Iluminowanie mostów podwieszonych

Transkrypt

1 BARAN Krzysztof 1 LEŚKO Marcin 2 RÓŻOWICZ Antoni 31 WACHTA Henryk 42 Iluminowanie mostów podwieszonych WSTĘP Mosty są budowlami, które spełniają ważną funkcję komunikacyjną, łącząc ze sobą dwa brzegi rzeki. Ze względu na swoje gabaryty w znacznym stopniu wpisują się w otaczający je krajobraz, bardzo często są elementem wyróżniającym się, obserwowanym ze znacznych odległości, górującym nie tylko nad powierzchnią wody, ale też nad innymi sąsiednimi budowlami. Sytuacja taka dotyczy głównie mostów podwieszanych, które bardzo często charakteryzują się dużą rozpiętością przęsła i wysokim pylonem, przez co są obiektami atrakcyjnymi wizualnie, jak most widoczny na rysunku 1a. Tak okazałe budowle często posiadają iluminację, która kreuje odpowiedni obraz nocny obiektu (rysunek 1b). Ważne jest, aby iluminacja mostu została zaprojektowana w sposób, który pozwoli wyeksponować charakterystyczne cechy konstrukcji, zaakcentować połączenie brzegów oraz podkreślić górowanie mostu nad innymi obiektami, tworząc spójny obraz nocny widoczny z dużych odległości [6, 9]. Rys. 1. Most Świętokrzyski [11]: a) widok dzienny, b) widok nocny Rozwój infrastruktury komunikacyjnej obserwowany w ostatnich latach w Polsce spowodował, że powstaje coraz więcej obiektów takich, jak drogi, czy mosty, które stanowią często ciekawe architektonicznie konstrukcje. W związku z tym wyposażane są w iluminację, jednak nie zawsze jest ona zaprojektowana w sposób prawidłowy, zgodny ze sztuką iluminacji, zdarzają się błędy w oświetlaniu poszczególnych elementów konstrukcji, co skutkuje tym, że obraz nocny obiektu jest zniekształcony. Ze względu na duże gabaryty obiektów konieczne jest stosowanie dużej ilości sprzętu oświetleniowego, jednak często zdarza się, że jest on instalowany w sposób nieprzemyślany, nieefektywny. Celem autorów jest zwrócenie uwagi na kluczowe aspekty w iluminacji mostów, wskazanie często popełnianych błędów, przeprowadzenie analizy sposobu oświetlania konkretnych elementów mostów i zaproponowanie rozwiązań pozwalających na efektywne wykorzystanie sprzętu oświetleniowego do wyeksponowania najważniejszych elementów iluminowanego obiektu. 1 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów, ul. Wincentego Pola 2, tel , kbaran@prz.edu.pl 2 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów, ul. Wincentego Pola 2, tel , mlesko@prz.edu.pl 3 Politechnika Świętokrzyska, Wydział Elektrotechniki Informatyki i Automatyki; Kielce, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, tel , rozowicz@tu.kielce.pl 4 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów, ul. Wincentego Pola 2, tel , hwachta@prz.edu.pl 1661

2 1 PRZYCZÓŁKI, PODPORY, FILARY Podpory, filary stanowią podstawowy element wspierający konstrukcję każdego mostu [1, 2, 4]. W mostach podwieszonych są zlokalizowane przeważnie wyłącznie w bocznych przęsłach mostu. Przyczółki stanowią skrajne podpory mostu, zazwyczaj duża ich część jest zakryta przez warstwy ziemi. Rys. 2. Przykład podpór mostu podwieszonego: a) przyczółek, b) filary podwójne Podpory można oświetlać na kilka sposobów, w zależności od potrzeb ich wyeksponowania oraz widoczności z głównych kierunków obserwacji. Na rysunku 2 pokazano przykładowe rozwiązania podpór mostu oraz na przykładzie przyczółka (rysunek 2a) przedstawiono możliwości jego oświetlenia, te same zasady można stosować do filarów. Podstawowym rozwiązaniem jest metoda zalewowa z wykorzystaniem oprawy umieszczonej w pewnej odległości od przyczółka na słupie (zaznaczone kolorem czarnym na rysunku 2a) lub bezpośrednio na podłożu (kolor żółty), jednak drugie rozwiązanie jest niekorzystne ze względu na narażenie sprzętu na akty wandalizmu (łatwy dostęp). Możliwe jest też zastosowanie metody punktowej, gdzie naświetlacze zostają umieszczone na ścianach podpory i skierowane w dół. c) d) Rys. 3. Propozycja oświetlania przyczółka: a) wariant 1, b) wariant 2, c) wariant 3, d) wariant 4 Wizualizację zaproponowanych wariantów oświetlenia pokazano na rysunku 3. Rysunek 3a przedstawia zastosowanie metody punktowej. Każda z widocznych ścian przyczółka jest oświetlona 1662

