Опоры освещения металлические фланцевые

Опоры освещения металлические фланцевые: конструкция, типы, расчет и монтаж

Металлические фланцевые опоры освещения представляют собой вертикальные несущие конструкции, предназначенные для установки светильников наружного освещения на требуемой высоте. Их ключевая особенность – способ соединения с фундаментом посредством фланца, который болтами крепится к закладной детали (анкерным болтам), забетонированной в основании. Данный тип опор является наиболее распространенным в системах уличного, дорожного, площадного и архитектурного освещения благодаря надежности, технологичности монтажа и разнообразию типоразмеров.

Конструктивные особенности и составные элементы

Конструкция типовой фланцевой опоры является составной и включает несколько ключевых элементов:

• Ствол (тело опоры) – основная несущая часть, представляющая собой металлическую трубу конической или цилиндрической формы. Коническая форма (с переменным поперечным сечением по высоте) обеспечивает оптимальное соотношение прочности, ветровой устойчивости и расхода металла. Ствол изготавливается из листовой стали методом радиальной гибки и продольной сварки (конические гнутосварные опоры) или из прямошовных труб (цилиндрические опоры).
• Фланец – стальная пластина, приваренная к основанию ствола. Имеет отверстия под анкерные болты. Фланец является критическим элементом, передающим все нагрузки от опоры на фундамент. Его толщина, диаметр и количество отверстий строго регламентированы и зависят от нагрузки и момента опрокидывания.
• Кронштейн (консоль) – элемент для крепления светильников. Может быть стационарно приварен к стволу или быть съемным (на болтовом соединении). Существуют однорожковые, двухрожковые и многорожковые кронштейны. Для дорожного освещения часто используются консоли с вылетом, позволяющим разместить светильник над проезжей частью.
• Люк (ревизионный люк) – отверстие с крышкой в нижней части ствола, обеспечивающее доступ к внутренней полости для электромонтажа (соединения кабелей, установки коммутационной аппаратуры).
• Кабельный ввод – отверстие, обычно расположенное в зоне фланца или чуть выше, для ввода питающего кабеля из фундамента в полость опоры.
• Защитное покрытие – обязательный элемент, предохраняющий металл от коррозии. Наиболее распространены два вида: горячее цинкование (толщина слоя 60-100 мкм) и комбинированное покрытие «цинк + полимерная порошковая краска» (обеспечивает как антикоррозионную защиту, так и декоративные цветовые решения).

Классификация и типы фланцевых опор

Опоры классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

1. По назначению и месту установки:

• Опоры магистральные (силовые) – высотой от 10 до 15 метров, рассчитаны на значительные ветровые нагрузки и установку нескольких мощных светильников или прожекторов. Используются на автомагистралях, больших площадях, транспортных развязках.
• Опоры городского (паркового) освещения – высотой от 3 до 12 метров. Имеют разнообразные дизайны (прямые, фигурные, декоративные). Предназначены для освещения улиц, дворов, пешеходных зон, парков.
• Опоры для спортивных объектов – высотой от 15 до 40 метров и более. Имеют усиленную конструкцию и многорожковые кронштейны для установки большого количества прожекторов равномерного освещения стадионов, полей.
• Опоры специального назначения – могут быть оборудованы дополнительными конструкциями для подвеса контактной сети трамвая/троллейбуса, крепления дорожных знаков, светофоров, камер видеонаблюдения, антенн сотовой связи.

2. По форме поперечного сечения ствола:

• Конические гнутосварные (ГК) – наиболее распространенный тип. Обладают высокой прочностью и устойчивостью при оптимальном весе.
• Цилиндрические (прямостоечные) – изготавливаются из труб постоянного диаметра. Чаще используются для опор небольшой высоты или в качестве несущих основ для декоративных элементов.
• Многогранные граненые конические – имеют полигональное сечение, изготавливаются методом гибки листового металла. Обладают высокой жесткостью и современным внешним видом.

