Klasyfikacja drgań
Wszystkie słupy oświetleniowe, niezależnie od konstrukcji i materiału ich wykonania, są podatne na działanie sił wiatru. W określonych warunkach mogą poddać się zjawisku drgań bez względu na rodzaj surowca i solidność konstrukcji. Charakteryzując drgania jako zjawiska fizyczne, możemy podzielić je na drgania pierwszego i drugiego rzędu.
Drgania I rzędu
W pierwszym przypadku drgania wywołane są zmiennymi podmuchami wiatru i objawiają się kołysaniem się konstrukcji na szczycie. To zjawisko z różnym natężeniem występuje nie tylko na słupach oświetleniowych, ale również na innych smukłych konstrukcjach wież i kominów.
Maksymalne odchylenie na szczycie podczas kołysania jest efektem działania naporu wiatru. Odchylenie to jest zdefiniowane normie EN 40 według której projektowane i certyfikowane są słupy oświetleniowe. Znając prędkość wiatru, możemy obliczyć maksymalne odchylenia na szczycie konstrukcji słupa. Norma EN 40 przewiduje w tym przypadku również możliwość klasyfikacji sztywności konstrukcji w zależności od wartości odchylenia na szczycie. Słupy produkcji ROSA zostały przeliczone w tym kryterium i spełniają zawsze jedną z 3 klas odchylenia. Obliczenia zostały zweryfikowane przez jednostkę notyfikowaną udzielająca certyfikatu.
Drgania II rzędu
W drugim przypadku drgania nie są zjawiskiem opisanym w normie, według której projektujemy, produkujemy i certyfikujemy słupy. Drgania II rzędu występują bardzo rzadko i są wyjątkowo trudne do przewidzenia.
Zjawisko to jest szeroko opisane w literaturze technicznej i dotyczy wszystkich wysokich konstrukcji o charakterze smukłym, takich jak maszty czy słupy oświetleniowe, niezależnie od materiału ich wykonania (aluminium, stal itp.). Jest to proces fizyczny pozostający poza kontrolą producenta i powszechnie wyłączany z zakresu odpowiedzialności przez wiodących producentów tego typu konstrukcji. Drgania te są niebezpieczne dla konstrukcji, ponieważ wiatr synchronizuje się z naturalną częstotliwością drgań słupa. Paradoksalne dla tego przypadku drgań jest fakt, że zjawisko to występuje nie przy dużym, lecz przy niewielkim wietrze, ale działającym w sposób ciągły. Wiatr o niewielkiej prędkości przemieszcza się wokół słupa, powodując wiry wprawiające słup w oscylacyjne ruchy prostopadłe do kierunku działania wiatru z częstotliwością kilkanaście razy na sekundę. W efekcie w krótkim czasie może dojść do granicy wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji.
Kształt słupa
Kształt i geometria słupa oświetleniowego wpływają na jego podatność na drgania i szybkość ich zanikania. Słupy oświetleniowe o słabych właściwościach tłumiących będą utrzymywać wibracje przez dłuższy czas niż inne. Na przykład, wyższe i smuklejsze słupy mają tendencję do łatwiejszego wpadania w wibracje (drugiego rzędu) i wolniejszego ich zanikania.
Geografia
Przełęcze górskie, otwarte tereny czy nawet proste drogi z wysoką zabudową po bokach mogą tworzyć efekt tunelu aerodynamicznego, który może prowadzić do silnych, długotrwałych podmuchów wiatru lub przeciwnie – do utrzymywania się niewielkich wiatrów o stałym nasileniu, sprzyjających powstawaniu drgań drugiego rzędu.
Obciążenie słupa osprzętem
Wysokie słupy, na których nie zamontowano opraw oświetleniowych lub zamontowano bardzo lekkie oprawy, są szczególnie narażone na drgania drugiego rzędu.
Czy drgania słupów oświetleniowych są szkodliwe?
Drgania I rzędu
Nie stanowią niebezpieczeństwa dla konstrukcji słupa. Widoczne kołysanie słupa w tym typie drgań jest weryfikowane obliczeniem statycznym według normy. Zwykle powstaje w wyniku okresowych podmuchów wiatru.
Drgania II rzędu
Drgania te mogą zagrażać bezpieczeństwu konstrukcji, dlatego ważne jest uwzględnienie możliwości ich eliminacji. Można to zrobić na dwa sposoby, które pozwalają zmniejszyć ryzyko uszkodzeń.
Sposoby eliminacji drgań II rzędu
Po pierwsze, na etapie projektu możemy przeanalizować miejsca instalacji słupów i ocenić czy jest jakiekolwiek niebezpieczeństwo powstawania drgań tego typu, co powinno determinować możliwość zastosowania sztywniejszych słupów lub zastosowania wysięgników, które mogą przyczynić się do eliminacji tego zjawiska.
Jeśli zjawisko już powstało, możemy eliminować je stosując tłumiki drgań. Na rynku amerykańskim popularnym rozwiązaniem eliminacji drgań jest stosowanie tłumika łańcuchowego.
Wsparcie techniczne
W przypadku stwierdzenia drgań II rzędu, prosimy o kontakt z naszym Działem Technicznym – dane znajdują się w zakładce "Kontakt" na stronie internetowej.