Comment concevoir la structure et l’apparence d’un poteau d’éclairage public ?

Lepoteau d'éclairage publicdoit maintenir le luminaire fermement en place sous son propre poids et sous les charges du vent, résister à des années d'intempéries et aux vibrations induites par les véhicules, et se fondre dans le paysage routier. En cas de défaillance de la résistance, de la protection contre la corrosion ou de la mise à la terre, le résultat peut aller d'un éclairage dégradé à un risque pour la sécurité des personnes. En prenant comme exemple le poteau conique à brides - le type le plus utilisé -, cette section examine tour à tour quatre éléments essentiels : la porte de maintenance, le traitement anti-corrosion, la solidité à la base et la mise à la terre de protection ; il définit ensuite les quatre exigences en matière de conception d'apparence.

 

Porte de maintenance de la conception du lampadaire solaire

La porte de maintenance est l'ouverture d'accès de maintenance d'un poteau d'éclairage en acier. À l’intérieur de la porte se trouve généralement une plaque de montage électrique dont la fonction principale est de connecter le luminaire et le câble. Les fusibles et les borniers sont normalement montés sur cette plaque. La façon dont la porte s'ouvre est très importante et les conceptions diffèrent d'un fabricant à l'autre. D'une part, l'entretien doit être pratique ; par contre, il faut empêcher le vol - d'où l'utilisation d'une clé de porte spécialement conçue.

 

Le tableau 1 répertorie les dimensions des portes de maintenance correspondant aux hauteurs des poteaux communs. Pour les dimensions représentées par A, B et C dans le tableau 1, veuillez vous référer à la figure ci-dessous. A est la hauteur du bord inférieur de la porte de maintenance au-dessus du sol ; il doit être réglé pour le confort et la commodité du travailleur et doit être de préférence compris entre 500 et 600 mm. C est la largeur de la porte de maintenance ; elle doit permettre un remplacement pratique du ballast et du fusible et n'est généralement pas inférieure à 100 mm. B, la hauteur de la porte de maintenance, dépend du fait que le poteau porte un luminaire à simple-arc ou à double-arc et du diamètre du poteau à l'emplacement de la porte ; elle est généralement de 200 à 1 000 mm.

 

 

Si la porte de maintenance est trop grande -, c'est-à-dire si les valeurs de B et C sont trop grandes -, la résistance du poteau en acier sera directement affectée ; s'il est trop petit, le travail du travailleur sera gêné. Lorsque les valeurs de B et C sont trop élevées, des mesures de renforcement appropriées doivent être prises pour garantir que la résistance du poteau est suffisante pour assurer la sécurité. Une disposition à double porte intérieure-et-extérieure-peut également être adoptée.

Traitement anti-corrosion des poteaux lumineux en acier

En raison de la nature même de l'acier, la protection contre la corrosion est une préoccupation majeure pour les poteaux d'éclairage en acier, tant pendant le stockage que pendant l'entretien. La corrosion d'un poteau en acier est causée par l'action chimique ou électrochimique du milieu environnant. Selon le milieu impliqué, elle est classée en corrosion atmosphérique, corrosion par l'eau de mer, corrosion bactérienne, etc. La corrosion atmosphérique est de loin la plus courante, car un poteau en acier est en contact avec l'atmosphère pendant l'usinage, le transport, le stockage et l'entretien, de sorte que les conditions de corrosion atmosphérique sont présentes à tout moment.

 

1.Facteurs provoquant la corrosion des poteaux en acier.

Les principaux facteurs qui provoquent la rouille et la corrosion d’un poteau en acier sont les suivants :

 

1.1Humidité relative de l'atmosphère.

À une température donnée, le rapport entre la teneur en vapeur d’eau de l’air et sa teneur en vapeur d’eau saturée est appelé humidité relative. En dessous d'une certaine humidité relative, le taux de rouille et de corrosion d'un poteau en acier est très faible, alors qu'au-dessus de cette humidité relative, le taux de rouille augmente fortement ; cette valeur d'humidité relative est appelée humidité critique. L'humidité critique de l'acier est d'environ 75 %. L'humidité relative atmosphérique a la plus grande influence sur la corrosion des métaux : une fois que l'humidité atmosphérique dépasse l'humidité critique, un film d'eau ou de gouttelettes d'eau se forme sur la surface de l'acier, et si des impuretés nocives présentes dans l'air se dissolvent dans ce film ou ces gouttelettes, un électrolyte se forme et la corrosion est accélérée.

