Декоративные опоры освещения с кронштейнами: как их проектируют и на что смотреть

Чем декоративная опора отличается от обычной

У такой опоры ствол высотой несколько метров, а на нём изогнутый по дуге кронштейн с одним или двумя рожками. Рожок — это место крепления светильника. В рассматриваемых примерах ствол имеет 4 или 5 м: это высота парков, аллей и пешеходных зон, где светильник должен висеть ближе к человеку.

От обычного прямого кронштейна декоративный отличается формой. Дуга длиннее прямого вылета, она несёт дополнительные полосы и полукольца, и вес светильника действует на изгиб в изогнутой трубе. Поэтому главным местом расчёта становится переход от кронштейна к стволу, а не сам ствол.

Ствол для такой опоры берут из парковых серий, многогранной ПМО или конической ПКО, о них в статье Парковые опоры освещения. Общее устройство опоры и типы обычных кронштейнов КО и КП описаны в статьях Фонарный столб и Кронштейны, траверсы и оголовки.

1-рожковые и 2-рожковые кронштейны

1-рожковый кронштейн несёт один светильник с одной стороны от оси ствола. 2-рожковый симметричен: два светильника висят с обеих сторон, и если они одинаковы, их статические моменты на верх ствола гасят друг друга. Остаётся изгиб от ветра, а у 1-рожкового добавляется ещё и постоянное скручивание верха ствола.

В таблице приведены параметры двух рассматриваемых кронштейнов. Оба выполнены из труб Ø48×3 мм из стали С245 и сидят на стволах 4 и 5 м.

Из чего и как сделан кронштейн

Основу составляют две трубы Ø48×3 мм: дуга длиной около 2,07 м, согнутая с радиусом 300 мм, и вертикальная ножка около 0,93 м. Их соединяют накладками, которые проходят через овальные отверстия 20×30 мм в стенках труб, и поперечными полосками 4 мм. Отдельная полоса 4×40 мм, согнутая по дуге, является только декоративным элементом.

На конце дуги стоит отдельная деталь под светильник, а внизу кронштейна есть патрубок меньшего диаметра, который входит в верх ствола. Все заводские швы выполняют полуавтоматической сваркой, и все они замкнуты, кроме оговорённых. Это важно для влаги: в открытый зазор попадает вода, а в замкнутом объёме при цинковании нужен выход для газов, поэтому в конце трубы предусматривают технологическое отверстие Ø8 мм. Оно же служит для подвешивания бирки с маркой.

Узел крепления к стволу

Узел крепления работает сложнее, чем кажется по рисунку. Патрубок длиной около 0,3 м входит в верх ствола, а над ним есть диск диаметром 85 мм. Изгиб от веса светильника и от ветра передаётся от дуги через ножку на этот патрубок, а оттуда на тонкую стенку ствола.

Для узла важны несколько вещей. Патрубок должен садиться в ствол без люфта, потому что люфт под ветром расшатывает кронштейн и утомляет шов. Положение кронштейна фиксируют после выравнивания, а не оставляют держаться только трением. Через узел проходит кабель к светильнику, поэтому отверстие для него не должно резать провода, а кабель на выходе из трубы не должен резко изгибаться.

Отдельно смотрят на стенку ствола возле патрубка. В парковых опорах она имеет 3 мм, и там, где кронштейн и патрубок добавляют нагрузку, её проверяют на местную прочность и устойчивость, а не только по общему моменту в основании.

Нагрузки: вес, ветер, колебания

Вес светильника берут по паспорту. На вылете 0,75 м светильник массой 15 кг (такой предел на рожок в наших таблицах) даёт статический момент около 110 Н·м; у 2-рожкового он симметричен, у 1-рожкового действует как скручивание верха ствола. Значение сравнительно небольшое, но оно действует постоянно и складывается с ветровым моментом.

Ветровая нагрузка на светильник складывается из площади вида сбоку, давления и коэффициентов. Для примера из калькулятора подбора опоры (светильник 700 × 350 мм, площадь 0,245 м²) и давления 500 Па получится около 122 Н до введения коэффициентов. На высоте 5 м это даёт в основании опоры примерно 0,6 кН·м от одного светильника, а два на 2-рожковом кронштейне удваивают этот момент. Трубы кронштейна и декоративные полосы добавляют свою ветровую площадь, которую тоже учитывают.