Нормативная база и расчет нагрузок

Проектирование и производство опор освещения в Российской Федерации регламентируется рядом стандартов и сводов правил:

• ГОСТ 32947-2014 «Опоры освещения дорожные. Общие технические условия».
• ГОСТ Р 55706-2013 «Освещение наружное утилитарное. Классификация и нормы».
• СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (актуализированная редакция СНиП 23-05-95*).
• СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий» (в части расчета на ветровые и гололедные нагрузки).

Расчет опоры заключается в определении ее геометрических параметров (высота, диаметры, толщина стенки) и параметров фланцевого соединения, обеспечивающих устойчивость под действием расчетных нагрузок.

Основные нагрузки:

• Ветровая нагрузка – основная горизонтальная нагрузка, действующая на опору и установленное на ней оборудование. Зависит от ветрового района (по картам СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»), высоты сооружения, аэродинамического коэффициента.
• Весовая нагрузка – собственный вес опоры, вес кронштейнов, светильников, кабелей, дополнительного оборудования (камер, антенн).
• Гололедная нагрузка – учитывает вес гололедных отложений на поверхности опоры и оборудования для III-IV гололедных районов.
• Эксплуатационные нагрузки – нагрузки, возникающие при обслуживании (например, усилие от массы человека с инструментом при использовании подъемника).

Расчет ведется на предельные состояния по прочности и устойчивости. Определяется изгибающий момент в основании опоры (в месте примыкания к фланцу) и подбирается сечение ствола. Критическим также является расчет фланцевого соединения на срез и смятие болтов, а также расчет фундамента на выдергивание.

Таблица: Примерные параметры типовых конических фланцевых опор

Высота опоры, м	Диаметр в основании, мм	Диаметр в вершине, мм	Толщина стенки, мм	Масса (приблизительная), кг	Типовая нагрузка на кронштейн, Н*м
4	100-120	60-70	3.0	40-50	300-500
6	140-160	70-80	3.5	80-100	600-900
8	180-200	80-90	4.0	130-160	1000-1500
10	220-250	90-100	4.5-5.0	200-250	1500-2200
12	260-300	100-120	5.0-6.0	300-400	2200-3000

Фундаменты для фланцевых опор

Тип и конструкция фундамента определяются расчетом и зависят от грунтовых условий, высоты опоры и нагрузок. Основные виды:

• Монолитный бетонный фундамент стаканного типа – наиболее распространен. В грунте отрывается котлован, устанавливается опалубка, арматурный каркас и закладная деталь (анкерные болты, закрепленные на монтажной плите). Положение болтов строго контролируется по шаблону. После заливки бетона и набора прочности опора устанавливается на болты, и фланец притягивается гайками через подфланцевую шайбу.
• Сборный фундамент – используются готовые железобетонные блоки с забетонированной закладной деталью. Применяется при невозможности или нецелесообразности бетонных работ на месте.
• Фундамент на винтовых сваях – металлическая свая с лопастью ввинчивается в грунт, к ее оголовку крепится закладная деталь или непосредственно фланец опоры. Преимущество – скорость монтажа и отсутствие земляных работ.

Технология монтажа

Монтаж выполняется в следующей последовательности:

1. Геодезическая разбивка точек установки опор согласно проекту.
2. Устройство фундамента: разработка котлована, установка армокаркаса и закладной детали с точным позиционированием анкерных болтов, бетонирование, выдержка для набора прочности бетоном (не менее 70% проектной, обычно 7-14 суток).
3. Проверка положения и выступа анкерных болтов. Очистка площадки.
4. Установка опоры. С помощью автокрана (или вручную для малых опор) опора наводится на болты и опускается. Монтажники направляют болты в отверстия фланца.
5. Выверка вертикальности опоры по отвесу или уровню в двух перпендикулярных плоскостях. Регулировка осуществляется с помощью стальных клиньев или регулировочных шайб под фланец.
6. Окончательное закрепление. На анкерные болты надеваются плоские и гроверные шайбы, гайки затягиваются динамометрическим ключом с усилием, указанным в проекте. После затяжки производится обетонирование фланцевой части (заделка) для защиты от коррозии и придания эстетичного вида.
7. Электромонтажные работы: прокладка кабеля, его ввод в опору через кабельный ввод, соединение внутри опоры, подключение светильников, установка и программирование контроллера управления (при наличии).