 

1.2 Température et humidité de l'air.

La température atmosphérique et l’humidité affectent ensemble la rouille. Le taux de rouille dépend de la teneur en vapeur d’eau de l’air et augmente à mesure que la température de l’air augmente. Cela est particulièrement vrai dans les environnements humides, où plus la température est élevée, plus la rouille - est rapide et d'autant plus au-dessus de l'humidité critique. De plus, s’il y a une différence de température entre l’atmosphère et l’acier, de la condensation se forme sur la surface la plus froide du poteau et provoque également de la rouille.

 

1.3 Gaz corrosifs.

Parmi les gaz corrosifs présents dans l’air pollué, le dioxyde de soufre est celui qui a le plus grand effet sur la rouille des poteaux en acier. L'oxygène présent dans l'atmosphère agit de la manière la plus persistante sur la rouille des poteaux en acier et exerce son effet à tout moment.

 

1.4 Autres facteurs.

L'atmosphère contient de grandes quantités de poussière - fumée, cendres de charbon, chlorures, acides, alcalis, sels, etc. . - parmi lesquels les chlorures ont le plus grand effet.

 

 

2. Traitement anti-corrosion.

Pour éviter que la rouille et la corrosion ne réduisent la résistance structurelle d'un poteau et ne créent un risque pour la sécurité, un traitement anti-corrosion doit être appliqué aux poteaux en acier. Les méthodes anti-corrosion sont des mesures préventives visant les causes de la corrosion. La prévention de la rouille signifie éviter ou ralentir les effets de l’humidité, des températures élevées, de l’oxydation, des chlorures et d’autres facteurs. Les méthodes couramment utilisées actuellement sont les suivantes :

 

2.1 Galvanisation à chaud-par immersion.

Le processus et la méthode d'immersion de pièces en acier ou en fonte-prétraitées-dans du zinc fondu de sorte qu'un revêtement de zinc et/ou d'alliage zinc-fer se forme sur leur surface. L'épaisseur du revêtement de zinc doit atteindre 65 à 90 μm. Le revêtement de zinc des pièces galvanisées doit être uniforme et lisse, exempt de bavures, de coulures et de grumeaux excessifs ; le revêtement doit être fermement lié au substrat du poteau en acier et, après un test au marteau, le revêtement ne doit pas se décoller ni former de cloques.

 

2.2 Revêtement en poudre.

Le revêtement en poudre est appliqué après-galvanisation à chaud. La poudre doit être une poudre de qualité extérieure- ; le revêtement doit être exempt de pelage et de fissures, et aucun pelage ou fissure ne peut se produire lorsque la force d'adhérence entre le revêtement et le substrat est testée. Le revêtement en poudre améliore encore la résistance à la corrosion du poteau en acier et rehausse grandement son aspect décoratif, avec un large choix de couleurs ; son inconvénient est son coût relativement élevé.

 

 

Calcul de la résistance à la base d'un poteau lumineux en acier

 

Un poteau d'éclairage est soumis à deux formes de chargement.

L'un est son propre-poids. Pour un poteau à arc unique-, le poids propre- provient du poids du bras de lampe et de la tête du luminaire, ce qui produit un moment de flexion dans le plan du bras de lampe. Pour un poteau à double-arc, la situation varie en fonction de la longueur des deux bras : après que les moments de flexion produits par les poids des bras et des têtes de luminaire des arcs longs et courts s'équilibrent partiellement, la différence entre eux, agissant dans le plan des bras, constitue le moment de poids propre-.

 

Pour un poteau à double-arc avec des arcs de longueur égale, les moments s'équilibrent si les luminaires et leurs composants électriques associés dans ce plan sont identiques ; s'ils ne sont pas identiques, un moment de flexion est produit dans le plan des bras par la différence de poids des luminaires et de leurs composants électriques.