Отдельно смотрят на колебания. Дуга со светильником на конце ведёт себя как пружина: порыв раскачивает её, и колебания повторяются тысячи раз в год. Поэтому швы у основания ножки и у патрубка проектируют и выполняют с запасом на усталость. Дополнительная нагрузка на кронштейн, например цветочные корзины, флажки или камеры, меняет и вес, и площадь, так что о ней говорят до заказа.

Как проверяют опору с декоративным кронштейном

Проверка идёт снизу вверх и сверху вниз по одной цепочке. Сначала собирают исходные данные: тип кронштейна, вылет, масса и площадь светильника из паспорта, количество рожков, ветровой район. Дальше проверяют сам кронштейн на изгиб в дуге и ножке и прочность швов, потом патрубок и стенку верха ствола, потом ствол и момент в основании, фланец и анкеры.

Для подбора серии и высоты по площади и массе светильников удобно воспользоваться калькулятором подбора опоры. Он даёт предварительный подбор, а окончательную проверку делают по вашему проекту. Таблицы в нём заканчиваются на 15 кг на рожок и вылете до 1,5 м; три светильника на кронштейне или нестандартную дугу считают отдельно.

Для декоративной опоры прогиб верха важен не только по прочности: когда верх колеблется или наклонён, светильник смотрит уже не туда, куда его направили. Для фундамента и анкеров полезны статьи Фундаменты опор освещения и Фланцевые или прямостоящие опоры.

Цинкование и окраска декоративных элементов

Защиту кронштейна начинают с горячего цинкования толщиной не менее 80 мкм, а затем по желанию заказчика наносят грунт и краску. Цинк защищает металл от коррозии, а цвет задаёт краска; опора с одним цинком имеет серый матовый вид. Цветную окраску поверх цинка выполняем как отдельную услугу: порошковая окраска.

Для цинкования трубчатая конструкция требует отверстий. В закрытых объёмах при погружении в расплав возникает давление, поэтому концы труб и места, где накладки перекрывают одна другую, имеют отверстия для выхода газов и стекания цинка. Правила и размеры отверстий разобраны в статье Проектирование конструкций под горячее цинкование. Габариты кронштейна не ограничивают: ванна нашего цеха имеет размеры 13 000 × 1 600 × 3 200 мм.

После гибки и сварки в металле остаются напряжения, и в расплаве (около 450 °C) часть их снимается, так что деталь может деформироваться. Поэтому кронштейн делают симметричным по узлам и подвешивают так, чтобы дуга не провисала под собственным весом. Полоски 4 мм на трубе 3 мм резкой разницы толщин не дают, а такую разницу, например полосу на массивной плите, избегают.

После цинкования швы и места крепления осматривают. Там, где потом будет порошковая окраска, поверхность цинка готовят, иначе покрытие отслаивается. Что влияет на порошковую окраску, разобрано в статье о факторах стоимости порошковой окраски.

Что прислать для заявки

Чтобы мы предложили опору с декоративным кронштейном, пришлите:

• высоту ствола и способ крепления: на фундамент или в грунт;
• тип кронштейна: 1- или 2-рожковый, вылет и высоту;
• паспорт светильника: масса, площадь вида сбоку, диаметр посадочного места;
• город или район строительства для ветровой нагрузки;
• дополнительные элементы на опоре, если они есть;
• цвет, если опору нужно красить поверх цинка;
• чертёж или эскиз, если форма кронштейна задана заказчиком: изготавливаем и по чертежам заказчика.

Чертежи КМ и КМД разрабатываем как услугу проектирования КМ и КМД, изготовление выполняем на производстве металлоконструкций. Общий перечень данных есть в статье Как заказать опоры и мачты.

Нормативы и действительность

Конструкцию кронштейна и опоры рассчитывают по ДБН В.2.6-198:2014 «Стальные конструкции. Нормы проектирования» (действует, с изменением № 1), а ветровую нагрузку определяют по ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» (по данным реестра Минразвития действует, с изменениями № 1 и № 2).

Статья не заменяет расчёта опоры по вашему проекту. Действующую редакцию каждого документа сверяйте перед ссылкой в проекте.