Je možné použít železobetonový základ jako uzemnění ochrany před bleskem?

Moderní budovy mají zpravidla železobetonové konstrukce a stojí na železobetonových základech. Tato okolnost značně zjednodušuje vytváření uzemňovacích systémů. Současné regulační dokumenty doporučují používat primárně přirozené zemnící vodiče.

Pokud jde o uzemnění elektrického zařízení, GOST 12.1.030-81 „Elektrická bezpečnost. Ochranné uzemnění. Nulování.“ Ve vztahu k systémům ochrany před bleskem se vyvinula mnohem složitější situace, protože v nich musí uzemnění projít velkým elektrickým nábojem během krátké doby.

Vlastnosti uzemnění pro systémy ochrany před bleskem

Hlavním dokumentem upravujícím projektování ochrany před bleskem je SO 153-34.21.122-2003 „Pokyny pro ochranu budov, staveb a průmyslových komunikací před bleskem“. Tento regulační dokument se však otázkami použití železobetonového základu jako přirozeného uzemňovacího zařízení zabývá velmi stručně. Bod 3.2.3.3 uvádí, že kování musí splňovat požadavky bodu 3.2.2.5, tzn. zajistit elektrickou kontinuitu spojení mezi prvky. U předpjatého betonu je navíc nutné vyhodnotit vliv protékajícího elektrického proudu na možné mechanické účinky. Další faktory (třída betonu, vlastnosti zeminy, ochranný nátěr železobetonových konstrukcí) nejsou v pokynech zohledněny, i když jsou důležité pro posouzení možnosti použití základu jako uzemnění. V praxi je proto nutné odkázat na dokument RD 34.21.122-87 „Pokyny pro instalaci ochrany budov a staveb před bleskem“.

Podle RD 34.21.122-87, odstavec 1.8, se doporučuje použít přírodní uzemňovací vodiče, s výjimkou případů, kdy jsou kovové prvky základu potaženy epoxidem nebo polymerem, aby se chránily před agresivními půdami. Je také zakázáno používat základ pro uzemnění systému ochrany před bleskem, pokud je vlhkost půdy nižší než 3%. Odstavec 1.8 Pokynů vyžaduje průběžné elektrické spojení mezi železobetonovým základem a svodem přes výztuž a spojení výztuže s vloženými částmi musí být provedeno svařováním.

Moderní přístup k uzemnění pro systémy ochrany před bleskem zahrnuje standardizaci nikoli hodnoty odporu šíření, ale standardních zemnících struktur. RD 34.21.122-87 považuje železobetonový základ za jednu z těchto standardních konstrukcí. Podle čl. 2.2 Pokynů je uvedeno, že jako přirozené uzemnění pro ochranu před bleskem jsou vhodné železobetonové základy libovolného tvaru, které mají stykovou plochu se zemí minimálně 10 metrů čtverečních. m. Dalším důležitým omezením je, že základ by neměl být zničen úderem blesku.

Současně, agresivní půdy jsou ve většině případů přirozeným jevem, který se vyskytuje i v těch nejekologičtějších oblastech. Přítomnost ochranného povlaku na základu je tedy velmi častým jevem. Použití samostatného uzemnění je v tomto případě často nepraktické ať už z technického nebo ekonomického hlediska. Další otázkou je, že takový základ musí zajistit potřebnou úroveň elektrické bezpečnosti v případě úderu blesku.

Agresivní zeminy a ochrana železobetonu před jejich působením

V současné době jsou otázky ochrany železobetonových konstrukcí před agresivním vlivem půdy v Rusku regulovány mezistátní normou GOST 31384-2008 „Ochrana betonových a železobetonových konstrukcí před korozí. Obecné požadavky“. Podle této GOST je agresivita půdy určena hloubkou, do které se beton zhroutí nebo ztratí své ochranné vlastnosti vzhledem k ocelové výztuži během 50 let. Slabý stupeň agresivity – méně než 10 cm, střední – od 10 cm do 20 cm, vysoký – více než 20 cm.

