvaliselt lisatud normidele; see on veidi kõrgem kui põhinorm riskikategooria II ja katab olukorra, kus taifuun esineb kord sajandis, arvestades maastiku mõju ning tugevuskordajaid peenikeste postide puhul. Praktiline õppetund sellest on see, et orkaanipiirkondades on „normide miinimum“ ning „see, mida paik tegelikult vajab“, erinevad arvud – just see erinevus määrab, millised postid on piisavalt tugevad.

Mida 200 miili tunnis teeb postile endale

Kui posti disainituulekiirust tavalisest 130 miili tunnist tõstetakse äärmuslikuks 200 miili tunnini, muutub selle konstruktsiooniline toimimine – mitte ainult dokumentatsioon.

Kuumine suureneb kiiruse ruudukorra määrä järgi. 200 miili tunnis (ca 322 km/h) kiirusega tuul tekitab 2,37 korda suurema liikumisenergiat kui 130 miili tunnis (ca 209 km/h) kiirusega tuul. Pole võimalik saada osalisi punkte, kui post on „peamiselt vastav nõuetele”. Seina paksus suureneb kiiresti. Tüüpilisel 10-metrisel teraspostil, millel on kaks LED-lambit ning paneel, on vajalik seina paksus 3,0–4,0 mm vastavalt ASCE 7-standarditele 110–120 miili tunnis (ca 177–193 km/h) kiiruse korral; see suureneb 150 miili tunnis (ca 241 km/h) kiiruse korral rannikualadel ning võib ulatuda isegi üle 8,0 mm 200 miili tunnis (ca 322 km/h) kiiruse korral. Materjalide klassid tuleb parandada. Tavaline ASTM A36-süsineteras (minimaalne lävivastupidavus 250 MPa) tuleb asendada kõrge tugevusega, vähese sulamisosa sisaldava terasega, näiteks ASTM A572 Grade 50-ga (minimaalne lävivastupidavus 345 MPa). Vundamendid ning ankud tuleb ümber kavandada. Alusplaadid, keevituskonfiguratsioonid ning ankuripoltide läbimõõdud ning arv peavad vastama ümberkukkumismomentidele, mis kasvavad samal ruudukorra seaduse järgi. Korrosioonikaitse on kohustuslik, mitte valikuline. Äärmiselt tugeva tuule mõjul olevad alad on tavaliselt rannikualad; me soovitame kasutada kvaliteetset kuumkaadistamist (hot-dip galvanizing) koos fluorosüsinikpinnakattega.

Üks huviavertästävusmärkus, mida teeme igas tsitaadis: Need paksusandmed on illustratiivsed näited inseneritehnika suundumustest, mitte tootmisjuhised. Lõplik paksus sõltub posti geomeetriast (küünistunud ümmargune, kaheksanurkne või sirgas), monteeritud varustuse kokkuulatavast efektiivsest pindalast, töökoormusest ning kehtivast normistikust. Täielik ristlõikearvutus tehakse enne terase lõikamist.

Reegel, mida anname igale projekteerijale:

1. Loe enne arvutit avamist projekti kehtivat normistikku ning riskikategooriat.
2. Võta disainituulekiirus normistikus olevast kaardist – mitte kunagi ilmateenusest.
3. Veenda, et keskmine tuulekiirus vastab normistikule, mille alusel arvutused tehakse.
4. Tsüklonikoortorides arvuta eraldi ka kõige raskemad tuuleolud (ULS-situatsioon) ning võrrela neid kasutusvõimaluse kriteeriumidega; projekteeri vastavalt sellele, mis on kõige rangem.
5. Hoia tuulepuhangute andmeid nende olemasoluliseks – need on otsus tegemiseks paigalduspäeval.

Meie tuuletakistuse kalkulaator vastavstavtab kolm sisendivälja otse ylaltoodud kategoriatele:

1. „Gust Mode“ – sisaldab rohelist, kollast või punast hoiatust väljatöötamise ohutuse huvides;
2. „Design Mode“ – toetub globaalsele tuulekiiruse andmebaasile, mis on koostatud vastavalt uusimatele ASCE 7- ning Eurocode-normidele;
3. „ULS Mode“ – kasutab ajaloolisi andmeid super-taifuunide kohta ning arvutab paindestugevuse indeksid ning lõplikud turvamarginaalid.

Kui te ei soovi ketast käsitsi kontrollida, siis tuuletakistuse kalkulaator kasutab automaatselt normidele vastavat disainivälja ning märgib, kui on vaja teha „ULS“-kontrolli.

Iga kõikehõlmav päikesevalgusti, mida me tarnime, on hinnatud vastavalt määratud disainituulekiirusele – küsige seda numbrit enne tellimist ning me näitame teile selle arvutust.

适用范围 ：以上讲解灯杆风荷载设计的方法与判据（含极限状态校核）。风荷载取值必须按当地的极值风速与规范执行，本文不给出可直接套用的数值。灯杆结构计算须由结构专业工程师完成，本文不替代设计文件。