3 oddzielnym reflektorem, zachowana jest zasada wzmacniania głębi i spójności obrazu [9]. Na rysunku 3b pokazano zastosowanie metody zalewowej, oprawy umieszczone na słupie oświetlają dwie ściany przyczółka, podobny efekt daje oświetlenie z oprawy umieszczonej na podłożu (rysunek 3d). Możliwe jest też oświetlenie tylko bocznej ściany podpory w przypadku, gdy pozostałe nie są widoczne z głównego kierunku obserwacji, jednak nie jest wtedy spełniona zasada spójności obrazu. Najkorzystniejszym rozwiązaniem ze względu na akcenty świetlne podkreślające kształt podpory jest wariant 1. 2 POMOST, DŹWIGAR GŁÓWNY Dźwigar główny jest elementem służącym do przeprowadzenia po nim trasy komunikacyjnej, jego zadaniem jest przeniesienie obciążeń na podpory, zarówno bezpośrednio oraz poprzez układ podwieszenia [1, 2, 4]. Stosowane są różne typy pomostów, m.in. z płytą pomostu wysunięta poza dźwigar główny, z widocznymi poprzecznicami, bądź płytą pomostu umiejscowioną równo z dźwigarem. Rys. 4. Widok dźwigara głównego: a) położonego na krawędzi pomostu, b) z wysuniętą płytą pomostu c) d) Rys. 5. Iluminacja dźwigara głównego: a), b) oświetlanie wzdłuż pomostu, c), d) oświetlanie z góry Na rysunku 4 pokazano dwa typy pomostów oraz możliwości ich oświetlania. Gdy dźwigar główny położony jest blisko krawędzi płyty pomostu i w jego bocznej części zakotwione są wanty, korzystniejsze wydaje się oświetlanie przestrzeni pomiędzy wantami wzdłuż dźwigara (rysunek 4a). 1663

4 Przy wysuniętej płycie pomostu istnieje możliwość oświetlania dźwigara głównego od góry (rysunek 4b). Rysunek 5 przedstawia wizualizację oświetlenia dźwigara głównego w dwóch wariantach. W wariancie 1 dźwigar oświetlono wzdłuż linii pomostu, lokując oprawy w przestrzeniach pomiędzy wantami (rysunek 5a i b). W wariancie 2 dźwigar został oświetlony od góry, oprawy liniowe zainstalowano na płycie pomostu i skierowano w dół (rysunek 5c i d). Rozwiązanie 1 wydaje się być bardziej efektywne, ze względu na zastosowanie naświetlaczy o wąskim rozsyle światłości i minimalizację liczby opraw. W wariancie 2 w celu uzyskania podobnych efektów konieczne jest albo zwiększenie liczby zastosowanych opraw, lub wykorzystanie naświetlaczy o szerszym kącie rozsyłu, co wiąże się z większym rozproszeniem wiązki światła, a przez to zwiększa straty. 3 PYLON Pylon jest elementem konstrukcyjnym, który wznosi się ponad pomost, pionowo lub ukośnie, a jego głównym zadaniem jest podtrzymywanie układu podwieszenia [1, 2, 4]. Jest to element charakterystyczny dla mostów podwieszonych, więc z tego względu wymaga szczególnie uważnego podejścia do zadania iluminacji. Konstrukcje pylonów mogą być bardzo zróżnicowane, pojedyncze lub podwójne maszty, w układzie A i H lub odwróconego V i Y. Stosowane są różne formy architektoniczne, proste lub złożone, słupy mogą mieć różne kształty przekroju, mogą wznosić się pionowo lub ukośnie. Mnogość konfiguracji pylonów sprawia, że każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie, jednak niezależnie od rodzaju konstrukcji zawsze pylon jest elementem, który wyróżnia dany most na tle innych i ma wpływ na wrażenia estetyczne obserwatorów, więc konieczne jest podkreślenie charakteru mostu przez odpowiednie iluminowanie pylonu. Rys. 6. Przykład pylonu o kształcie H z układem podwieszenia typu quasi-wachlarz i kierunki oświetlania Na rysunku 6 pokazano możliwości oświetlenia pylonu. Wariant 1 (zaznaczony kolorem czarnym) zakłada montaż wąskostrumieniowych reflektorów bezpośrednio na elewacjach pylonu na wysokości pomostu skierowanych pionowo w górę i w dół, przez co światło ślizga się po powierzchni pylonu, efektywnie go oświetlając, dzięki czemu można zmniejszyć moc naświetlaczy. Wariant 2 (kolor czerwony) przewiduje oświetlanie pylonu z naświetlaczy umieszczonych na słupach zlokalizowanych na płycie pomostu oraz na podłożu, przez co zwiększa się odległość od oświetlanego obiektu. 1664

