Особый подход требуется при благоустройстве обширных пространств. В подобном случае не обойтись без специального светотехнического оборудования, то есть разных типов мачт освещения. Такими конструкциями оснащаются:
- парковки;
- открытые склады;
- городские площади;
- транспортные развязки, дороги;
- мосты;
- склоны с горнолыжными трассами;
- поля для гольфа;
- аэропорты;
- ж/д и автобусные вокзалы;
- стадионы;
- погрузочные площадки.
Также мачты нередко играют роль вышек мобильной связи и защиты в случае грозы. Молниеотводы являются обязательным элементов при установке системы освещения на больших открытых площадках, ведь там мачтовые опоры становятся самыми высокими, а значит, наиболее уязвимыми объектами.
Опоры выполняют свои функции на больших территориях, таких как спортивные сооружения, промышленные объекты, аэропорты, железнодорожные перегоны, развязки, площади перед ТЦ и другими объектами, где не обойтись без осветительного оборудования.
Ствол мачты включает в себя несколько секций длиной по 8–10 м – их конкретное количество зависит от необходимой высоты. В разобранном виде опору проще перевозить и монтировать. Для изготовления секций используют стальной прокат с граненой поверхностью конусной формы. Поверхность металла обязательно обрабатывается при помощи технологии горячего цинкования, за счет чего мачта служит не менее 30 лет. К ее вершинке крепится корона, также известная как рама, а уже на нее устанавливаются прожекторы.
Нередко высота подобной опоры достигает 50 м, однако не на всех объектах возможно использование спецтехники для обслуживания осветительного оборудования. По этой причине конструкция мачт часто предполагает уход за светотехникой без помощи специальных средств.
Пример обследования мачты освещения центрального стадиона в г. Казани
Рис. 2 Обследуемая мачта освещения
Высокомачтовая опора (мачта освещения) представляет собой конструкции высотой 40,0 метров, сужающиеся к верху. Диаметр мачты освещения на опоре составляет 1,2 м; на отм. +40.000 – 0,41 м.
Высокомачтовая опора (мачта освещения) представляет собой сборную свободностоящую (без оттяжек) конструкцию высотой 40,0 метров, предназначенные для освещения пространства стадиона. Секции выполнены из оцинкованного листового проката переменной толщины 6,3-10,4 мм, представляющие собой многогранные полые стойки, сужающиеся к верху. По мере увеличения высоты мачты толщина оцинкованного листового проката секций уменьшается. Сборка ствола опоры мачт освещения происходит последовательной стяжкой секций, с посадкой (соединением) одна в другую. Во внутренней поверхности мачт освещения выполнено устройство ребер жесткости из листового проката толщиной 10 мм. На ствол опоры мачты освещения с наружной стороны выполнено устройство лестницы для подъема на верхнюю площадку обслуживания осветительных приборов (прожекторов). Лестница для подъема на площадку обслуживания осветительных приборов (прожекторов) выполнена без ограждения со страховочным тросом. Ступени лестницы выполнены из профилей 20х20 мм, расположенных с шагом 0,3 м. На отм. 0.000…+12.000 (на высоту одной секции) внутри мачт освещения выполнено устройство лестниц, предназначенных для обслуживания.
Результаты расчета для проверки несущей способности элементов мачты представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Результаты расчета для проверки несущей способности элементов мачты при существующих прожекторах: а – проценты использования несущей способности стержневых элементов (на уровне от 4,0 до 44,2 м); б – приведенные напряжения с пластинчатой части (на уровне от 0,0 до 4,0 м)
Согласно рисунку 3,а при существующих прожекторах мачта находится в предельном состоянии: коэффициент использования несущей способности равен 100 % для элемента на уровне 30,92 м.
Согласно рисунку 3,б приведенные напряжения в нижней части ствола достигают 25,8 (258 МПа), что меньше расчетного предела текучести стали на этом участке (346 МПа).
На рисунке 4 представлены горизонтальные перемещения на деформированной схеме при действии постоянных и ветровой нагрузки без гололеда при нормативных значениях нагрузок.
Рис. 4 Горизонтальные перемещения на деформированной схеме при действии постоянных и ветровой нагрузки без гололеда при нормативных значениях нагрузок при существующих прожекторах, мм
Согласно рисунку 4 горизонтальное перемещение верхней точки мачты достигает 1014 мм, что превышает предельное отклонение, установленное п. 17.7 СП 16.13330.2017 – .
Результаты расчета для проверки несущей способности элементов мачты при проектных прожекторах представлены на рисунке 5.
Рис. 5 Результаты расчета для проверки несущей способности элементов мачты при проектных прожекторах: а – проценты использования несущей способности стержневых элементов (на уровне от 4,0 до 44,2 м); б – приведенные напряжения с пластинчатой части (на уровне от 0,0 до 4,0 м)
Согласно рисунку 5,а при проектных прожекторах несущая способность мачты не обеспечена: на участках вертикальной части ствола на уровнях от 20,22 до 36,4 м коэффициент использования несущей способности достигает 129 %, на наклонной части ствола – 126%, консолей для прожекторов – 121%.
Согласно рисунку 5,б приведенные напряжения в нижней части ствола достигают 32,6 (326 МПа), что меньше расчетного предела текучести стали на этом участке (346 МПа).
На рисунке 6 представлены горизонтальные перемещения на деформированной схеме при действии постоянных и ветровой нагрузки без гололеда при нормативных значениях нагрузок.
Рис. 6 Горизонтальные перемещения на деформированной схеме при действии постоянных и ветровой нагрузки без гололеда при нормативных значениях нагрузок при проектных прожекторах, мм
Согласно рисунку 6 горизонтальное перемещение верхней точки мачты достигает 1287 мм, что превышает предельное отклонение, установленное п. 17.7 СП 16.13330.2017 – .
Выводы
Согласно выполненным расчетам сделаны следующие выводы:
- При существующих прожекторах несущая способность мачты обеспечена (находится в предельном состоянии).
- При проектных прожекторах в связи с увеличением площади обдуваемой ветром поверхности несущая способность мачты не обеспечена, коэффициент «перегрузки» достигает значения 1,29.
Горизонтальное отклонение верхнего конца мачты превышает предельное значение (442 мм) для обоих вариантов прожекторов: 1014 мм при существующих, 1287 мм при проектных.
