Migliorare le prestazioni sismiche dei pannelli fotovoltaici per l'illuminazione stradale
I pali dei lampioni fotovoltaici nelle aree a rischio sismico devono affrontare sfide impegnative e il miglioramento delle loro prestazioni sismiche è di grande importanza. Non riguarda solo la sicurezza degli spostamenti notturni dei residenti, ma svolge anche un ruolo cruciale nel salvataggio di emergenza e nell'illuminazione iniziale durante la ricostruzione post-disastro. Di seguito verranno elaborati i metodi per migliorare le prestazioni sismiche da tre aspetti: il palo stesso, la fondazione, il materiale e la progettazione.
Analisi dei danni ai pali causati dai terremoti e le cause
Comprendere i tipici modelli di danno e le loro cause è il primo passo per migliorare la resilienza sismica.
Moduli di danno
I terremoti possono causare diversi tipi di danni ai pali dell’illuminazione stradale fotovoltaica:
- Ribaltamento: la forza orizzontale generata da un terremoto sottopone la parte inferiore del palo dell'illuminazione stradale a un enorme momento flettente. Quando questo momento flettente supera il limite di resistenza del materiale del palo, il palo si rompe alla radice o la fondazione si allenta, provocando il ribaltamento.
- Deformazione: La vibrazione del terreno causata dalle onde sismiche porta a vibrazioni complesse del palo, causando una deformazione locale o complessiva del palo, che influisce sulla sua stabilità strutturale e sulla funzione di illuminazione.
- Danni ai connettori: le parti di connessione del palo, come quelle tra il palo e la fondazione, e tra il palo e la lampada, vengono sollecitate in modo non uniforme durante un terremoto, rendendo facile causare problemi come l'allentamento dei bulloni e la rottura delle saldature.
Motivi del danno
Diversi fattori contribuiscono alla vulnerabilità dei pali dell’illuminazione stradale fotovoltaica durante i terremoti:
- Difetti nella struttura stessa del polo: i progetti tradizionali potrebbero non considerare pienamente la forza sismica, con forme strutturali irragionevoli, resistenza materiale insufficiente o progettazione inadeguata dello spessore delle pareti.
- Progettazione e costruzione inadeguata della fondazione: la fondazione ha dimensioni ridotte, profondità di sepoltura ridotta e un metodo di connessione inaffidabile, che rende difficile resistere alle forze sismiche.
- Influenza di ambienti di installazione complessi: condizioni geologiche come fondazioni di terreno soffice e liquefazione della sabbia possono amplificare il danno al palo causato dai terremoti.
Ottimizzazione sismica della struttura propria del polo
Migliorare la progettazione strutturale del palo è fondamentale per migliorarne le prestazioni sismiche.
Selezione razionale della forma della sezione trasversale
Il design della sezione trasversale influisce in modo significativo sulla capacità del palo di resistere alle forze sismiche.
- Confrontando sezioni trasversali come forme circolari e poligonali, le sezioni trasversali ottagonali o circolari rastremate hanno una buona resistenza alla flessione.
- Queste forme possono migliorare la resistenza alla torsione e alla flessione del palo durante gli eventi sismici.
- La sezione trasversale selezionata dovrebbe distribuire uniformemente le sollecitazioni su tutta la struttura del palo.
Regolazione scientifica della distribuzione dello spessore della parete
La distribuzione strategica dello spessore delle pareti può migliorare significativamente l’integrità strutturale.
- Sulla base dell'analisi delle forze, lo spessore della parete nella parte inferiore, dove la forza sismica agisce in modo più significativo, dovrebbe essere opportunamente aumentato.
- Il materiale dovrebbe essere distribuito razionalmente per migliorare la resistenza complessiva del palo.
- Questo approccio garantisce un utilizzo ottimale dei materiali massimizzando al tempo stesso le prestazioni strutturali.
Adozione di strutture di connessione flessibili
Le connessioni flessibili possono aiutare a dissipare l’energia sismica e ridurre i danni.
- Nel collegamento tra il palo e la fondazione deve essere installato un dispositivo di connessione flessibile, ad esempio un supporto a cerniera sferica.
- Ciò consente al palo di oscillare entro un certo raggio, consumando energia sismica e riducendo i danni.
- Le connessioni flessibili aiutano anche a ridurre al minimo i punti di concentrazione dello stress vulnerabili ai guasti.
Misure di rafforzamento e ottimizzazione delle fondazioni
Una fondazione solida e adeguatamente progettata è essenziale per la resilienza sismica.
Aumentare le dimensioni e la profondità di sepoltura della fondazione
Fondazioni più grandi e profonde forniscono una migliore stabilità durante i terremoti.
- In base al calcolo della forza sismica e alle condizioni geologiche locali, la lunghezza, la larghezza, l'altezza e la profondità di interramento della fondazione dovrebbero essere aumentate.
- Ciò espande l'area di contatto con il terreno, migliorando la stabilità e la resistenza al sollevamento della fondazione.
- Fondazioni più profonde possono raggiungere strati di terreno più stabili e meno colpiti dalle onde sismiche.
Migliora la forma della fondazione
Il giusto tipo di fondazione dipende dalle condizioni geologiche locali.
- Per le diverse condizioni geologiche, dovrebbero essere selezionate forme di fondazione adeguate come fondazioni su pali e fondazioni su zattera.
- Questi tipi di fondazioni specializzate migliorano la capacità portante contro le forze sismiche.
- La progettazione della fondazione dovrebbe tenere conto del tipo di suolo, dei livelli delle acque sotterranee e dell'attività sismica locale.
Rafforzare il collegamento tra Fondazione e Polo
Una connessione sicura tra la fondazione e il palo è fondamentale per l'integrità strutturale.
- Dovrebbero essere implementate misure come l’aumento della lunghezza di ancoraggio dei bulloni di ancoraggio, utilizzando bulloni ad alta resistenza con dadi di bloccaggio.
- È possibile adottare una combinazione di saldature e bulloni per garantire che la connessione non si guasti durante un terremoto.
- L'ispezione e la manutenzione regolari di queste connessioni sono essenziali per garantire l'integrità strutturale continua.
Conclusione
Per migliorare le prestazioni sismiche dei pali dell'illuminazione stradale fotovoltaica, è necessario considerare in modo globale l'ottimizzazione della struttura stessa del palo, del rinforzo delle fondazioni, nonché del materiale e del design. Selezionando razionalmente la forma della sezione trasversale, regolando lo spessore delle pareti, adottando connessioni flessibili e allo stesso tempo aumentando le dimensioni della fondazione, migliorando la forma della fondazione e rafforzando la connessione, la capacità sismica dei pali nelle aree soggette a terremoti può essere effettivamente migliorata, garantendo il funzionamento stabile degli impianti di illuminazione.