5 Wymusza to zastosowanie reflektorów o szerszym kącie rozsyłu światłości, co powoduje większe straty światła i wymusza zwiększenie mocy naświetlaczy, a ponadto zwiększa ryzyko powstania olśnienia użytkowników mostu. Rys. 7. Przykłady oświetlania pylonu: a) naświetlacze montowane na elewacji, b) naświetlacze na słupach Rysunek 7a przedstawia wizualizację oświetlenia pylonu za pomocą opraw umieszczonych bezpośrednio na pylonie, a więc wykorzystując metodę punktową, natomiast rysunek 7b pokazuje oświetlanie pylonu z odległości, przy zastosowaniu metody zalewowej. Zastosowanie metody punktowej uwydatnia kształt pylonu przez akcenty świetlne, natomiast przy oświetlaniu z odległości została zachwiana zasada wzmacniania głębi, obraz nocny pylonu został spłaszczony, wobec czego należy stwierdzić, że korzystniejszy jest wariant 1. 4 UKŁAD PODWIESZENIA Układ podwieszenia jest to system ukośnych cięgien, nazywanych również wantami, umiejscowionych zwykle po obu stronach pylonu podtrzymującego przęsło mostu podwieszonego [1, 2, 4]. Stosowane są różne układy want, m.in. harfa, wachlarz, gwiazda. Z punktu widzenia iluminacji zbiór want stanowi dużą płaszczyznę, która odpowiednio oświetlona tworzy spójny obraz nocny mostu. Na rysunku 8 przedstawiono możliwe kierunki oświetlania want. Istnieją dwie poprawne możliwości, oświetlanie górnej powierzchni wanty (rysunek 8a) lub jej powierzchni bocznej (rysunek 8b). W obu przypadkach światło kierowane jest od dolnego zakotwienia wzdłuż wanty w górę z wykorzystaniem wąskostrumieniowych projektorów. Taki sposób oświetlenia sprawia, że oprawy oświetlające wanty doświetlają również górną część pylonu, co pozwala zredukować moc naświetlaczy montowanych na pylonie. Na rysunku 9a przedstawiono wizualizację oświetlenia bocznej powierzchni want zakotwionych w bocznej części płyty pomostu, a na rysunku 9b wanty oświetlone są od góry. Zazwyczaj główny kierunek obserwacji mostu jest prostopadły do trasy prowadzącej przez most, a więc ważne jest, aby jego powierzchnia boczna była dobrze widoczna. Z porównania przedstawionych wariantów wynika, że korzystniejsze jest boczne usytuowanie projektorów, dzięki czemu wanty są bardzo dobrze widoczne z głównego kierunku obserwacji, jak pokazano na rysunku 9c. 1665

6 Rys. 8. Sposób oświetlania want: a) oświetlanie powierzchnigórnej, b) oświetlanie powierzchni bocznej c) d) Rys. 9. Wizualizacja oświetlania want: a) oświetlanie powierzchni bocznej, b) oświetlanie powierzchni górnej, c) widok powierzchni bocznej want, d) oświetlanie want ze słupów 1666

7 Możliwy jest jeszcze jeden wariant oświetlenia want w przypadku, gdy wanty są zakotwione w płycie pomostu od góry i oddalone od jego krawędzi. Wtedy wanty można oświetlać ze słupów umieszczonych na krawędzi pomostu, jak pokazano na rysunku 9d. Zaletą takiego rozwiązania jest ograniczenie liczby użytych opraw ze względu na zastosowanie szerokiego rozsyłu światłości, jednak powoduje to, że dolna partia want pozostaje nieoświetlona. 5 KONCEPCJA ILUMINACJI MOSTU Przedstawione w poprzednich rozdziałach zasady oświetlania poszczególnych elementów mostów podwieszonych mogą być pomocne przy projektowaniu iluminacji tych obiektów. Zgodnie z przedstawionymi zasadami została wykonana koncepcja iluminacji mostu podwieszonego planowanego do budowy na rzece Wisłok w Rzeszowie. Wizualizację zaproponowanego sposobu oświetlenia tego obiektu przedstawiono na rysunku 10. Rys.10. Wizualizacja iluminacji mostu [8] Rys. 11. Kontrolny rozkład luminancji na iluminowanych powierzchniach mostu [8] 1667

