Опоры несиловые прямостоечные граненые: конструкция, назначение и применение
Опоры несиловые прямостоечные граненые (ОНПГ) представляют собой специализированные металлоконструкции, предназначенные для монтажа и поддержания линий связи, волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), уличного освещения, светофоров, камер видеонаблюдения и других систем, не связанных с передачей высоковольтной электроэнергии. Их ключевая особенность — прямостоечная (неотклоняющаяся) конструкция ствола, выполненного методом радиальной гибки из стального листа, что придает сечению форму многогранника (чаще всего 8, 12 или 16 граней). Эта технология обеспечивает высокую прочность, жесткость и оптимальное соотношение массы к несущей способности.
Конструктивные особенности и технология производства
Ствол опоры изготавливается из листовой конструкционной стали (обычно марки Ст3, 09Г2С или аналоги) толщиной от 2 до 5 мм. Лист проходит через станки радиальной гибки, где ему придается коническая форма с заданным углом конусности (обычно в пределах 0.5-1.5°). Края листа соединяются замковым швом или сварным соединением, после чего секции ствола свариваются между собой по периметру. Граненая форма, в отличие от цилиндрической, обеспечивает повышенную устойчивость к ветровым и изгибающим нагрузкам за счет эффекта ребер жесткости.
Конструкция типовой ОНПГ включает следующие основные элементы:
- Ствол конический граненый: Основной несущий элемент. Диаметр в основании (комле) и в вершине (верхушке) регламентируется типоразмером.
- Оголовок (крона): Верхняя часть опоры, предназначенная для крепления траверс, кронштейнов освещения или других устройств. Может быть усиленной.
- Люк обслуживания: Располагается в нижней части опоры, обеспечивает доступ к внутреннему пространству для монтажа кабелей и коммутационных устройств.
- Фундаментный стакан (прямой или фланцевый): Нижняя часть опоры для установки на фундамент. Прямой стакан монтируется в бетонный фундамент с последующей заливкой цементно-песчаной смесью. Фланцевое соединение крепится болтами к закладной детали фундамента.
- Система заземления: Включает заземляющий болт на стволе и внутренний проводник для соединения металлоконструкции с контуром заземления.
- Кронштейны и траверсы: Навесное оборудование, тип и количество которого определяются проектом.
- Уличное и дорожное освещение: Опоры служат основой для установки светильников на консольных кронштейнах (вылетом от 1 до 4 метров).
- Линии связи и ВОЛС: Для подвеса самонесущих изолированных проводов (СИП), оптических кабелей (ОКГТ, ОКГМ).
- Организация дорожного движения: Монтаж светофоров, дорожных знаков, табло переменной информации.
- Системы безопасности: Установка камер видеонаблюдения, датчиков, громкоговорителей.
- Инфраструктура ЖД и метрополитена: Освещение перронов, подвес контактной сети СЦБ.
- ГОСТ Р 58033-2017 «Опоры несиловые прямостоечные граненые. Общие технические условия».
- СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий».
- СНиП 2.01.07-85
- «Нагрузки и воздействия» (ветровые и гололедные районирование).
- ПУЭ 7-е изд. (для вопросов заземления и прокладки кабелей).
- Серии рабочих чертежей 3.407-136 «Опоры несиловые граненые конические».
- Ветровая нагрузка на ствол опоры и навесное оборудование: Определяется по картам ветрового районирования (скорость ветра для данной местности).
- Вес навесного оборудования: Суммарная масса кронштейнов, светильников, кабелей, арматуры.
- Гололедная нагрузка: Вес ледяной корки на кабелях и элементах опоры (для соответствующих районов).
- Климатические факторы: Температурные перепады, агрессивность окружающей среды.
- 0.5 м² = 20 Н
- Плечо)
- Прямая заделка в бетонный фундамент: Нижняя часть опоры (стакан) устанавливается в предварительно пробуренную или собранную в опалубке скважину. Производится центрирование, выверка по вертикали (отвесом или теодолитом) с последующей заливкой бетонной смесью класса не ниже В25. Требуется время на набор прочности бетоном (до 28 суток).
- Фланцевое соединение: Опора имеет приваренный внизу фланец, который болтовым соединением крепится к закладной детали (анкерным болтам), заранее забетонированной в фундаменте. Этот метод ускоряет монтаж и позволяет проводить его в зимнее время, но требует высокой точности изготовления и более дорогого фундамента.
- Горячее цинкование: Погружение конструкции в ванну с расплавленным цинком (температура ~450°C). Образуется прочный сплошной слой, обеспечивающий барьерную и электрохимическую защиту. Толщина слоя 60-100 мкм. Является предпочтительным методом для агрессивных городских и промышленных сред.
- Газотермическое напыление цинка: Альтернатива для крупногабаритных конструкций, не помещающихся в гальваническую ванну. Требует обязательного нанесения покрывного лакокрасочного материала (ЛКМ) для герметизации пористого слоя.
- Комбинированное покрытие (цинк + полимер): После горячего цинкования наносится слой грунта и полимерной эмали (полиуретановой, полиэфирной). Это значительно повышает долговечность (до 50 лет) и позволяет придать опоре любой цвет по шкале RAL.
- Некачественное бетонирование: Использование непроектной бетонной смеси, отсутствие виброуплотнения, заливка в мерзлый грунт или при отрицательных температурах без добавок.
- Неправильное выверение вертикали: Приводит к дополнительным изгибающим нагрузкам и визуальному дефекту линии.