 

Outre le poids propre-, l'autre charge exercée sur le poteau provient du vent. La résistance du poteau doit satisfaire aux critères suivants :

• Lorsque la direction du vent est parallèle au plan du bras de la lampe, les moments de flexion maximaux produits par les-zones exposées au vent de la tête du luminaire et du poteau au niveau des-sections au niveau de la connexion entre le support-et-le poteau, au niveau de la porte de maintenance et au niveau du sol doivent être inférieurs à la valeur admissible ;
• Lorsque la direction du vent est perpendiculaire au plan du bras de la lampe, en plus du moment de flexion produit par la zone exposée au vent de l'arbre lui-même, la charge de vent sur la tête du luminaire et le bras de la lampe d'un poteau à arc unique produit également un moment de flexion et un couple dans le plan du poteau ; tous ces moments doivent être inférieurs à la valeur admissible.

 

La charge de vent dépend de l'emplacement, de la région et de l'altitude du pôle calculé, c'est-à-dire :

p0=Rv2/16

p0 est affecté par les différents coefficients substitués dans le calcul, tels que les dimensions du pôle, la forme de la section transversale du pôle-et la période fondamentale d'une forme d'onde d'oscillation.

 

La pression du vent uniformément répartie sur le poteau est calculée par :

p1=p0dˉ H

 

Dans les deux équations ci-dessus : p 0 est la pression du vent pour 1 m² de poteau (Pa) ; K est le coefficient aérodynamique, qui selon la norme est K=0.7 pour les éléments circulaires (il est recommandé de prendre K=1.0 pour les sections hexagonales et octogonales régulières) ; v est la vitesse du vent, généralement v=25 m⋅s−1, H est la hauteur du pôle (m) ; et dˉ est le diamètre moyen du poteau (m), où

dˉ=(d1+d2)/2

Ici, d1 est le diamètre supérieur du poteau (m) et d2 est le diamètre de base du poteau (m). La conicité d'un poteau est généralement de 1/90, 1/100 ou 1/110, ou n'est pas-uniforme.

 

L'épaisseur de paroi des poteaux d'éclairage en acier de 12 m de haut et moins est de 4 mm. Lorsque l'épaisseur de paroi est de 3,0 mm, le mât est susceptible de vibrer sous l'action du vent et du passage des poids lourds, ce qui desserre ses liaisons boulonnées et affecte le luminaire.

 

Mise à la terre de protection des poteaux d'éclairage en acier

Les poteaux d'éclairage en acier, les boîtiers de commande et les installations similaires contiennent des équipements électriques à l'intérieur et peuvent être touchés à tout moment par une personne debout au sol. Une fois l'isolation défaillante et le corps du pôle devenu sous tension, la tension de contact est appliquée directement au corps humain, avec de graves conséquences. Par conséquent, toute enceinte métallique contenant un équipement électrique et pouvant être touchée par une personne debout au sol doit être connectée de manière fiable à un conducteur de protection - qui est mis à la terre ou connecté au neutre.

 

Les systèmes de distribution basse-tension sont classés selon leur disposition de mise à la terre en trois types - TN, TT et IT - et le système TN est divisé en trois types en fonction de la manière dont le conducteur neutre (N) et le conducteur de protection (PE) sont combinés :

• Système TN-S : les conducteurs N et PE sont maintenus séparés sur toute la longueur de la source. Le conducteur PE ne transporte normalement pas de courant de fonctionnement, la sécurité est donc la meilleure.
• Système TN-C : les conducteurs N et PE sont regroupés en un seul conducteur PEN, ce qui permet d'économiser un conducteur. Cependant, le conducteur PEN transporte normalement un courant de fonctionnement et, en cas de rupture, le boîtier de l'équipement est porté à la tension de phase via le circuit de charge, la marge de sécurité est donc faible.
• Système TN-C-S : la section avant utilise un conducteur PEN, qui est divisé en conducteurs N et PE séparés à l'extrémité entrante du boîtier de commande et ne doit pas être recombiné par la suite. Cette méthode allie sécurité et économie de câblage et constitue la pratique la plus largement utilisée dans les projets d’éclairage routier.