8 Most obserwowany będzie głównie z kierunku południowego od strony miasta, toteż z tej strony oświetlone zostały wszystkie elementy mostu. Zachowana została w ten sposób zasada spójności obrazu. Widoczny jest pomost stanowiący połączenie brzegów oraz podtrzymujące go podpory oraz wanty. Wyróżniony został pylon, który stanowi najbardziej charakterystyczny element mostu. Na rysunku 11 pokazano kontrolny rozkład luminancji na oświetlonych powierzchniach mostu. WNIOSKI Iluminacja jest sztuką, która wymaga z jednej strony postępowania zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami, z drugiej strony potrzebne jest doświadczenie, które pomaga te zasady stosować w sposób świadomy. Przedstawione w niniejszej pracy koncepcje i zasady nie powinny być traktowane jako ścisłe wytyczne, jednak mogą być pomocne przy projektowaniu iluminacji obiektów takich, jak mosty, w szczególności konstrukcje podwieszane. Zastosowanie konkretnych rozwiązań zależy w dużym stopniu od specyfiki zarówno projektowanego obiektu jak również jego otoczenia, warunków lokalizacji sprzętu iluminacyjnego oraz dostępnych zasobów inwestora. Wybór odpowiedniego rozwiązania wymaga uwzględnienia wszystkich czynników mających wpływ na ostateczny kształt projektu. Podsumowując, konieczne jest indywidualne podejście do problemu i zoptymalizowanie wykorzystania sprzętu i jego rozmieszczenia tak, aby uzyskać pożądany efekt wizualny, zachowując jednocześnie rozsądne uwarunkowania ekonomiczne inwestycji oraz późniejszej eksploatacji. Streszczenie Mosty podwieszone stanowią często okazałe budowle, które pełnią nie tylko funkcję połączenia pomiędzy brzegami rzeki, ale także stanowią wyróżniający element krajobrazu. Z tego względu ważne jest, aby posiadały także spójny obraz nocny, który zapewnia właściwie zaprojektowana iluminacja. Projektowanie iluminacji jest sztuką, która wymaga znajomości zasad i doświadczenia. Zdarzają się błędy w oświetlaniu poszczególnych elementów konstrukcji, co skutkuje tym, że obraz nocny obiektu jest zniekształcony. Ze względu na duże gabaryty obiektów konieczne jest stosowanie dużej ilości sprzętu oświetleniowego, jednak często zdarza się, że jest on instalowany w sposób nieprzemyślany, nieefektywny. Celem autorów jest zwrócenie uwagi na kluczowe aspekty w iluminacji mostów, wskazanie często popełnianych błędów, przeprowadzenie analizy sposobu oświetlania konkretnych elementów mostów i zaproponowanie rozwiązań pozwalających na efektywne wykorzystanie sprzętu oświetleniowego do wyeksponowania najważniejszych elementów iluminowanego obiektu. The illumination of suspended bridges Abstract Suspended bridges are often magnificent buildings, which are not only the connection between the banks of the river, but also a distinctive part of the landscape. For this reason it is important to have a consistent picture of the night, which provides well-designed illumination. Illumination design is an art, that requires knowledge of the principles and experience. Sometimes there are errors in the lighting of the individual components, which results in that the night image of the object is distorted. Due to the large size of objects it is necessary to use a large quantity of lighting equipment, but it often happens that it is installed ineffective. The aim of this paper is to highlight the key aspects of the illumination of bridges, an indication of often errors, an analysis of how to illuminate specific elements of bridges and propose solutions for the efficient use of lighting equipment for displaying the most important elements of illuminated object. BIBLIOGRAFIA 1. Biliszczuk J., Mosty podwieszone. Projektowanie i realizacja. ARKADY, Warszawa Jarominiak A., Mosty podwieszone. OWPRz, Rzeszów Krupiński J., Projektowanie iluminacji na podstawie trójwymiarowego obiektu geometrycznego. Przegląd Elektrotechniczny, nr 4a/ Madaj A., Wołowicki W., Budowa i utrzymanie mostów. WKŁ, Warszawa PN-90/E Technika Świetlna. Terminologia. Wydawnictwa Normalizacyjne, Warszawa

9 6. Ratajczak J., Oświetlenie iluminacyjne obiektów architektonicznych, WPP, Poznań Rea M. S., The IESNA Lighting Handbook. Reference & Application. IESNA, New York Wizualizacje komputerowe, wykonane w ramach prac Koła Naukowego ELEKTROENERGETYK, działającego przy Katedrze Energoelektronikii Elektroenergetyki Politechniki Rzeszowskiej. 9. Żagan W., Iluminacja obiektów. OWPW, Warszawa Żagan W., Podstawy techniki świetlnej. OWPW, Warszawa Praca powstała z wykorzystaniem aparatury zakupionej w wyniku realizacji Programu Regionalnego Narodowa Strategia Spójności, współfinansowanego przez Unię Europejską, z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podkarpackiego na lata