- Отсутствие или некачественное заземление: Повышает риск поражения персонала током при повреждении изоляции и снижает защиту от грозовых перенапряжений.
- Механические повреждения защитного покрытия при транспортировке и монтаже: Требует обязательного локального восстановления цинкового слоя специальными составами.
Классификация и типоразмеры
ОНПГ классифицируются по нескольким ключевым параметрам: высоте, несущей способности, типу установки и назначению.
Таблица 1. Основные типоразмеры опор ОНПГ (пример)
| Обозначение типоразмера | Высота, м | Диаметр комля, мм | Диаметр вершины, мм | Толщина металла, мм | Масса, кг (прибл.) | Макс. изгибающий момент в уровне земли, кН·м |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ОНПГ-9 | 9.0 | 273 | 140 | 3.0 | 280-320 | 45 |
| ОНПГ-11 | 11.0 | 325 | 165 | 3.5 | 420-480 | 70 |
| ОНПГ-13 | 13.0 | 377 | 190 | 4.0 | 620-700 | 100 |
| ОНПГ-15 | 15.0 | 426 | 215 | 4.5 | 850-950 | 140 |
Области применения и требования нормативной документации
ОНПГ применяются в инфраструктуре городов и транспортных магистралей. Основные сферы использования:
Проектирование, изготовление и монтаж ОНПГ регламентируется комплексом нормативных документов:
Расчет и подбор опор
Выбор типоразмера ОНПГ является результатом инженерного расчета, учитывающего совокупность нагрузок. Расчет ведется по методу предельных состояний.
Основные нагрузки:
Ключевым расчетным параметром является изгибающий момент (М) в уровне заделки опоры в фундамент (ур. земли). Он должен быть меньше или равен паспортному значению момента сопротивления для выбранного типоразмера.
Таблица 2. Пример расчета нагрузки для ОНПГ-11 под освещение
| Наименование нагрузки | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Количество кронштейнов | 2 шт. | Вылет 1.5 м |
| Масса светильника на кронштейне | 25 кг (≈250 Н) | На каждый |
| Ветровая нагрузка на светильник | 40 Н/м² | Площадь наветренной поверхности |
| Ветровая нагрузка на ствол опоры | Расчетная по СНиП | Зависит от высоты и диаметра |
| Суммарный изгибающий момент (Mсум) | ~ 55 кН·м | Mсум = Σ (Сила |
| Требуемая опора | ОНПГ-11 (Mпасп = 70 кН·м) | Условие: Mсум ≤ Mпасп выполнено |
Фундирование и монтаж
Надежность ОНПГ на 70% зависит от качества фундамента и монтажа. Применяются два основных типа установки:
Обязательным этапом является устройство контура заземления с сопротивлением растеканию тока не более 30 Ом (для сетей освещения) или 10 Ом (для линий связи с молниезащитой), с подключением к заземляющему болту на стволе опоры.
Защита от коррозии и срок службы
Для обеспечения заявленного срока службы (не менее 25 лет) ОНПГ проходят комплексную антикоррозионную обработку. Наиболее распространенные и эффективные системы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем граненая опора принципиально лучше цилиндрической (трубчатой)?
Граненая форма, полученная гибкой, создает эффект продольных ребер жесткости, что при той же массе металла увеличивает момент сопротивления изгибу (W) на 15-25% по сравнению с гладкой трубой. Это позволяет либо увеличить несущую способность, либо снизить материалоемкость и стоимость конструкции.
Как правильно выбрать между прямой заделкой и фланцевым соединением?
Прямая заделка дешевле и проще в изготовлении фундамента, но требует больше времени на монтаж (ожидание твердения бетона). Фланцевое соединение дороже, требует высокой точности изготовления и монтажа закладной детали, но позволяет устанавливать опору за несколько часов, что критично на объектах с жестким графиком или при ремонтных работах. Также фланцевое соединение облегчает возможную замену опоры в будущем.
Каков реальный срок службы опоры с горячим цинкованием в условиях крупного города?
При толщине цинкового покрытия 80-100 мкм и умеренно-агрессивной среде (город без прямого воздействия химических выбросов) срок первой покраски (до появления признаков «белой ржавчины») составляет 20-25 лет. После своевременной окраски общий срок службы может превысить 50 лет. В промышленных зонах или вблизи моря (соленый воздух) этот срок сокращается, и рекомендуется применение комбинированного цинк-полимерного покрытия.
Можно ли на одну опору одновременно подвешивать кабели связи и устанавливать кронштейны освещения?
Да, это стандартная практика. Однако при проектировании необходимо выполнить комплексный расчет нагрузок от всех систем, учитывая суммарный вес, парусность и разные уровни подвеса/крепления. Часто для этого используются многоярусные траверсы или комбинированные кронштейны. Необходимо также обеспечить разделение трасс силовых цепей освещения и слаботочных кабелей связи внутри ствола опоры.
Какие основные ошибки возникают при монтаже ОНПГ?
Заключение
Опоры несиловые прямостоечные граненые являются высокотехнологичным, экономичным и надежным решением для создания современной городской и транспортной инфраструктуры. Их правильный выбор, основанный на точных расчетах нагрузок, соблюдение технологий антикоррозионной защиты и монтажа напрямую определяют долговечность, безопасность и бесперебойность работы систем освещения, связи и безопасности. Постоянное развитие нормативной базы и материалов (сталей, покрытий, композитных вставок) позволяет оптимизировать характеристики ОНПГ под самые сложные технические и эстетические требования проектов.