Контроль качества и эксплуатация

Приемка опор включает визуальный осмотр, проверку геометрических размеров, толщины металла и качества защитного покрытия (измерение толщины цинкового слоя магнитным толщиномером). В эксплуатации обязателен периодический осмотр (не реже 1 раза в 3 года) на предмет коррозии, трещин, деформаций, состояния окраски, надежности болтовых соединений. Особое внимание уделяется зоне перехода от ствола к фланцу – месту концентрации напряжений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем фланцевое крепление принципиально лучше прямостоечного (забивного) или безфланцевого?

Фланцевое соединение обеспечивает наиболее надежное и контролируемое крепление к фундаменту. Оно позволяет точно выверить вертикальность опоры, обеспечивает высокую сопротивляемость опрокидывающему моменту, а также дает возможность демонтажа и замены опоры без разрушения фундамента. Прямостоечные опоры, забиваемые в грунт, менее устойчивы, подвержены ускоренной коррозии в зоне контакта с грунтом и не подходят для большинства типов грунтов и высоких нагрузок.

Как правильно выбрать марку стали и тип покрытия для опоры?

Для стволов опор, как правило, применяется конструкционная сталь марки Ст3сп или Ст3пс по ГОСТ 14637, либо низколегированная сталь 09Г2С для северных исполнений. Основное требование – свариваемость. Покрытие выбирается исходя из условий эксплуатации и бюджета. Горячее цинкование – эталон коррозионной стойкости (срок службы 25-30 лет в городской атмосфере). Комбинированное покрытие (цинк + полимер) дополнительно обеспечивает цветовое решение и повышенную стойкость к УФ-излучению и механическим повреждениям. Окрашивание только полимерной краской по грунтовке не рекомендуется для ответственных объектов.

Как определить необходимое количество и диаметр анкерных болтов?

Количество (обычно 4, 6, 8 или 12 штук) и диаметр болтов (М24, М30, М36, М42) определяются расчетом фундамента на действие изгибающего момента и поперечной силы. Расчет выполняет проектировщик на основе данных о ветровых и весовых нагрузках. Самостоятельный подбор без расчета недопустим, так как может привести к аварии.

Можно ли на существующую опору установить дополнительное оборудование (камеры, антенны)?

Любое добавление оборудования увеличивает вес и, что важнее, парусность, создавая дополнительный изгибающий момент. Перед монтажом любого дополнительного оборудования необходимо выполнить поверочный расчет опоры на новые нагрузки. Часто для этого требуется предоставить производителю опоры паспорт и данные о добавляемой нагрузке. Установка без расчета может привести к превышению допустимого момента и разрушению опоры.

Что такое «габарит» и «вылет» кронштейна, и как их определить?

Габарит (Г) – расстояние по вертикали от уровня проезжей части (или земли) до светового центра светильника. Нормируется СП 52.13330.2016 (например, для магистральных дорог – не менее 6.5 м). Вылет (L) – горизонтальное расстояние от оси опоры до светового центра светильника. Вылет определяет зону освещения. Оба параметра задаются проектом освещения. Кронштейн подбирается или изготавливается таким образом, чтобы обеспечить требуемые габарит и вылет для конкретной высоты опоры.

Каков средний срок службы качественной фланцевой опоры?

Расчетный срок службы опор из горячеоцинкованной стали, при условии соблюдения правил монтажа и эксплуатации, составляет не менее 25 лет. Срок службы фундамента – 50 лет и более. Комбинированное покрытие может увеличить межремонтный интервал за счет повышенной стойкости к механическим повреждениям.