Primární metody ochrany zahrnují změny ve složení betonu a také soubor konstrukčních a inženýrských řešení, která snižují úroveň koroze. Beton musí být hustší, poskytující lepší ochranu ocelové výztuže než obvykle. Sekundární opatření zahrnují aplikaci ochranných nátěrů na železobetonové konstrukce a také jejich ošetření antiseptikem, pokud je příčinou koroze působení bakterií.

Sekundární ochrana železobetonu zahrnuje aplikaci speciálního nátěru

U mírně agresivních půd se používají především primární metody ochrany a podle potřeby sekundární metody. U středně agresivních zemin je nutné použít primární i sekundární ochranu, ta omezuje přístup látek způsobujících korozi do železobetonu. Konečně v zeminách s vysokým stupněm agresivity jsou povinné jak primární, tak sekundární metody ochrany a sekundární metody musí zcela izolovat železobeton od působení agresivního prostředí.

Vliv typu betonu a vlastností zeminy na parametry uzemnění

Elektrický odpor vodotěsného betonu, používaného pro primární ochranu proti agresivním půdám, je výrazně vyšší než u běžného betonu. To je způsobeno hustší strukturou obsahující minimální počet pórů. U vodotěsného betonu lze objemový elektrický odpor vypočítat na základě údajů o koeficientu absorpce vody a stupni vodotěsnosti. Existují také typy betonu, které jsou odolné vůči agresivnímu prostředí díky zavedení speciálních přísad do jejich složení. Objemový měrný odpor těchto typů betonu se určuje měřením na konkrétních vzorcích.

Možnost použití železobetonového základu jako uzemnění pro systém ochrany před bleskem do značné míry závisí na vlastnostech půdy. Pokud má půda vysoký stupeň agresivity, je zpravidla nemožné použít základ jako uzemnění, protože GOST vyžaduje úplnou izolaci železobetonu od agresivního prostředí.

Ale je docela možné pracovat s půdami nízkého a středního stupně agresivity. Svá omezení si však kladou nejen kvůli tomu, že ochranná opatření zvyšují odolnost proti šíření. Agresivní půdy jsou obvykle bohaté na sírany a chloridy. V důsledku elektrolýzy se uvolňuje chlór a síra, které dále přispívají k destrukci železobetonu. Proto pro půdy slabé a střední agresivity se pro posouzení schopnosti základu „pracovat“ s uzemněním bere jako kritérium proudová hustota proudící z výztuže (budeme diskutovat později, kde vzít maximální přípustné hodnoty tohoto parametru).

Metody hodnocení

V Rusku je stále v platnosti GOST 12.1.030-81. „Elektrická bezpečnost. Ochranné uzemnění. Nulování.” Má referenční přílohu „Posouzení možnosti použití železobetonových základů průmyslových budov jako zemnících vodičů“. Zdálo by se, že je to tady, oficiální regulační dokument, ale. Odolnost proti šíření byla brána jako kritérium vhodnosti. Toto kritérium je vhodné pro výpočet uzemnění elektrických instalací, ale v současné době se nepoužívá v ochraně před bleskem.

Jediným referenčním dokumentem pro posouzení vhodnosti základu pro použití jako uzemnění ve vztahu k ochraně před bleskem v Rusku jsou stále Materiály pro projektování a řízení provozu „Využití vlastností uzemnění stavebních konstrukcí průmyslových budov a konstrukcí“, vydané v roce 1991 VNIIPEM. Na základě vlastností zeminy, betonu a ochranného nátěru se na základě vzorců a grafů uvedených v Materiálech vypočítá hodnota proudové hustoty vytékající z výztuže. Porovnání tohoto parametru se standardními hodnotami nám umožňuje vyvodit závěr o možnosti použití základu jako uzemnění. Autoři materiálů vypočítali standardní indikátory, které stanovily vztah mezi hustotou proudu a dotykovým napětím, normalizované podle GOST 12.1.038-82 „Elektrická bezpečnost. Maximální přípustné hodnoty dotykových napětí a proudů.“

To znamená, parametry uzemnění založené na železobetonovém základu jsou nepřímo standardizovány podle GOST 12.1.038-82, ale v Rusku pro ně stále neexistují žádné jiné normy. Materiály VNIIPEM z roku 1991 stanovují závislost dotykového napětí na parametrech zeminy, betonu a provedení základů. Nelze je však používat „mechanicky“ možnost použití základu pro systémy ochrany před bleskem musí posoudit specialisté.

