Sejsmiczne projektowanie słupów oświetleniowych na ulicach: co faktycznie ma znaczenie

Jak słupy faktycznie ulegają awarii podczas trzęsień ziemi

Trzy typy uszkodzeń występują w większości przypadków zdarzeń z sejsmicznych obszarów:

**Zapaść słupa.” Pionowe przyspieszenie ziemi wywołuje duży moment wygięcia w jego podstawie. Gdy ten moment przekracza wytrzymałość materiału słupu lub siłę zacisku fundamentu, słup pęka w miejscu połączenia z fundamentem, a cała konstrukcja się zawala. Taki typ awarii ma poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa publicznego, dlatego należy go najpierw uwzględnić podczas projektowania.

Deformacja: Sejsmiczne falmy wywołują skomplikowane drżenie konstrukcji, co może doprowadzić do lokalnej lub trwałej deformacji słupa. Struktura może i nadal stać, ale jej stabilność oraz funkcjonalność opraw świetlnych są utracone.

Uszkodzenia połączeń: Zgięcia pomiędzy słupem a fundamentem, a także pomiędzy słupem a lampą podczas trzęsień ziemi powodują rozluźnienie elementów łączących oraz pęknięcia spawów. Takie uszkodzenia przetrwają trzęsienie ziemi, ale mogą zostać poważnie uszkodzone podczas kolejnego huraganu.

Dlaczego słupy stają się podatne na szkody:

– Niezadowalny projekt słupa: Niewłaściwy wybór materiałów, niska wytrzymałość konstrukcji lub zbyt cienki ściany, które nie zostały sprawdzone pod kątem ich odporności na obciążenia. – Niezadawający się wymiar fundamentu: Mały rozmiar fundamentu, niewielka głębokość jego umieszczenia w ziemi oraz nieadekwatne rozwiązania łączące słup z fundamentem. – Brak badania właściwości gruntu: Miękki grunt powiększa amplitudę drżenia, a proces liquefikacji piasku (kiedy grunt tymczasowo traci swoją sprężność i zachowuje się jak cieczna) może podkopać nawet dobrze zaprojektowany fundament.

Co zmieniamy w specyfikacji słupów przeznaczonych do obszarów sejsmicznych

Pionowy przekrój: Porównując okrągłe i wielokątowe przekroje, słup o kształcie ósemki lub zakończony w formie spadającej kuli charakteryzuje się lepszym zachowaniem podczas wyginania, a także zwiększoną odpornością na obroty i wyginanie podczas trzęsień ziemi. Przekrój musi równomiernie rozdzielać naprężenia wzdłuż całego słupa, zamiast skupiać je w jednym miejscu.

Tłuszczowanie ściany: Największe obciążenia sejsmiczne są oddziałujące na podstawę słupa, dlatego ta część ma większe tłuszczowanie; materiał jest rozdzielony tak, aby odpowiadał wymaganiom obrazu sił. Taka modyfikacja nie jest jednak jednolitą – słup o identycznej grubości we wszystkich miejscach marnuje stal w tych obszarach, gdzie to nie jest konieczne.

Detaliki połączeń: Tu skupiamy całą naszą uwagę inżynieryjną. Śruby mocujące są wydłużone, a także używane są śruby wysoce wytrzymałe z nakładkami zabezpieczającymi. U podstawy słupa połączenie jest realizowane metodą spawania w połączeniu ze śrubem, aby nie doszło do jego odłączenia podczas trzęsień ziemi. Najczęściej występującym problemem w uszkodzonym sprzęcie jest nie wygięty słup, ale odłączenie deski podstawowej od jej mocowań.

Flexyjne połączenia. Gdy inżynier projektu wybierze konkretną konfigurację, kulisty łącznik umieszczonej na styku pala z fundamentem umożliwia swobodne poruszanie się pala w określonych granicach, a także rozpraszanie energii, która inaczej byłaby przenoszona na osię pala. To zmniejsza koncentrację napręczeń w jego podstawie. Tę decyzję należy podejmować na poziomie projektu, a nie dodawać ją jednostronnie jako dodatkowy element konstrukcji – zmienia to bowiem rozkład obciążeń, więc cała konstrukcja musi zostać ponownie obliczona.

Co musi zrobić fundament:

Rozmiary i głębokość. Rozmiary fundamentu oraz jego głębokość są ustalane na podstawie obliczeń sił sejsmicznych oraz lokalnych warunków geologicznych, a nie według standardowych wartości z katalogów. Większy rozmiar fundamentu zwiększa powierzchnię kontaktu z podłożem, co poprawia zarówno stabilność, jak i odporność na podniesienia terenu. Głębsze umieszczenie fundamentu umożliwia dotarcie do warstw ziemi, które mniej są podatne na wpływ drgań na powierzchni.

Formularz dotyczący fundamentów: Fundamenty typu „stojak” (pile foundations) oraz „pływak” (raft foundations) są standardowymi rozwiązaniami w przypadkach, gdy warunki gruntu tego wymagają. Fundamenty typu „stojak” obejżdżają słabą powierzchniową warstwę gruntu i przenoszą obciążenie do bardziej stabilnych warstw; fundamenty typu „pływak” rozrzucają obciążenie na większym obszarze, gdy stosowanie tradycyjnych rozwiązań nie jest możliwe. Wybór rodzaju fundamentu zależy od typu gruntu, poziomu wody podziemnej oraz lokalnych parametrów sejsmicznych.

Połączenie pomiędzy stojakami fundamentów a konstrukcją: Długość ankrów, jakość elementów łączących (boltów) oraz kombinacja tych elementów w postaci złączeń świadczeń są określone wcześniej i następnie sprawdzane w ramach ustalonego planu kontroli. Po każdym poważnym trzęsieniu ziemi połączenia te są pierwszymi elementami, które muszą zostać sprawdzone.

Co na tej stronie nie jest opisane:

Ta strona opisuje wymogi projektowe, które producent stosuje przy produkcji słupów przeznaczonych do obszarów sejsmicznych. Nie zawiera informacji o samych obliczeniach dotyczących odporności na trzęsienia ziemi – wymagania dotyczące obciążeń, klasy gleby oraz norm budowlanych są ustalane przez inżyniera projektu dla każdej konkretniej lokalizacji. Strona nie obejmuje również aspektów związanych z fotometrią oświetleniowych urządzeń ani z ich autonomiczną pracą (bez zasilania z zewnątrz). W sprawach sprawdzania odporności słupów i ich połączeń na boczne obciążenia na stronie dotyczącej wpływu wiatru, można skorzystać z kalkulatora obciążeń wiatrowych. Kompletne rozwiązania, w których słup i oświetlenie są skomponowane razem, znajdują się w naszej linii produktów słupów oświetleniowych na solarnych bateriach typu „wszystko w jednym.