Cột hình bát giác: Thiết kế, Lợi ích, Thông số kỹ thuật và Mẹo Mua sắm

Khi một kỹ sư thành phố mở bản vẽ tiêu chuẩn cho một nút giao thông có đèn tín hiệu mới, sơ đồ cột thường chỉ rõ cột thép hình bát giác mạ kẽm nhúng nóng. Ví dụ, tài liệu thiết kế đường phố của Thành phố New York mô tả một cột hình bát giác mạ kẽm nhúng nóng có đế biến áp góc tròn và cánh tay thép mạ kẽm là cấu hình tiêu chuẩn cho đường bộ. Đặc điểm kỹ thuật đó không phải là mỹ phẩm. Mặt cắt ngang hình bát giác là một giải pháp kỹ thuật có chủ ý đối với tải trọng gió, độ linh hoạt khi lắp đặt và độ bền trường, đó là lý do tại sao hầu hết các cột đèn đường và cột tín hiệu giao thông đều có chung cấu hình này.

Một cực hình bát giác là gì?

Cột hình bát giác là một cột thép rỗng có tám mặt phẳng. Nó thuôn nhọn từ phần đế rộng hơn đến phần trên hẹp hơn, đặt vật liệu ở nơi có ứng suất uốn cao nhất trong khi vẫn giữ cho phần trên đủ nhẹ để nâng và lắp dựng. Tám mặt được tạo ra bằng cách ép một tấm thép phẳng thành một phần kín hình bát giác và hàn đường nối dọc trong một hoạt động liên tục.

Việc lựa chọn tám mặt thay vì bốn hoặc mười hai mặt sẽ mang lại sự cân bằng. Cột vuông dễ chế tạo nhưng bắt được nhiều gió hơn và có ít khoảng trống hơn cho giá đỡ. Cột tròn phân bổ tải trọng gió đều nhưng gây khó khăn cho việc lắp cánh tay, giá đỡ và cửa kiểm tra nếu không cắt vào bề mặt cong. Cấu hình hình bát giác nằm ở giữa: nó hoạt động gần như một phần tròn dưới tải trọng gió, nhưng các mặt phẳng của nó mang lại cho người lắp đặt các điểm lắp đặt ổn định, sạch sẽ cho giá đỡ, đầu tín hiệu, camera và biển báo.

Lợi ích chính của mặt cắt hình bát giác

Lợi ích của cột hình bát giác là về mặt cấu trúc và thực tế, đồng thời chúng ảnh hưởng đến thời gian lắp đặt, chi phí vòng đời và khả năng bảo trì lâu dài.

• Chống gió tốt hơn. Với tám mặt, cột chuyển hướng luồng không khí trơn tru hơn so với tiết diện hình vuông, giảm hệ số cản và cho phép cột nhẹ hơn cho cùng một vùng gió.
• Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao hơn. Hình bát giác chống uốn cong theo mọi hướng mà không có độ dày thành nặng như các mặt cắt hình vuông có cạnh phẳng.
• Gắn giá đỡ sạch sẽ. Các mặt phẳng cho phép các giá đỡ được hàn hoặc kẹp nằm sát vào trục, giảm sự tập trung ứng suất và điều chỉnh hiện trường dễ dàng hơn.
• Truy cập nội thất đơn giản. Một lỗ cầm tay và tấm che có thể được lắp vào cột, giúp kỹ thuật viên tiếp cận hệ thống dây điện và kết nối mà không cần tháo nó ra.
• Độ côn có thể dự đoán được. Tốc độ côn đồng đều giúp dễ dàng tính toán kích thước tâm, chiều cao giá đỡ và tấm đế trong quá trình thiết kế.

Thông số kỹ thuật và dung sai điển hình

Các tài liệu mua sắm cột bát giác thường nêu rõ chiều cao, độ côn, độ dày thành, mặt bích đế và độ dày mạ kẽm. Bảng dưới đây tóm tắt các phạm vi phổ biến cho các ứng dụng chiếu sáng đường và tín hiệu giao thông.

Những giá trị này là điểm khởi đầu, không phải là yêu cầu chung. Cột mang cánh tay tín hiệu dài ở vùng có gió lớn có thể cần thành nặng hơn, thêm chất làm cứng ở chân đế hoặc mặt bích lớn hơn để đáp ứng quy định gió địa phương.

Vật liệu và hoàn thiện: Điều gì giúp cột luôn hoạt động

Loại thép, chất lượng hàn và độ hoàn thiện bề mặt quyết định thời gian sử dụng của cột hình bát giác. Hầu hết các cột được chế tạo từ thép kết cấu như ASTM A572 Cấp 50 hoặc S275JR, với các mối hàn dọc liên tục được mài nhẵn trước khi mạ. Mạ kẽm nhúng nóng theo tiêu chuẩn ASTM A123 là biện pháp chống ăn mòn mặc định vì lớp mạ kẽm chịu được các vết trầy xước và mài mòn xảy ra trong quá trình xử lý và lắp đặt.