Závěry

Hlavní práce na vytváření metod pro posouzení použitelnosti nadace jako uzemnění byly u nás provedeny v 80. – počátkem 90. let. Od té doby se tento vědecký směr dále rozvíjel pouze v ruských železnicích, aby se vyřešily konkrétní problémy nahrazení jednoho typu podpory kontaktní sítě jiným.

Od počátku 90. let přitom došlo v ruské ekonomice k významným změnám. Technologie se také posunula kupředu. Proto aplikace regulačního rámce pro základy jako uzemňovací systémy vyžaduje účast zkušených specialistů. Zvláště mnoho problémů vzniká, když se staví nová budova na starém základu, nebo se rekonstruuje stará budova nebo se modernizuje systém ochrany před bleskem stávající budovy. Chcete-li ověřit, zda lze základ budovy skutečně použít jako zemnící elektrodu, kontaktujte technické centrum Zandz.com

Většina moderních budov má konstrukční prvky ze železobetonu. Jeho kovová výztuha může být použita jako proudový vodič, protože tyče jsou poměrně silné. Současné normy ochrany před bleskem umožňují použití železobetonové výztuže jako svodu, avšak s několika výhradami formulovanými v poměrně obecné podobě. Pojďme zjistit, ve kterých případech můžete bezpečně připojit hromosvod k armaturám a v jakých případech je lepší se toho zdržet a vytvořit samostatné svody.

Spojovací výztužné tyče

Železobetonové konstrukce lze vyrábět buď na místě litím betonu do bednění na místě (monolitická bytová výstavba), nebo v továrně (bloková a panelová bytová výstavba). V každém případě musí být výztužné tyče před litím vzájemně mechanicky spojeny.

Používají se tyto způsoby spojovacích tyčí: – Svařování. Nejspolehlivější metoda, typická pro velké budovy. Nevýhodou je vysoká cena a nutnost použití vysoce kvalifikovaného personálu.

Pletení je nejjednodušší a nejlevnější způsob spojení výztužných tyčí

– Páření. Skládá se z vázacích tyčí s pružným drátem. Nejekonomičtější varianta, široce používaná v individuální bytové výstavbě. Hodí se ale jen pro relativně tenké vyztužení. Použití vázání pro pruty silnější než 16 mm je povoleno pouze ve výjimečných případech, kdy jiné metody nejsou použitelné.
— Spojky. Spojení se provádí zalisováním tyčí do spojovacího pouzdra, nebo nanesením závitových zářezů na tyče a použitím závitových pouzder. Tyče lze takto spojovat pouze v jednom směru (obvykle vertikálně). V kolmém směru je spojení provedeno pletením. Tato metoda je poměrně nákladná na implementaci, ale umožňuje vysokou přesnost při vytváření vnitřního rámu bez zkreslení.

V panelové bytové výstavbě některé tyče vyčnívají za obvod panelu. Tyto tyče se používají ke spojení panelů dohromady svařováním.

Při výstavbě panelových domů mohou mít jednotlivé bloky vnitřní výztuž, ale ne vždy se bloky spojují svařováním, stačí je položit na sebe a slepit cementovou maltou.

Co je napsáno v regulačních dokumentech?

Podle RD 34.21.122-87 „Pokyny pro instalaci ochrany budov a staveb před bleskem“, článek 2.12 doporučuje použít výztuž budovy jako svod „za předpokladu, že je zajištěno trvalé elektrické spojení ve spojích konstrukcí a výztuže s hromosvody a zemnicími vodiči, obvykle prováděné svařováním“.

Nejspolehlivějším způsobem spojení tyčí z hlediska elektrického kontaktu je svařování.