 

Dans le système TN-C, étant donné que les conducteurs N et PE sont combinés, l'exigence suivante doit également être respectée : pour les équipements électriques basse-tension avec neutre directement mis à la terre, afin d'assurer la déconnexion automatique de la section défectueuse, le courant de court-circuit doit être au moins 4 fois le courant nominal de l'élément fusible au point le plus proche, ou au moins 1,5 fois le courant instantané (ou court-temporisation-courant de fonctionnement de l'interrupteur automatique.

 

La pratique actuelle est la suivante : un acier rond galvanisé à chaud de φ10 mm-est posé le long de toute la ligne le long du câble enterré et enterré directement dans le sol (Figure 6.3.9) ; le conducteur PEN est connecté au réseau de mise à la terre du transformateur et est connecté de manière fiable en deux points à tous les boîtiers de commande, poteaux d'éclairage en acier, bases d'éclairage en métal et pièces similaires le long de la ligne ; une prise de terre distincte est installée à la tête de ligne, à l'extrémité éloignée et à chaque point de dérivation de la ligne ainsi qu'à un pôle sur trois ; la résistance d'une prise de terre individuelle ne doit pas dépasser 10 Ω et celle de l'ensemble du réseau de terre ne doit pas dépasser 4 Ω ; lorsque ces limites sont dépassées, un agent réducteur de résistance à action prolongée - peut être utilisé, mais les substances corrosives telles que le sel commun sont interdites - elles réduisent la résistance à court terme mais corrodent le corps de mise à la terre à long terme.

 

La mise à la terre constitue la dernière ligne de défense et ne peut remplacer l’isolation. À l'intérieur de la porte de maintenance, les câbles doivent être connectés au moyen d'une boîte de jonction avec un boîtier en plastique ou un support de borne de type broche- ; le niveau d'isolation des conducteurs, ballasts et autres composants doit être augmenté, les fabricants doivent être strictement sélectionnés et les tests strictement effectués, et une « norme de qualité d'exécution de l'installation » doit être mise en œuvre. Ce n'est qu'en appliquant des mesures de prévention des fuites-tout au long du processus de sélection des matériaux, de construction, d'acceptation, d'exploitation et de maintenance, et en appliquant correctement le système à trois-fils ou à cinq-fils, que la sécurité des poteaux d'éclairage en acier peut enfin être assurée.

 

 

Conception de l'apparence des poteaux lumineux en acier

La fonction fondamentale d'un lampadaire est de maintenir le luminaire dans la bonne position et de fournir un support. Parallèlement, le mât a également un rôle décoratif. Pour les usagers de la route - piétons, cyclistes et automobilistes -, la forme du mât dans leur champ de vision ne peut être ignorée : les gens peuvent ne pas remarquer le luminaire situé au sommet du mât, car il est beaucoup plus petit que le mât, mais le mât lui-même frappe l'œil directement dans le sens du déplacement horizontal. Ainsi, avec le développement économique et l’augmentation des normes esthétiques, l’apparence des lampadaires fait l’objet d’une attention croissante.

 

La conception de l’apparence des lampadaires découle du souci du paysage routier. Il doit être subordonné à la conception du paysage de la route dans son ensemble et doit en même temps satisfaire en premier lieu aux exigences d'éclairage et aux considérations de sécurité. Les aspects suivants doivent donc être pris en compte lors de la conception esthétique d’un lampadaire.

 

1. Exigences de sécurité

La sécurité est l’exigence fondamentale qu’un concepteur doit prendre en compte en premier à tout moment. La sécurité d'un lampadaire est assurée par plusieurs aspects, tels que la qualité de l'acier du poteau et le traitement anti-corrosion ; les aspects liés à la conception de l'apparence sont le calcul de la charge et la garantie de la résistance. Parfois, un poteau de forme complexe est en effet très attrayant, mais plus la structure est complexe, plus le calcul de la résistance est complexe et plus il est difficile d'assurer la sécurité ; une vérification rigoureuse est donc essentielle dans le choix de ces pôles.