Đối với các dự án trực quan, một lớp sơn bột polyester được phủ lên bề mặt mạ kẽm, giúp cột có màu đồng nhất trong khi lớp kẽm bên dưới tiếp tục bảo vệ thép nếu lớp sơn bị trầy xước. Dọc theo bờ biển hoặc trong các khu công nghiệp, việc chỉ định lớp phủ kẽm dày hơn, lên tới 115 µm, giúp giảm nguy cơ ăn mòn sớm. Nắp lỗ tay, bu lông neo và mối hàn giá đỡ là những điểm đầu tiên bị hỏng khi lớp hoàn thiện được chỉ định không chính xác. Bài viết của chúng tôi về cách các cột đèn tín hiệu chống rỉ sét và tác hại của tia cực tím khi sử dụng ngoài trời lâu dài sẽ đề cập sâu hơn về vấn đề này.

Yêu cầu lắp đặt và nền tảng

Một cột hình bát giác chỉ đáng tin cậy như nền tảng của nó. Trong các dự án đường bộ, cột thường được gắn trên nền bê tông cốt thép bằng cách sử dụng tấm đế và bu lông neo đúc vào bê tông. Vòng tròn bu lông phải khớp với các lỗ của tấm đế trong phạm vi dung sai chặt chẽ; một sự không phù hợp được phát hiện tại hiện trường sẽ rất tốn kém để sửa chữa.

Thiết kế nền móng phụ thuộc vào chiều cao hiệu dụng của cột, diện tích dự kiến ​​của thiết bị kèm theo, loại đất và tải trọng gió và băng cục bộ. Thực hành phổ biến bao gồm:

• Hình chiếu của bu lông neo giữ cao hơn lớp bê tông thành phẩm 75–150 mm để san bằng đai ốc và vữa.
• Hai lớp gia cố xung quanh lồng bu lông neo để ngăn bê tông bị vỡ dưới tải trọng mô men.
• Lớp vữa dày 20–40 mm giữa tấm đế và bề mặt san phẳng bê tông.
• Cách ly điện môi hoặc lớp phủ đế để ngăn chặn sự ăn mòn điện giữa đế thép và bê tông.

Ở khu vực thành thị, đế ly khai hoặc đế trượt có thể được chỉ định để tác động ở tốc độ thấp sẽ cắt sạch cột và giảm nguy cơ chấn thương. Đối với các cột mang đầu tín hiệu và camera, hệ thống dây điện thường đi qua lỗ để tay phía trên cửa ra vào thay vì qua chân đế, giữ cho các đầu cuối có thể tiếp cận được mà không khiến công nhân tiếp xúc trực tiếp với giao thông.

Cân nhắc mua sắm: Những điều cần kiểm tra trước khi đặt hàng

Mua cột hình bát giác là một nhiệm vụ kỹ thuật đơn giản khi thông số kỹ thuật đã hoàn tất nhưng lỗi mua sắm là phổ biến. Những điểm dưới đây luôn phân biệt các đơn hàng tốt với những đơn hàng đắt tiền.

1. Xác nhận vòng tròn bu lông. Vòng tròn bu lông mặt bích đế và đường kính bu lông neo phải phù hợp với thiết kế móng. Đừng cho rằng tiêu chuẩn từ dự án này sẽ được chuyển sang dự án tiếp theo.
2. Kiểm tra độ dày mạ kẽm. Yêu cầu báo cáo trọng lượng lớp phủ. Lớp mạ kẽm mỏng sẽ sớm bị hỏng dọc theo con đường ven biển.
3. Kiểm tra đường hàn. Đường nối dọc phải xuyên thấu hoàn toàn, được mài mịn và không có độ xốp sau khi mạ.
4. Kiểm tra độ côn và chiều rộng phẳng. Đo chúng ở phần đế và phần trên. Tốc độ côn không đổi cho biết thiết lập phanh nhấn nhất quán; độ côn không đều là dấu hiệu bịa đặt.
5. Xác nhận hệ thống hoàn thiện. Nếu cần lớp hoàn thiện có màu, thông số kỹ thuật phải mô tả toàn bộ hệ thống sơn bột và độ dày màng, không chỉ số màu RAL.

Cột hình bát giác vẫn là vật dụng chính của hệ thống chiếu sáng đường bộ và cơ sở hạ tầng nút giao thông vì hình dạng hình học giải quyết được nhiều vấn đề hơn mức nó tạo ra. Mặt cắt ngang mang lại tỷ lệ cường độ trên trọng lượng thuận lợi, trạng thái gió có thể dự đoán được, các mặt lắp đặt dễ tiếp cận và tuổi thọ lâu dài khi thép, lớp mạ và nền móng được xác định chính xác. Đối với các kỹ sư dự án, nhóm mua sắm và người lắp đặt, việc chú ý đến kích thước vòng tròn bu lông, độ dày mạ, chất lượng mối hàn và độ côn nhất quán sẽ mang lại kết quả đáng tin cậy hơn so với việc theo đuổi một đơn giá thấp hơn.