V pozdějším dokumentu СО 153-34.21.122-2003 „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem v budovách, konstrukcích a průmyslových komunikacích“, článek 3.2.2.5 povoluje použití železobetonové výztuže pro svody za předpokladu elektrické kontinuity. Elektrická kontinuita v odstavci 3.2.2.5 specifikovaného dokumentu je naopak definována jako splnění následujících podmínek:

— přibližně 50 % spojení svislých a vodorovných tyčí je provedeno svařováním nebo má pevné spojení (šroubování, vázání drátem);
– je zajištěna elektrická kontinuita mezi ocelovou výztuží různých prefabrikovaných betonových bloků a výztuží betonových bloků připravených na místě.

Rozšíření přípustných limitů pro použití výztuže jako proudového vodiče odráží postsovětskou realitu, kdy významnou část železobetonové bytové výstavby realizují spíše malé firmy než velké závody bytové výstavby, které se zaměřují především na svařování. Vývojáři Návodu z roku 2003 navíc jasně mysleli na možnost použití na tehdejší dobu inovativní metody ojnic pomocí spojek.

Současně, Aplikace СО 153-34.21.122-2003 na případ, kdy výztužné tyče byly spojeny jiným způsobem než svařováním, bude vyžadovat, aby specialisté na ochranu před bleskem objasnili podrobnosti stavební konstrukce. Abyste se ochránili před budoucími spory, budete muset získat certifikát o elektrické kontinuitě armatur od organizace, která budovu postavila. I pro novostavby je získání takového dokladu náročný úkol. A pokud je ochrana před bleskem instalována na staré budově, která prošla rekonstrukcí, je obecně nemožné získat oficiální informace o této problematice. Nezbývá než apelovat na normy RD 34.21.122-87, které jsou stále v platnosti., a souhlasí s použitím výztuže jako vodiče pouze v případě, že tyče ve výztuži byly spojeny pouze svařováním.

Elektromagnetické vlivy

Pro kovové svody instalované na budově, jak RD 34.21.122-87, tak СО 153-34.21.122-2003 stanoví pravidlo: svody musí být umístěny na vnější straně budovy. Toto pravidlo vyplývá i z nutnosti chránit elektronická zařízení instalovaná v domácnosti před elektromagnetickými vlivy při úderu blesku. Pokud spodní vodič prochází uvnitř budovy, elektromagnetické vlny, které vytváří, mohou poškodit zařízení.

Pokud jde o armatury, v regulačních dokumentech není žádný požadavek na zajištění průchodu proudu stěnami. Faktem je, že návody včetně těch z roku 2003 vznikly na základě tehdejších architektonických trendů, kdy v budově se železobetonovými nosnými konstrukcemi byly zpravidla i stěny železobetonové. V dnešní době se rozšířily stavby, ve kterých jsou nosné konstrukce železobetonové, ale stěny z cihel, lehkých pěnobetonových tvárnic nebo velkého skla. V tomto případě jsou nosné konstrukce instalovány uvnitř a mezi nimi a stěnami budovy jsou pracovní místnosti. V takových budovách bude při použití výztuže proud protékat uvnitř budovy a způsobovat výše popsané problémy.

To znamená, že Aby nedocházelo k elektromagnetickým vlivům při úderu blesku, lze železobetonovou výztuž použít jako hromosvod pouze tehdy, jsou-li stěny budovy rovněž železobetonové, případně jsou-li po obvodu železobetonové nosné konstrukce. Tento požadavek bohužel není přímo uveden v regulačních dokumentech a budete muset najít způsob, jak jej zákazníkovi zdůvodnit.

Závěry

Jak vidíme, stávající normy ochrany před bleskem dostatečně přesně neupravují použití železobetonové výztuže jako svodu. Neměli bychom se však vzdát možnosti dosáhnout významných úspor v důsledku využití vodivých vlastností výztuže tam, kde je to přípustné. Proto pro vyřešení otázky možnosti použití železobetonové výztuže jako svodu a vytvoření odpovídajícího projektu doporučujeme kontaktovat specialisty z technického centra ZANDZ.com, kteří mají zkušenosti s používáním různých typů svodů.