 

2. Exigences d'éclairage

Les exigences en matière d'éclairage sont une autre exigence fondamentale de la conception de l'apparence des poteaux. Comme il ressort clairement du contenu du chapitre 7, un concepteur effectue un travail complexe pour sélectionner les luminaires et les sources lumineuses appropriés et pour déterminer la position de chaque lampadaire -, y compris sa hauteur, son espacement, la longueur du support et son angle d'inclinaison - et tous ces paramètres sont régis par le poteau.

 

Pour garantir la qualité de l'éclairage dans un projet spécifique d'éclairage routier, une fois déterminés les paramètres de montage des luminaires, la conception du mât doit répondre aux exigences de ces paramètres : quelle que soit l'apparence du mât, la hauteur du point de fixation du luminaire ne doit pas changer, la longueur horizontale du bras de lampe ne doit pas changer et l'angle d'inclinaison du bras de lampe ne doit pas non plus changer (sauf lorsque le luminaire lui-même permet de régler son angle de montage). Dans le cas contraire, la qualité de l’éclairage s’écartera plus ou moins du résultat de conception escompté.

 

Un autre aspect des exigences en matière d'éclairage est que l'installation et la maintenance doivent être pratiques ; de ce point de vue, l'apparence du poteau ne doit pas être trop-complexe.

 

 

3. Exigences esthétiques

Les exigences esthétiques sont le point de départ de la conception de l’apparence des poteaux. L'apparence d'un poteau ne peut pas être jugée isolément mais doit être évaluée de manière globale en tenant compte de tous les facteurs associés. À plus petite échelle, ces facteurs incluent le style du luminaire, la forme en coupe transversale de la route, si le revêtement est en asphalte ou en béton de ciment, la plantation en bordure de route, le style de sculpture en bordure de route, ainsi que la classe et la nature de la route ; à plus grande échelle, ils incluent l'environnement bâti ou naturel des deux côtés de la route, la fonction du quartier, l'histoire du quartier et les goûts esthétiques des habitants de la ville concernée.

 

L'attrait visuel de l'apparence d'un poteau en acier provient principalement de la combinaison et de la variation des lignes de ses parties structurelles, et en particulier des changements dans la forme du bras de lampe et de l'ajout de lignes décoratives ; dans des conceptions plus élaborées, le bras de la lampe est façonné en différents profils, et même le mât principal est coiffé avec lui.

 

L'attrait visuel vient également du traitement de surface du poteau. Avec le développement de la technologie de revêtement en poudre, de plus en plus de poteaux ont reçu des couches de couleur dans une large gamme de nuances, abandonnant le gris monotone des poteaux galvanisés du passé et ajoutant davantage d'éléments de beauté.

 

4. Exigences en matière de coûts

L’introduction de différents types de bâtons a en effet enrichi la scène visuelle, mais la beauté a un prix. Chaque forme différente augmente la difficulté de l'usinage, et certaines nécessitent même le développement de moules spéciaux ; pour assurer la solidité, les poteaux complexes doivent être renforcés, ce qui augmente la quantité d'acier utilisée ; de plus, le revêtement en poudre est largement appliqué, etc. Tout cela augmente considérablement le coût de fabrication du poteau.

 

Il existe également un coût caché qui est facilement négligé : certaines conceptions de poteaux très individuelles ne parviennent pas à obtenir l'embellissement souhaité et deviennent au contraire une forme de pollution visuelle, affectant la route et même l'image de la ville - et ce coût est beaucoup trop élevé.

 

 

Conclusion

A poteau d'éclairage publicn'est peut-être qu'un élément de support, mais c'est là que se rencontrent la sécurité, la fonction et l'esthétique : la porte de maintenance, la protection contre la corrosion, la résistance du socle et la mise à la terre déterminent si elle est sûre et durable, tandis que son apparence détermine si elle s'harmonise avec l'environnement routier. Les deux sont une question de priorité et non d'opposition - la sécurité et la qualité de l'éclairage sont des préalables non négociables-, et l'esthétique ne peut que suivre.